WaterLevelAlarm - SRO2001: 9 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:04

Prima di spiegarvi i dettagli della mia realizzazione vi racconterò una piccola storia;)

Vivo in campagna e purtroppo non ho la fognatura comunale, quindi ho una sanificazione in loco che funziona con una pompa di sollevamento. Di solito tutto funziona bene fino al giorno in cui ho avuto un'interruzione di corrente per diversi giorni a causa di un temporale…

Vedi dove sto andando con questo? No?

Ebbene, senza elettricità la pompa usata per scaricare l'acqua dal pozzo non funziona più!

E purtroppo per me non ci ho pensato in quel momento… così il livello dell'acqua è salito, salito ancora e ancora fino al pozzo dove la pompa è quasi piena! Questo può danneggiare l'intero sistema (che è troppo costoso…)

Così ho avuto l'idea di fare un allarme per avvertirmi quando l'acqua nel pozzo della pompa raggiunge un livello anomalo. Quindi se c'è un problema con la pompa o se c'è un'interruzione di corrente, l'allarme suonerà e potrò intervenire immediatamente prima di eventuali danni importanti.

Qui andiamo per le spiegazioni!

Passaggio 1: strumenti e componenti elettronici

Componenti elettronici:

- 1 Microchip PIC 12F675

- 2 pulsanti di commutazione momentanei

- 1 LED

- 1 cicalino

- 1 modulo boost DC-DC (perché il mio cicalino richiede 12V per essere forte)

- 4 resistenze (180 ohm; 2 x 10K ohm; 100K ohm)

- 1 rilevatore (galleggiante)

- 1 portabatteria

- 1 scheda PCB

- 1 scatola/custodia in plastica

Utensili:

- Un programmatore per iniettare il codice in un Microchip 12F675 (es. PICkit 2)

- Mini alimentatore da 4,5 V

Ti consiglio di usare Microchip MPLAB IDE (freeware) se vuoi modificare il codice ma ti servirà anche il compilatore CCS (shareware). Puoi anche usare un altro compilatore ma avrai bisogno di molte modifiche nel programma.

Ma ti fornirò il. File HEX in modo da poterlo iniettare direttamente nel microcontrollore.

Fase 2: Obblighi

- Il sistema deve essere energeticamente autosufficiente per funzionare in caso di mancanza di corrente.

- L'impianto deve avere un'autonomia di almeno 1 anno (faccio la manutenzione sanitaria una volta all'anno).

- L'allarme deve essere udibile da una distanza media. (circa 50 metri)

- Il sistema deve essere contenuto in una scatola relativamente piccola

Passaggio 3: schematico

Ecco lo schema creato con CADENCE Capture CIS Lite. Spiegazione del ruolo dei componenti:

- 12F675: microcontrollore che gestisce ingressi e uscite

- SW1: pulsante di comando

- SW2: pulsante di ripristino

- D1: LED di stato

- R1: resistenza di pull-up per MCLR

- R2: resistenza di pull-down per la gestione dei pulsanti di comando

- R3: resistore limitatore di corrente per LED D1

- R4: resistore di limitazione di corrente nel sensore

- PZ1: buzzer (tono di allarme)

- J3 e J4: connettori con tra loro il modulo boost DC-DC

Il modulo boost DC-DC è opzionale, puoi collegare direttamente il cicalino al microcontrollore, ma io lo uso per aumentare il livello sonoro del mio cicalino perché la sua tensione operativa è 12V mentre la tensione di uscita del microcontrollore è solo 4,5V.

Passaggio 4: prototipazione su breadboard

Assembliamo i componenti su una breadboard secondo lo schema sopra e programmiamo il microcontrollore!

Niente di speciale da dire a parte il fatto che ho aggiunto un multimetro in modalità amperometro in serie con la montatura per misurarne il consumo di corrente.

Il consumo di energia deve essere il più basso possibile perché il sistema deve funzionare 24/24h e deve avere un'autonomia di almeno 1 anno.

Sul multimetro possiamo vedere che il consumo di energia del sistema è solo 136uA quando il microcontrollore è programmato con la versione finale del programma.

Alimentando il sistema con 3 batterie da 1,5V 1200mAh offre un'autonomia di:

3 * 1200 / 0,136 = 26470 H di autonomia, circa 3 anni!

Posso ottenere tale autonomia perché ho messo il microcontrollore in modalità SLEEP nel programma, quindi vediamo il programma!

Passaggio 5: il programma

Il programma è scritto in linguaggio C con MPLAB IDE e il codice è compilato con il compilatore CCS C.

Il codice è completamente commentato e abbastanza semplice da capire ti faccio scaricare i sorgenti se vuoi sapere come funziona o se vuoi modificarlo.

In breve, il microcontrollore è in modalità standby per risparmiare la massima energia e si riattiva se si verifica un cambio di stato sul suo pin 2:

Quando il sensore di livello del liquido è attivato, funge da interruttore aperto e quindi la tensione sul pin 2 cambia da alta a bassa). Successivamente il microcontrollore attiva l'allarme per avvisare.

Notare che è possibile resettare il microcontrollore con il pulsante SW2.

Vedi sotto un file zip del progetto MPLAB:

Passaggio 6: saldatura e assemblaggio

Saldo i componenti sul PCB secondo lo schema sopra. Non è facile posizionare tutti i componenti per fare un circuito pulito ma sono abbastanza soddisfatto del risultato! Una volta terminate le saldature ho messo della colla a caldo sui fili per assicurarmi che non si muovessero.

Ho anche raggruppato i fili che vanno sul lato anteriore della scatola insieme a un "tubo termoretraibile" per renderlo più pulito e solido.

Ho quindi perforato il pannello frontale del case per installare i due pulsanti e il LED. Quindi, infine, saldare i fili ai componenti del pannello anteriore dopo averli attorcigliati insieme. Poi colla a caldo per evitare che si muova.

Passaggio 7: diagramma di funzionamento del sistema

Ecco lo schema di come funziona il sistema, non il programma. È una specie di mini manuale utente. Ho messo il file PDF dello schema come allegato.

Passaggio 8: video

Ho realizzato un breve video per illustrare come funziona il sistema, con un commento ad ogni passaggio.

Nel video manipolo il sensore a mano per mostrare come funziona, ma quando il sistema sarà nella sua posizione finale ci sarà un cavo lungo (circa 5 metri) che andrà dall'allarme al sensore installato nel pozzo dove il il livello dell'acqua deve essere monitorato.

Passaggio 9: conclusione

Eccomi alla fine di questo progetto, è un piccolo progetto molto modesto ma penso possa essere utile per un principiante in elettronica come base o complemento ad un progetto.

Non so se il mio stile di scrittura sarà corretto perché sto usando in parte un traduttore automatico per andare più veloce e poiché non parlo inglese in modo nativo penso che alcune frasi saranno probabilmente strane per le persone che scrivono perfettamente l'inglese.

Se avete domande o commenti su questo progetto, fatemelo sapere!