Noin 71% maasta on peitetty vedellä, mutta valitettavasti vain 2,5% siitä on juomavettä. Väestönkasvun, pilaantumisen ja ilmastonmuutoksen myötä odotetaan, että jo vuoteen 2025 mennessä meillä on monivuotinen vesipula. Toisaalta kansojen ja valtioiden välillä on jo vähäisiä riitoja jokiveden jakamisesta, toisaalta me ihmisinä tuhlaamme paljon juomavettä huolimattomuutemme takia.
Se ei ehkä näytä suurelta ensimmäisellä kerralla, mutta jos hanasi tippui tippa vettä kerran sekunnissa, se vie vain noin viisi tuntia, ennen kuin tuhlataan yksi gallona vettä, se on tarpeeksi vettä keskimääräiselle ihmiselle selviytyäkseen kahdeksi päivää. Joten mitä voidaan tehdä tämän lopettamiseksi? Kuten aina, vastaus tähän on tekniikan parantaminen. Jos vaihdamme kaikki manuaaliset hanat älykkääseen, joka avautuu ja sulkeutuu itsestään automaattisesti, voimme säästää vettä ja myös terveellisemmän elämäntavan, koska meidän ei tarvitse käyttää hanaa likaisilla käsillä. Joten tässä projektissa rakennamme automaattisen vesiannostelijan käyttämällä Arduinoa ja magneettiventtiiliä, joka voi antaa sinulle automaattisesti vettä, kun lasi asetetaan sen lähelle. Kuulostaa hyvältä! Joten rakennetaan yksi…
Tarvittavat materiaalit
- Magneettiventtiili
- Arduino Uno (mikä tahansa versio)
- HCSR04 - ultraäänianturi
- IRF540 MOSFET
- 1k ja 10k vastus
- Leipälauta
- Johtojen liittäminen
Toimintakonsepti
Automaattisen vesiannostelijan taustalla oleva käsite on hyvin yksinkertainen. Käytämme HCSR04-ultraäänianturia tarkistaaksemme, onko esineitä sellainen, että lasi asetettaisiin annostelijan eteen. Magneettiventtiiliä käytetään veden virtauksen hallintaan, jolloin vesi virtaa virran ollessa kytkettynä ja kun jännitteettömänä vesi pysäytetään. Joten kirjoitamme Arduino-ohjelman, joka tarkistaa aina, onko jokin esine sijoitettu hanan lähelle, jos kyllä, solenoidi kytketään päälle ja odotetaan, kunnes esine poistetaan, kun objekti on poistettu, solenoidi sammuu automaattisesti ja sulkee vesihuolto. Lue lisää ultraäänianturin käytöstä Arduinon kanssa täältä.
Piirikaavio
Arduino-pohjaisen vesiannostelijan täydellinen kytkentäkaavio on esitetty alla
Tässä projektissa käytetty magneettiventtiili on 12 V: n venttiili, jonka maksimivirta on 1,2 A ja jatkuva virta 700 mA. Silloin kun venttiili kytketään päälle, se kuluttaa noin 700 mA: n pitääkseen venttiilin päällä. Kuten tiedämme, Arduino on kehityskortti, joka toimii 5 V: n jännitteellä, ja siksi tarvitsemme kytkentäohjainpiirin solenoidille sen kytkemiseksi päälle ja pois päältä.
Tässä projektissa käytetty kytkinlaite on IRF540N N-Channel MOSFET. Siinä on 3 nastaa Gate, Source ja Drain pin 1: stä. Kuten piirikaaviossa on esitetty, solenoidin positiivinen napa saa virtansa Arduinon Vin-nastasta. Koska käytämme 12 V: n sovitinta Arduinon virtalähteeseen ja siten Vin-nasta tuottaa 12 V: n, jota voidaan käyttää solenoidin ohjaamiseen. Solenoidin negatiivinen napa on kytketty maahan MOSFETin lähde- ja tyhjennystappien kautta. Joten solenoidi saa virtaa vain, jos MOSFET on päällä.
MOSFETin porttia käytetään sen kytkemiseen päälle tai pois päältä. Se pysyy pois päältä, jos portin tappi on maadoitettu, ja käynnistyy, jos portin jännitettä käytetään. Jotta MOSFET olisi kytketty pois päältä, kun porttitappiin ei kohdistu jännitettä, porttitappi vedetään maahan 10 k: n vastuksella. Arduino-nastaa 12 käytetään MOSFET-laitteen kytkemiseen päälle tai pois päältä, joten D12-nasta on kytketty porttitappiin 1K-vastuksen kautta. Tätä 1K-vastusta käytetään virran rajoittamiseen.
Ultraäänianturi on virtansa + 5V ja maa nastat Arduino. Echo ja Trigger tappi on liitetty tappiin 8 ja tappi 9, vastaavasti. Voimme sitten ohjelmoida Arduinon käyttämään ultraäänianturia etäisyyden mittaamiseen ja MOSFETin kytkemiseen päälle, kun kohde havaitaan. Koko piiri on yksinkertainen, joten se voidaan helposti rakentaa leipälautan päälle. Kaivokseni näytti jotain tällaista alla tehtyäni yhteydet.
Arduino-kortin ohjelmointi
Tätä projektia varten meidän on kirjoitettava ohjelma, joka käyttää HCSR-04-ultraäänianturia mittaamaan kohteen edessä olevan etäisyyden. Kun etäisyys on alle 10 cm, meidän on kytkettävä MOSFET päälle ja muuten meidän on kytkettävä MOSFET pois päältä. Käytämme myös napaan 13 kytkettyä sisäistä LEDiä ja vaihdamme sen yhdessä MOSFETin kanssa, jotta voimme varmistaa, onko MOSFET päällä tai pois päältä. Täydellinen ohjelma tekemään samoin annetaan lopussa tämän sivun. Aivan alla olen selittänyt ohjelman jakamalla sen pieniksi mielekkäiksi katkelmiksi.
Ohjelma alkaa makrojen määrittelyllä. Meillä on liipaisin ja kaiutappi ultraäänianturille ja MOSFET-portin tappi ja LED Arduinon I / O-liitännäksi. Joten olemme määrittäneet, mihin piniin nämä liitetään. Meidän laitteisto olemme liitetty Echo ja Trigger pin 8 ja 9 : nnen digitaalisen pin vastaavasti. Sitten MOSFET-tappi liitetään nastaan 12 ja oletusarvoisesti sisäinen LED on kytketty nastaan 13. Määritämme saman seuraavilla riveillä
#define trigger 9 #define echo 8 #define LED 13 #define MOSFET 12
Sisällä setup toiminnoksi julistaa jotka nastat ovat tulo ja jotka ovat lähtö. Laitteistossamme vain ultraäänitunnistimen (US) kaiun tappi on tulotappi ja loput kaikki ovat lähtönastoja. Joten käytämme Arduinon pinMode- toimintoa määrittelemään sama kuin alla
pinMode (liipaisin, OUTPUT); pinMode (kaiku, INPUT); pinMode (LED, OUTPUT); pinMode (MOSFET, OUTPUT);
Sisällä tärkein lenkki toiminto Vaadimme toiminto nimeltään measure_distance (). Tämä toiminto käyttää Yhdysvaltojen anturia mittaamaan sen edessä olevan kohteen etäisyyden ja päivittää arvon muuttujaksi ' etäisyys' . Etäisyyden mittaamiseksi Yhdysvaltain anturilla liipaisintappia on ensin pidettävä alhaalla kaksi mikrosekuntia ja pidettävä sitten korkealla kymmenen mikrosekuntia ja pidettävä taas alhaalla kaksi mikrosekuntia. Tämä lähettää ultraäänisignaalien äänen räjähdyksen ilmaan, joka heijastuu sen edessä olevasta esineestä ja kaiutappi ottaa vastaan sen heijastamat signaalit. Sitten käytämme kulunutta aikaa laskemaan kohteen etäisyys anturin edessä. Jos haluat tietää