Indicador de nivel de agua inalámbrico ultrasónico - alimentado por energía solar

Un controlador de nivel de agua ultrasónico es un dispositivo que puede detectar los niveles de agua en un tanque sin un contacto físico y enviar los datos a un indicador LED distante en un modo GSM inalámbrico.

En esta publicación, vamos a construir un indicador de nivel de agua inalámbrico con energía solar ultrasónico usando Arduino en el que los Arduinos estarían transmitiendo y recibiendo a una frecuencia inalámbrica de 2.4 GHz. Detectaremos el nivel de agua en el tanque usando ultrasonidos en lugar del método tradicional de electrodo.

Visión general

El indicador de nivel de agua es un dispositivo imprescindible, si eres dueño de una casa o incluso si vives en una casa alquilada. A indicador de nivel de agua muestra un dato importante para su casa que es tan importante como la lectura de su medidor de energía, es decir, ¿cuánta agua queda? Para que podamos realizar un seguimiento del consumo de agua y no tengamos que subir las escaleras para acceder al tanque de agua para verificar cuánta agua queda y no más interrupciones repentinas del grifo.

Estamos viviendo en 2018 (en el momento de escribir este artículo) o más tarde, podemos comunicarnos instantáneamente con cualquier parte del mundo, lanzamos un auto de carreras eléctrico al espacio, lanzamos satélites y rovers a Marte, incluso pudimos aterrizar humanos seres en la luna, ¿todavía no hay un producto comercial adecuado para detectar cuánta agua queda en nuestros tanques de agua?

Podemos encontrar indicadores de nivel de agua hechos por estudiantes de 5to grado para la feria de ciencias en la escuela. ¿Cómo proyectos tan simples no se incorporaron a nuestra vida diaria? La respuesta es que los indicadores de nivel del tanque de agua no son proyectos simples que un estudiante de quinto grado pueda hacer para nuestra casa. Hay muchos consideraciones prácticas antes de diseñar uno.

• Nadie quiere perforar un agujero en el cuerpo del tanque de agua para los electrodos que podrían perder agua más adelante.
• Nadie quiere tender un cable de 230/120 VCA cerca del tanque de agua.
• Nadie quiere cambiar las pilas todos los meses.
• Nadie quiere tender cables largos adicionales que cuelgan de una habitación para indicar el nivel del agua, ya que no está planificado de antemano al construir la casa.
• Nadie quiere utilizar el agua que se mezcla con la corrosión del metal del electrodo.
• Nadie quiere quitar la configuración del indicador de nivel de agua mientras limpia el tanque (interior).

Algunas de las razones mencionadas anteriormente pueden parecer tontas, pero las encontrará menos satisfactorias con los productos disponibles comercialmente con estas desventajas. Es por eso que la penetración de estos productos es muy inferior entre los hogares promedio *.
* En el mercado indio.

Después de considerar estos puntos clave, hemos diseñado un práctico indicador de nivel de agua que debería eliminar los inconvenientes mencionados.

Nuestro diseño:

• Utiliza un sensor ultrasónico para medir el nivel del agua por lo que no hay problemas de corrosión.
• Indicación inalámbrica del nivel del agua en tiempo real a 2,4 GHz.
• Buena intensidad de señal inalámbrica, suficiente para edificios de 2 pisos.
• Energía solar no más corriente alterna o reemplazo de batería.
• Alarma de tanque lleno / desbordamiento mientras se llena el tanque.

Investiguemos los detalles del circuito:

Transmisor:

los circuito transmisor inalámbrico que se coloca en el tanque enviará datos de nivel de agua cada 5 segundos 24/7. El transmisor consta de Arduino nano, sensor ultrasónico HC-SR04, módulo nRF24L01 que conectará el transmisor y el receptor de forma inalámbrica a 2,4 GHz.

Un panel solar de 9 V a 12 V con una salida de corriente de 300 mA alimentará el circuito del transmisor. Una placa de circuito de gestión de la batería cargará la batería de iones de litio, de modo que podamos controlar el nivel del agua incluso cuando no hay luz solar.

Exploremos cómo colocar el sensor ultrasónico en el tanque de agua:

Tenga en cuenta que debe usar su creatividad para montar el circuito y protegerlo de la lluvia y la luz solar directa.

Corta un pequeño agujero sobre la tapa del tanque para colocar el sensor ultrasónico y séllelo con algún tipo de adhesivo que puedas encontrar.

Ahora mida la altura total del tanque desde el fondo hasta la tapa, anótelo en metros. Ahora mida la altura de la capacidad de retención de agua del tanque como se muestra en la imagen de arriba y anote en metros.
Debe ingresar estos dos valores en el código.

Diagrama esquemático del transmisor:

NOTA: nRF24L01 usa 3.3V ya que Vcc no se conecta a la salida de 5V de Arduino.

Fuente de alimentación para transmisor:

Asegúrese de que la potencia de salida de su panel solar, es decir, la salida (voltios x corriente) sea superior a 3 vatios. los solar panel debe ser de 9 V a 12 V.

Se recomienda el panel de 12V y 300mA que puede encontrar fácilmente en el mercado. La batería debe rondar los 3,7 V 1000 mAh.

Módulo de carga de iones de litio de 5V 18650:

La siguiente imagen muestra un estándar Circuito del cargador 18650

La entrada puede ser USB (no utilizada) o 5V externa desde LM7805 IC. Asegúrese de obtener el módulo correcto como se muestra arriba, debería tener TP4056 protección, que tiene corte de batería baja y protección contra cortocircuitos.

La salida de esto debe alimentarse a la entrada del XL6009, que aumentará a un voltaje más alto, usando un pequeño destornillador, la salida de XL6009 debe ajustarse a 9V para Arduino.

Ilustración del convertidor elevador de CC a CC XL6009:

Eso concluye el hardware del transmisor.

Código para transmisor:

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Cambie los siguientes valores en el código que midió:

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Eso concluye el transmisor.

El receptor:

El receptor puede mostrar 5 niveles. Alarma, cuando el tanque alcanza la capacidad máxima absoluta de retención de agua mientras se llena el tanque. 100 a 75%: los cuatro LED se iluminarán, del 75 al 50%, tres LED se iluminarán, del 50 al 25%, dos LED se iluminarán, el 25% y menos de un LED se iluminará.
El receptor se puede alimentar con una batería de 9 V o con cargador de teléfono inteligente a USB cable mini-B.

Código para receptor:

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Eso concluye el receptor.

NOTA: si no hay LED encendidos, significa que el receptor no puede recibir la señal del transmisor. Debe esperar 5 segundos para recibir la señal del transmisor después de encender el circuito del receptor.

Prototipos del autor:

Transmisor:

Receptor:

Si tiene alguna pregunta sobre este circuito controlador de nivel de agua inalámbrico ultrasónico alimentado por energía solar, no dude en expresarlo en el comentario, puede esperar una respuesta rápida.