Как сделать датчик уровня воды
Шаг второй: изготовление датчика
Для изготовления датчика необходимо напечатать на 3D-принтере рамку. Длина рамки 10 см.
Затем нужно протянуть проволоку через отверстия сбоку, как показано на фото, обрезать ее на пару сантиметров длиннее рамки с обеих сторон и повторить процесс для всех остальных отверстий.
В конце нужно согнуть проволоку и спаять концы вместе. Дальше припаять по одному кабелю-перемычке с каждого конца.
Файл для печати можно скачать ниже.
WaterLevelSensor_Frame.stl
Сначала нужно раскомментировать строку 25 ‘Serial.println (sensorVal). Дальше открываем Serial Monitor (в правом верхнем углу IDE Arduino) и смотрим, какие там значения будут. Аналоговый вход Arduino принимает напряжения от 0 до 5 В и преобразует их в значения от 0 до 1024. Поскольку самодельный датчик подключен непосредственно к Arduino и не имеет схемы для стабилизации значений, они будут довольно нестабильными.
Верхний предел должен быть приблизительно равным значению, которое можно прочитать на серийном мониторе. В данном случае это где-то около 550. Нужно изменить значение переменной upperLimit на это значение.
Дальше полностью погружаем датчик в воду и смотрим, как изменится последовательный выход. Меняем переменную lowerLimit на данное значение.
Для получения точного показания нужно иметь большую разницу между верхним и нижним пределами. Если они близки друг к другу, уже небольшое изменение значения из-за нестабильности сильно изменит показание. Лучше всего, чтобы верхний и нижний предел находились на расстоянии нескольких сотен цифр друг от друга.
Источник
Набор для сборки датчика уровня
Всем привет. Сегодня речь пойдет об очень простом наборе для самостоятельной сборки прибора, для контроля уровень воды. Данный набор может с успехом распаять школьник 5-7 класса за один вечер. Можно конечно сделать и полностью самостоятельно, включая плату, но я решил сэкономить время, поэтому был заказан набор.
Набор был приобретен с целью хоть как то автоматизировать набор воды в бочку на даче. При чем это не совсем бочка, а скорее труба, уходящая вниз на 2.5-3 метра, поэтому запасы воды там приличные (для простоты пусть будет бочка). Задумка была простая, пока нет регулярного водоснабжения электроклапан открывается и набирает в бочку воды по заданный уровень. Расход воды ведрами по необходимости и автоматический долив в бочку. Для того что бы клапан часто не срабатывал от колебаний воды, задумано несколько уровней. Нижний при котором включается клапан и верхний при котором выключается. Т.е. есть определенная мертвая зона при которой расход воды есть, а подача воды в бочку пока отсутствует. Кстати, эта мертвая зона и есть фактически такое понятие, как гистерезис.
В прошлом году эту функцию выполняло такое пардон устройство, как поплавковый механизм из бачка унитаза. Работало исправно, изредка засорялось, поскольку вода поступает по трубам прямиком из реки. Но в итоге зиму не пережило, поскольку было выполнено из пластмассы и развалилось от мороза.
Данный набор был призван заменить вышедший из строя механизм.
По мере хранения собранной платы и ожидании дачного сезона, была произведена попытка применить собранную плату на производстве, вот на такой установке. 
Это просто большая кастрюля с нагревателем типа ТЭНов мощностью 27 КВт. Продукцию достают из холодильника целыми поддонами и закладывают в кострюлю. Надо все это нагреть до 90 С. Представляете сколько электроэнергии тратится ежесуточно?!
Продукция между прочим представляет из себя свиные желудки и кудрявку (часть кишков).
Насколько я знаю желудки чем то набивают и употребляют в пищу, с кишками примерно то же самое — в том числе и колбасы с сосисками.
Это дело варится и повторно замораживается. Далее отправляется в Китай. Вот так вот, круговорот товара в природе. Мы им натуральные субпродукты, а в ответ электронику.
Назрел вопрос перевести нагрев кастрюли на пар. Так экономнее и мощность выше. Производительность вырастает в разы. Вот тут и потребовался датчик уровня, что бы никого паром не обварило и пар подавался только тогда, когда в емкости присутствует хотя бы минимальное количество воды.
Однако я вовремя спохватился и отказался от окончательной установки, хотя испытания показали работоспособность платы. Применять на производстве самоделки противопоказано. Поэтому нашли менее оперативно нужный прибор, который выполняет те же функции, но имеет еще и сертификат. Принцип работы заводского прибора практически соответствует набору с интернет магазина и в конкретном случае выполняет те же функции.
Этот прибор отечественного производства Овен САУ-М7. 
В небольшом пакетике «кучка» деталей, плата и провода. 
По номиналам я не сортировал, просто разложил для наглядности. 
Схема не простая, а очень простая. Используется 4 элемента 2И-НЕ, при чем два из них выполняют функцию триггера. Он нужен для формирования петли гистерезиса.
Контакты 1 и 2 разъема J3 дают сигнал о нижнем уровне и включают реле. Контакты J4 1 и 2 — верхний уровень и аварийный, при срабатывании любого из них реле выключается. Срабатывание реле дублируется зажиганием светодиода. Схема уверенно срабатывает на водопроводную воду и так же уверенно на воду после водоподготовки, в которой солей меньше.
Я собирал плату практически не глядя в схему, разве что номинал резисторов посмотрел.
Перепутать выводы маловероятно и даже установить такие детали, как разъемы или транзисторы неправильно помешает нанесенная шелкография.
Единственный минус при монтаже — я перепутал местами светодиоды. Но это так, мелочи, на работоспособность не влияют. 
В качестве датчиков были применены самодельные датчики уровня кондуктометрического типа. Примерно вот так они выглядят в сборе: 
На плате со стороны установки деталей нанесена шелкография, вполне качественная. 
Процесс распайки деталей вам не будет интересен, поскольку я не являюсь сборщиком и не владею особенностями тех процесса по сборке плат. Что в руку попалось с краю, то и запаивал.
Печатная плата со стороны пайки покрыта защитной маской. Металлизации нет. Плата односторонняя.
Использовал припой типа ПОС 61 с канифолью. Насвинячил немного. 
Провода питания зафиксировал герметиком, что бы не обломались на выходе из отверстий. Провода, что шли в комплекте, мне показались слишком короткими. 
Плату помыл растворителем со спиртом и покрыл слоем Plastik 70. Сразу заметил разницу между моими прежними платами и этой. Поверхность блестит и контакты покрыты слоем пленки.
Выявился некоторое неудобство, которое на самом деле является плюсом. Хотел снять видео о работе платы с использованием мультиметра, а получил проблему в виде того, что цупы, банально не продавливают покрытие защитное. Поэтому в видео отсутствует мультиметр. 
Видео демонстрации работы платы:
Upd: пока писал обзор, на страницу с товаром даже не обращал внимание, как обычно. И только после написания обзора обратил внимание на товар. Плата не совпадает с той, что мне прислали и судя по комментариям многим высылают два разных варианта платы. На функционале это не сказывается. Обе платы работоспособны.
Итоги: Простейший набор, доступен для школьников, так же имеет практическое применение. К покупке рекомендую. Осадок небольшой остался из за того, что плата пришла не та, которая в описании.
В моем случае оказались лишними провода. Вероятно они планировались для вывода из платы светодиодов на переднюю панель и подключения источника питания.
Источник
Датчик уровня жидкости и емкостной датчик из BLE «маячков» своими руками (II серия)
Тот, кто возьмется за реализацию этого несложного проекта ценой в $1-2 получит опыт создания собственной системы «Умного дома», дополнительный запас знаний в области электроники и главное — удовольствие от проделанной работы.
На этот раз постараюсь коротко, но детально. Кто еще не успел ознакомиться с основами BLE (BlueTooth Low Energy) технологий заложенной в маячки, Bluetooth трекеры (антипотеряшки), беспроводные наушники, часы и фитнес браслеты и прочую носимую современную технику может обратиться к первой части сериала — сюда. Там же Вы найдете простейший процесс изготовления датчика протечки воды.
В отличии от предыдущего, где требовалось припаять к маячку лишь два проводка, к нижеописанным датчикам придется найти (отобрать, приобрести, выпаять) дополнительные детали. Для емкостного датчика потребуется сенсорная кнопка TTP223 (ценой — $1 десяток на любой популярной площадке), а для датчика уровня жидкости обойдемся одним транзистором KT361 (цена 3 руб. 100 шт.) или любым другим в компактном корпусе с p-n-p проводимостью.
Тип, цена и форма BLE брелков или сэлфи-пультов значения не имеет. Вышеуказанные детали должны уместиться в большинстве антипотеряшках представленных рынком, кроме редких брелков в форме карточек.
Кто-то наверняка задастся вопросом — «а зачем усложнять себе жизнь, когда для детекции уровня жидкостей (чаще всего это вода) вполне может сойти и датчик на двух проводниках описанный ранее?». Конечно можно, но мы же не ищем легких путей, нам подавай совершенство.
В случае с дополнительным тразистором мы не просто получим сигнал тревоги, но и заметно продлим жизнь батарейки, так как в режиме охраны (99,9% времени его работы) датчик будет отключен, в то время как в первом варианте от него требуется постоянная связь.
Принцип работы новой версии датчика основан на эмуляции кнопки I/O. Забегая в перед, замечу, что из-за высокой чувствительности транзисторного переключения на этой основе, можно построить практически весь перечень датчиков охранной сигнализации, в том числе детектора огня, движения, качества воздуха и т.д..
Для сопоставимости и наглядности я использовал все тот же белый TrackerPA и причины те же — неудобная схемотехника для изготовления охранных датчиков основанных на разрыве питания, приличный дизайн, относительно хорошая пыле/влагозащита.
Пошагово:
1. Коллектор KT361 транзистора припаиваем к удобному выводу минуса платы (любая из синих точек на фото 3). В моем случае это минус SMD транзистора управления зуммером (точка 1. фото 3).
2. Эмиттер KT361 тонким проводком соединяем с управляющим выводом I/O кнопки (точка 2. фото 3).
3. К выводу базы KT361 припаиваем провод потолще аккуратно пакуем и в качества одного из щупов направляем наружу корпуса (точка 4, фото 4). Второй провод (щуп) припаиваем к любой точке с отрицательной полярностью (на фото 3 синие).
4. Слегка подрезаем защелку верхней крышки
Все — датчик готов к работе.
Еще раз повторюсь — такой принцип подключения приемлем для любого BLE трекера или пульта, поэтому рисовать многочисленные варианты схем для пайки в двух точках (I/O и минус) думаю не целесообразно.
Поскольку все выводы за исключением управляющего (I/O) с максимальным сопротивлением покоя имеют одинаковую отрицательную полярность, ни по току, ни по напряжению утечки в покое практически нет, а вот на выводах (база-земля) с разностью потенциала в 2-3 V обеспечивается высокая чувствительность прибора, которую можно снизить (заодно и возможную утечку через жидкость) включением по любому из выводов постоянного или переменного сопротивления до 1 МОм. Этого можно достичь и разведением концов щупов на расстояние, которое зависит от состава и проводимости контактной среды.
Последовательность срабатывания: первый контакт с жидкостью – датчик выходит на связь и сохраняет такое положение до второго погружения. Каждый новый контакт переключает состояние датчика.
Если Вам нужно, чтобы датчик при контакте просто выключался, проводок с эмиттера KT361 вместо точки 2 (фото.3) припаиваем к выводу кварцевого резонатора (кристалла, генератора частоты) идущего к процессору, в моем случае к точке 3 (фото.3). После этого включение датчика придется производить вручную.
Те, кто хочет дистанционно контролировать не только протечки и уровень воды, но и горючие жидкости (впрочем, как и любые другие) по одному проводнику без всяких микро гальванических эффектов, переходим к третьему варианту датчиков.
Емкостной датчик (объема)
Датчик получился специфичный, с необычными функциями. Необычность в том, что его реакция не совсем прямолинейна, а работает он по принципу: есть объем – включился, нет объема — сохраняет состояние, выключение происходит при повторном контакте. Датчик как «взрослый» самостоятельно подстраивается под окружающую среду (больше масса покоя — меньше чувствительность, меньше масса — большая чувствительность), но судя по Youtub-у и публикациям, некоторые экспериментаторы считают, что сделать корректный емкостной датчик на основе TTP223 невозможно. Но они ведь не догадываются, что мы будем использовать «умную» базу на Android, которая все вычислит и в нужный момент произведет необходимую для нас действия.
Принцип работы и применения
Емкостные датчики чаще всего используются для контроля влажности твердых и геле образных сред, уровня жидкости, контроля массы тел. Их работа основывается на изменении разницы потенциалов обкладок конденсатора и изменении электро проницаемости окружающей среды.
Для нашей кнопки этот эффект выглядит приблизительно так:
При изменении емкости конденсатора С1, который Вы найдете на борту платы схемы (он единственный) в сторону уменьшения – чувствительность датчика увеличится, а увеличив емкость конденсатора чувствительность уменьшится.
Для улучшения радиопередачи, как первый, так и второй вышеописанные наши датчики можно вывести из закрытого пространства (подкухонной тумбочки, стиральной машинки, ванной и т.д.) или другого помещения удлинением проводников. В таком случае, для емкостного датчика с целью уменьшения внешних паразитных полей, которые возникают при непосредственном соседстве с проводниками переменного тока и при проводке щупов через простенки, советую использовать «витую пару». Второй провод припаивается к выходу конденсатора на специально предусмотренную рядом с детекторным проводом площадку (точка 4 фото 8).
Построение датчика:
В этом случае выбор пал на iTAG c такой же как и у TrackerPA неудобной для изготовления других датчиков схемотехникой, но большим внутренним пространством, который хорошо подходит для размещения дополнительной платы. Кроме того, нам потребует двух сантиметровый отрезок тонкого изолированного провода и один (второй по необходимости) жесткий с хорошей изоляцией проводник (щуп — антенна) любой длины.
1. Под выводом GND (точка 2 фото 7) отмечаем место пайки – зачищаем скальпелем небольшую площадку, жирно лудим. Сопоставляем точки как на фото 8, даем припою хорошо прогреться и стечь к контактным площадкам.
2. Коротким проводом соединяем управляющий вывод (I/O на фото 9) с управляющим выводом кнопки схемы маячка (точка 3 фото 8).
3. Один провод припаиваем к точкам 5 или по необходимости создаем витую пару. Провода выводим проделав (расширив) отверстия за пределы корпуса.
Вставляем аккумулятор и датчик готов к работе.
В случае его использования для контроля уровня агрессивных жидкостей, концы проводов (щупы) можно изолировать клеем (лаком) или подогнуть так, чтобы металл в проводнике не соприкасался с жидкостью.
Подойдет датчик и для незаметного включения/выключения нашей охранной сигнализации. Сам датчик внутри помещения, а снаружи двери кончик щупа (коснулись — включилась, еще раз коснулись выключилась). Если обеспечить хороший контакт щупа с ручкой двери, любое соприкосновение с ручкой человека даст сигнал на базу, что будет еще одним барьером к несанкционированному проникновению в жилище. При желании можно организовать сенсорное беспроводное управление любыми домашними приборами. Но это уже другая история.
Емкостной датчик, как и датчик уровня жидкости в режиме охраны постоянно выключен. Естественно иногда датчик нужно будет проверять на взаимосвязь с базой. В нашем случае это можно делать 1-2 раза в год легким касанием щупов. Если же кто-то предпочитает постоянный и дистанционный мониторинг датчиков на связь и степень заряда батарейки, то датчики на охрану выставляем в рабочем состоянии, но тогда и расход заряда батарейки выше (до 1,5 лет).
Для нетерпеливых
Некоторые, наверное уже заметили и задались вопросом — «как должна реагировать база, когда датчики на одно и тоже действие могут находиться как в включенном, так и в выключенном состоянии?».
Нет, мы не станем мониторить состояние связи встроенными в Macrodroid средствами для BLE маячков и даже не станем искать и настраивать специализированные плагины от Tasker (не каждый сможет правильно определить и вписать UUIDs или MAC адреса) и уж тем более, мы не станем писать собственные скетчи и программы на Java, Puthon, XML, С+…. Ведь мы рассчитываем на то, что построение собственной охранной системы будет доступно любому кто получил базовое школьное образование и не боится припаять пару проводков.
Пошагово: В триггеры Macrodroid добавляем «Уведомление получено» и/или «Уведомление очищено», в настройках триггера указываем с какого приложения получить эти уведомления и что они должны содержать — к примеру слово «ДВЕРИ».
В закладке «Действия» прописываем, все что мы хотим от базы.
Macrodroidпостоянно мониторирует все происходящее, увидев уведомление с конкретным текстом от ALARM BLE iTAG, немедленно отреагирует — позвонит, отправит СМС, проиграет выбранную вами музыку, отправит через Wi-fi команду внешним приемным устройствам и многое другое.
Подробное описание и принципы настройки базы Вы найдете в последнем выпуске сериала, а в следующем (если Вам понравится и этот материал) постараюсь описать в деталях изготовление охранных датчиков окон с «вечной батарейкой» и дверей.
Интересное использование BLE трекеров можно подсмотреть ЗДЕСЬ.
А пока представляю на обсуждение под катом фото-идею для «узких специалистов».
Источник