Kuidas vihmasensori abil sademeid tuvastada?

Maailm kannatab ootamatute kliimamuutuste all ja need muutused on põhjustatud inimkonna erinevatest tegevustest. Kui need muutused toimuvad, tõuseb temperatuur dramaatiliselt ja see võib põhjustada tugevaid vihmasadu, üleujutusi jne. Vee kokkuhoid on iga kodaniku vastutusel ja kui me ei pööra tähelepanu selle põhivajaduse säilitamisele, kannatame varsti tõsiselt . Selles projektis loome vihmasignalisatsiooni, et vihma saabudes saaksime vee säästmiseks teha mõningaid toiminguid, kuna suudaksime seda vett taimedele pakkuda, saaksime valmistada selle riistvara, et see vesi õhuliini paaki saata jne. vihmadetektori detektor tuvastab vihmavee ja loob läheduses viibivatele inimestele hoiatuse, et nad saaksid viivitamatult tegutseda. Vooluahel ei ole väga keeruline ja seda saab ette valmistada igaüks, kellel on põhiteadmisi elektriliste komponentide kohta, nagu takistid, kondensaatorid ja transistorid.

Vihmahäire ahel

Kuidas integreerida põhilisi elektrilisi komponente vihmaandurite vooluahela kujundamiseks?

Nüüd, kui meil on projekti põhiidee, liigume komponentide kogumise poole, kavandame testimiseks tarkvarale vooluringi ja siis lõpuks riistvarale. Teeme selle vooluahela PCB-plaadile ja asetame seejärel sobivasse kohta, nii et vihma saabudes saaks meid häirega teavitada.

1. samm: vajalikud komponendid (riistvara)

Vihmapiiskade andur (x1)
BC548 transistor (x1)
LED-id (x1)
1N4007 PN ühendusdiood (x1)
220 KΩ takisti (x1)
10 KΩ takisti (x1)
470 KΩ takisti (x1)
3,3 KΩ takisti (x2)
68 KΩ takisti (x1)
22 µF kondensaator (x1)
100 µF kondensaator (x2)
10nF keraamiline kondensaator (x1)
100pF keraamiline kondensaator (x1)
Summer (x1)
Hüppaja juhtmed
Leibplaat (x1)
FeCl3
PCB plaat (x1)
Jootekolb
Kuum liimipüstol
Digitaalne mitme meeter

2. samm: vajalikud komponendid (tarkvara)

Proteus 8 Professional (saab alla laadida saidilt Siin )

Pärast Proteus 8 Professionali allalaadimist kujundage sellele vooluring. Oleme siia lisanud tarkvarasimulatsioonid, et algajatel oleks mugav vooluahelat kujundada ja riistvaral asjakohaseid ühendusi luua.

3. samm: komponentide uurimine

Nüüd, kui oleme koostanud loetelu kõikidest komponentidest, mida selles projektis kasutama hakkame. Liigume sammu edasi ja tutvume kõigi peamiste riistvarakomponentide lühitutvustusega.

Vihmapiiskade andur: Vihmapiiskade anduri moodul tuvastab sademed. See töötab Ohmi seaduse põhimõttel. (V = IR). Kui vihma pole, on anduri takistus väga kõrge, kuna anduris olevate juhtmete vahel puudub juhtivus. Niipea kui vihmavesi hakkab andurile langema, tehakse juhtivus ja juhtmete vaheline takistus väheneb. Kui juhtivus väheneb, käivitub anduriga ühendatud elektriline komponent ja selle olek muutub.

Vihmapiiskade andur

Seda andurit saab teha ka kodus, kui meil on PCB plaat. Need, kes ei soovi seda andurit osta, saavad selle kodus valmistada, tehes pulsirongimudeli terava asja abil nagu nuga. Impulsside läbimõõt peaks olema umbes 3 cm ja saab teha sama mustri, nagu on näidatud ülaltoodud pildil. Olen selle sensori kodus valmistanud ja lisanud alloleva pildi:

Vihmapiiskade andur on mõeldud kodus

555 taimer IC: Sellel IC-l on palju rakendusi, näiteks viivituste pakkumine, ostsillaatorina jne. Taimer 555 IC on kolm peamist konfiguratsiooni. Astabiilne multivibraator, monostabiilne multivibraator ja bistabiilne multivibraator. Selles projektis kasutame seda kui Astabiilne multivibraator. Selles režiimis töötab IC ostsillaatorina, mis genereerib ruudu impulsi. Vooluahela sagedust saab reguleerida vooluahela häälestamisega. st varieerides ahelas kasutatavate kondensaatorite ja takistite väärtusi. IC genereerib sageduse, kui rakendatakse suure ruuduimpulssi RESET tihvt.

555 Taimeri IC

Summer: TO Summeri on helisignaalseade või valjuhääldi, milles heli tekitamiseks kasutatakse piesoelektrilist efekti. Algse mehaanilise liikumise tekitamiseks rakendatakse piesoelektrilisele materjalile pinget. Seejärel kasutatakse resonaatoreid või membraane selle liikumise helisignaaliks teisendamiseks. Neid kõlareid või suminaid on suhteliselt lihtne kasutada ja neil on lai valik rakendusi. Näiteks kasutatakse neid digitaalsetes kvartsikellades. Ultraheli rakenduste korral töötavad need hästi vahemikus 1–5 kHz kuni 100 kHz.

Summeri

BC 548 NPN transistor: See on üldotstarbeline transistor, mida kasutatakse peamiselt kahel põhieesmärgil (ümberlülitamine ja võimendamine). Selle transistori võimenduse väärtus jääb vahemikku 100–800. See transistor suudab toime tulla maksimaalse vooluga umbes 500mA, mistõttu seda ei kasutata vooluahelas, mille koormused töötavad suurematel ampritel. Kui transistor on kallutatud, laseb see läbi selle voolata ja seda etappi nimetatakse küllastus piirkonnas. Kui baasivool eemaldatakse, on transistor välja lülitatud ja see läheb täielikult sisse Katkestus piirkonnas.

BC 548 transistor

4. samm: blokeerige skeem

Ahela tööpõhimõtte hõlpsaks mõistmiseks oleme teinud plokkskeemi.

Blokeeri skeem

5. samm: tööpõhimõtte mõistmine

Pärast riistvara kokkupanekut näeme, et niipea, kui vesi on vihmasensorile langenud, hakkab plaat juhtima ja selle tulemusena mõlemad transistorid pöörlevad PEAL ja seetõttu lülitub LED sisse ka seetõttu, et see on ühendatud transistori Q1 emitteriga. Kui transistor Q2 läheb küllastuspiirkonda, käitub kondensaator C1 hüppajana mõlema transistori Q1 ja Q3 vahel ja seda laeb takisti R4. Kui Q3 läheb küllastuspiirkonda, siis RESET käivitatakse 555 taimeri IC tihvt ja signaal saadetakse selle IC väljundpoldile 3, mille külge summer on ühendatud, ja seeläbi hakkab helisema. Kui vihma ei tule, ei toimu juhtivust ja anduri takistus on väga kõrge, mistõttu IC-i RESET-nööpnõel ei käivitu, mille tulemuseks pole häiret.

6. samm: vooluahela simuleerimine

Enne vooluringi tegemist on parem simuleerida ja uurida kõiki tarkvara näiteid. Tarkvara, mida kavatseme kasutada, on Disainisviit Proteus . Proteus on tarkvara, millel simuleeritakse elektroonilisi vooluringe.

Pärast tarkvara Proteus allalaadimist ja installimist avage see. Avage uus skeem, klõpsates nuppu ISIS ikooni menüüs.
Uus skeem.
i7 hüperniit
Kui ilmub uus skeem, klõpsake nuppu P ikoon külgmenüüs. See avab kasti, kus saate valida kõik kasutatavad komponendid.
Uus skeem
Nüüd tippige komponentide nimi, mida kasutatakse vooluahela valmistamiseks. Komponent kuvatakse loendis paremal.
Komponentide valimine
Samamoodi, nagu ülalpool, otsige kõiki komponente. Need ilmuvad Seadmed Nimekiri.
Komponentide loend

7. samm: PCB-paigutuse loomine

Kuna me kavatseme riistvara lülitada PCB-le, peame kõigepealt selle vooluahela jaoks tegema PCB-paigutuse.

Proteuse PCB paigutuse tegemiseks peame kõigepealt määrama PCB paketid igale skeemil olevale komponendile. pakettide määramiseks klõpsake hiire parema nupuga komponendil, millele soovite paketi määrata, ja valige Pakendamise tööriist.
Määra paketid
PCB skeemi avamiseks klõpsake ülemises menüüs ARIES-valikut.
Asetage komponentide loendist kõik ekraanil olevad komponendid kujundusse, mille soovite oma vooluringi välja nägema.
Klõpsake rajarežiimil ja ühendage noolega kõik tihvtid, mida tarkvara ühendamiseks ütleb.
Kui kogu paigutus on tehtud, näeb see välja järgmine:

8. samm: vooluringi skeem

Pärast trükkplaadi paigutuse tegemist näeb skeem välja selline.

Vooluringi skeem

9. samm: riistvara seadistamine

Kuna me oleme nüüd skeemi tarkvaraliselt simuleerinud ja see töötab täiesti hästi. Nüüd liigume edasi ja asetage komponendid PCB-le. PCB on trükkplaat. See on ühest küljest täielikult vasega kaetud ja teiselt poolt täielikult isoleeriv plaat. Vooluahela tegemine trükkplaadil on suhteliselt pikk protsess. Pärast seda, kui vooluring on tarkvaras simuleeritud ja selle PCB-paigutus on tehtud, trükitakse vooluahela paigutus võipaberile. Enne võipaberi asetamist PCB-plaadile hõõruge plaati kaabitsaga, nii et pardal olev vaskkiht väheneks plaadi ülaosast.

Vaskkihi eemaldamine

Seejärel asetatakse võipaber PCB-plaadile ja triikitakse, kuni ahel on plaadile trükitud (see võtab umbes viis minutit).

Triikimine PCB plaadile

Nüüd, kui vooluahel tahvlile trükitakse, kastetakse see FeCl-i₃kuuma vee lahus tahvlilt ekstra vase eemaldamiseks jääb maha ainult trükkplaadi all olev vask.

PCB söövitamine

Pärast seda hõõruge PCB-plaati kaabitsaga, nii et juhtmestik oleks silmatorkav. Nüüd puurige augud vastavatesse kohtadesse ja asetage komponendid trükkplaadile.

Aukude puurimine PCB-sse

Jootke plaadil olevad komponendid. Lõpuks kontrollige vooluahela järjepidevust ja kui mõnes kohas esineb katkematust, vabastage komponendid jootma ja ühendage need uuesti. Parem on kuuma liimi abil kuumliimipüstoli abil paigaldada aku positiivsed ja negatiivsed klemmid, nii et aku klemme ei saaks vooluringist eraldada.

DMM-i määramine järjepidevuse kontrollimiseks

10. samm: vooluringi testimine

Pärast riistvara komponentide kokkupanemist PCB plaadil ja järjepidevuse kontrollimist peame kontrollima, kas meie vooluahel töötab korralikult või mitte, testime oma vooluahelat. Esiteks ühendame aku ja siis laseme andurile vett ja kontrollime, kas LED hakkab põlema ja sumin hakkab helisema või mitte. Kui see juhtub, tähendab see, et oleme oma projekti lõpule viinud.

Testimiseks kokku pandud riistvara

Rakendused

Seda saab kasutada põldudel põllumeeste vihma eest hoiatamiseks.
Kõige tavalisem rakendus on see, et seda saab kasutada Automobiles nii, et alati, kui vihm käivitab, pöörab juht PEAL klaasipuhastid summeri häält kuulates.
Kui vihmavee ladustamiseks õhumahutitesse on paigaldatud mõni riistvara, on see vooluring kodus väga kasulik, kuna see teavitab majas elavaid inimesi niipea, kui vihm algab, ja nad saavad seejärel selle vee säilitamiseks korralikult korraldada.