Самодельный датчик давления
Сегодня мы поговорим о том, как сделать датчик измерения давления своими руками. Принцип работы данного устройства будет состоять в том, что при надавливании двух пластин, о которых мы поговорим ниже, датчик будет изменять свое сопротивление и тем самым показывать или сигнализировать нам о повышенном давлении.
Для изготовления такого рода датчика нам понадобятся:
- паяльное устройство;
- жидкий клей или специальный пистолет, использующий клейкие пластины;
- обычный нож или режущие плоскогубцы;
- несколько кусков односторонней платы для печати;
- кусочек вспененного материала с малой плотностью и стойкостью к деформации;
- и два провода.
Из печатной платы вырезаем два кусочка одинаковых размеров в виде квадратов. Далее припаиваем к ним по одному проводу как показано на рисунке ниже.
После припаивания приклеиваем оба кусочка платы к вспененному материалу. Важно учесть, что клей нужно наносить исключительно по краям обоих пластин вырезанной печатной платы, это обеспечит более высокую точность и эффективность работы будущего датчика.
Проделав данный этап, мы получаем готовый датчик давления. Для проверки его работоспособности измеряем его показания омметром.
Если датчик будет показывать примерно 150-200 кОм в разжатом состоянии, то все шаги проделаны правильно и устройство готово к работе. При нажатии на датчик, омметр должен показать около 9-10 кОм.
В вашем случае омметр может показать относительно другие показания из-за другого типа вспененного материала или его толщины. Для того, чтобы уменьшить показания омметра нужно приклеить боле тонкий вспененный материал, это обеспечит поле низкое сопротивление.
Источник
Схема установки и сборки датчика давления своими руками
Сделать датчик давления своими руками удается, если в хозяйстве исполнителя найдется подходящий набор вспомогательных деталей. В его состав обязательно должен входить чувствительный элемент (резистор), при воздействии на который меняется его электрическая характеристика. Зафиксировать эти изменения в удобном для представления виде удается посредством специальных измерительных приборов (мультиметра или тестера).
Принцип работы и схема
Самостоятельно изготовить датчик сможет даже неспециалист, способный разобраться с принципом его работы и теми процессами, которые происходят во внутренней структуре прибора. Их суть заключается в том, что при надавливании на пластины преобразователя встроенный в него резистор будет менять свое сопротивление, а уже по величине последнего можно судить об измеряемом параметре.
В отсутствии внешней нагрузка резистивный сенсор представляет собой разомкнутую цепь (элемент с бесконечным сопротивлением). С увеличением давящего усилия на пластинку самодельного резистора его внутреннее сопротивление несколько уменьшается. При тестировании устройства можно снять показания величин сопротивлений, соответствующие определенному (условному) давлению. После оформления результатов измерения в виде графической схемы (по полученным точкам) обнаружится, что эта зависимость – нелинейная.
Если потребуется более точно зафиксировать изменение внутреннего сопротивления датчика (в зависимости от силы надавливания на пластину) – на нее нужно подать напряжение от любого источника постоянного тока через ограничивающий резистор. После этого показания с мультиметра следует снимать в режиме измерения вольтажа (на пределах «Вольты»).
Материалы и инструменты
Чтобы изготовить схему датчика давления своими руками потребуется запастись следующими деталями и инструментами:
- Паяльник подходящей мощности.
- Пластина стеклотекстолита с нарезанными на медной пленке дорожками (их примерный вид – на фото справа).
- Соединительные провода.
- Мультиметр (он необходим для тестирования датчика).
В отсутствии готовой пластины с медными дорожками (она обычно приобретается через Али Экспресс) такой элемент может быть изготовлен самостоятельно. Для этого следует достать кусок стеклотекстолита и вырезать его по форме указной на фото справа заготовки. После этого на ней лаком нужно нанести рисунок из спиралевидных дрожек, а затем протравить в растворе хлористого натрия. Получившийся аналог фирменного резистивного элемента вполне пригоден для заявленных целей.Также можно сделать датчик давления из резистора своими руками.
Подключение и проверка
Наиболее простой способом отстройки и тестирования резистивного датчика – использование типового мультиметра, включенного в режим «Измерение сопротивлений». Щупы прибора в этом случае подключаются к электрическим отводам чувствительного элемента, а сам он напрямую выдает показания в Омах. При расширенном диапазоне определяемых давлений на приборе выставляется автоматический режим измерений.
Обратите внимание! Резистивные элементы обычно не имеют полярности.
При измерении сопротивления их можно спокойно подключать, не боясь ошибиться, где у прибора плюс, а где минус.
В процессе тестирования к самодельному датчику давления преобразователю удобнее подсоединяться посредством специальных клипсов – крокодилов, надежно обжимающих точку контакта (фото слева). После каждого нажатия на пятачок из резистивной пленки необходимо отслеживать показания прибора, которые должны постепенно уменьшаться до определенного предельного значения.
Дополнительная информация! Специалисты советуют использовать для тестирования устаревший стрелочный прибор (его называют тестером).
Удобство этого измерителя заключается в том, что по поведению стрелки на шкале гораздо удобнее определять, как меняется давление на чувствительном резисторе.
Использование элементов набора «Arduino»
К числу допустимых способов, позволяющих изготовить систему измерения давления своими руками, относят и применение элементов распространенного среди любителей комплекса «Arduino». Благодаря схемным возможностям этого набора, один контакт сенсора подсоединяется к плюсу питанию, а второй (через ограничивающий резистор) – к земляной шине.
При этом точка между двумя резисторами (постоянным и переменным, выполняющим функцию датчика) подсоединяется к аналоговому входу встроенного в систему микроконтроллера. Схема включения датчика в измерительную цепь устройства изображена ниже.
В заключительной части обзора отметим, что при изготовлении датчика своими руками допустимы различные способы. Выбрать наиболее подходящий из них – это компетенция и личное предпочтение заинтересованного в этом пользователя.
Источник
Замена механического реле давления на цифровое (обладателям скважин)
Когда я первый раз столкнулся с тем, чтобы отрегулировать механическое реле давления с пружинками, я понял, что мне нужен звонок другу, а точнее — отцу, так как механизм хоть и хорошо продуманный и отказоустойчивость на высоком уровне, но недостаток даже разовой регулировки на лицо.
Прошу под кат, там интересней 😉
Я как бы разобрался и у меня даже получилось отрегулировать, но на это я затратил время и нервы. Тогда то я и понял, что цифровое реле было бы здорово, просто нажал на кнопки и выставил нужное. Конечно меня могут многие осудить по нескольким статьям:
— ты дурак, что не можешь разобраться с простейшим реле давления и двумя пружинками.
— механика рулит, она будет работать вечно.
— зачем там что то регулировать: один раз выставил сантехник за XX*(курс страны) рублей и все
Без проблем, можно список продолжать долго, но по натуре своей инженерской, хотелось бы развиваться и улучшать все вокруг себя, а не крутить пружинки и думать, когда там подгорят контакты механического реле и начнет срабатывать тепловое реле защиты насоса, когда вы весь в мыле :D, а ещё лучше Ваша жена 🙂
Надо отдать должное, механическое реле у меня работает уже 4-ый год и с ним (тьфу тьфу тьфу) Серьёзного пока ничего не случалось, только приходилось перестраивать, очищать контакты, начало искрить и эти “ЩЕЛК!” в гараже немного напрягали и… пугали моего мышонка, так, что ему пришлось убежать.
Так как я увлекаюсь автоматизацией и прошел путь от 1-wire до arduino через esp, могу и делаю разные поделки в доме, точнее устройства, для облегчения быта. Круг друзей знает о списке проектов, которые я стараюсь завершить и реализовать, но времени на то совсем нет. То стройка баня подвернется на целое лето (750 часов), то снег навалит :), а тут уже и Новый Год на носу!
Меня так же многие “любят” потролить, особенно из ИТ сферы. Но это только веселит, жизнь штука интересная и без этого никак. Так же огромное спасибо всем тем, кто меня поддерживает — без Ваших добрых слов, драйв был бы не тот. Спасибо жене за понимание любви к моим платам )
Из лирики, прыгаем в реальность. Я обратился в поиски цифрового реле и понял, что весьма сложно в этом направлении, либо забугорное под 100$ и совсем не так, как хотелось бы… либо механика за 15$. Привожу в $, так как давно известно, если бы мы перешли на $ — то даже бабушки не парились, как с монетами. А я ж такой негодяй — дом подключил к интернету, а реле давления нет — сумасшедший!
Тема для тролей: Я начал работать с Arduino китайского происхождения, не оригинальные, а китайские, работают так же, где то есть мелкие погрешности, но они меня не задевают так, чтобы извергать лаву негатива и трясти esp8266, которая от статики умирает быстрее, чем вы воткнете её в Ваш компьютер, да ещё с питанием 3.3, которое надо пойти и найти), если это только не NodeMCU, которые я обожаю.
Я люблю и esp8266 и Arduino и людей, но чтобы вот так сесть быстро собрать рабочее и СТАБИЛЬНОЕ устройство для автоматизации — arduino незаменимая штука + Wiring C-шный язык очень помогает быстро реализовать то, что требуется. (тут никто и не упрекнет, что ты написал на тормозном Lua скриптовом языке). esp8266 (моё мнение) — хороша там, где не надо АЦП мерять и интернет нужен. Хотя её “сгорание\сырость” очень разочаровывает.
Возвращаемся к нашим баранам, то-есть реле 🙂
По итогу нашел в Китае датчик за 5$, с АЦП 0-5V и решил попробовать. Даже не так, я тупо загорелся его применить и собрать устройство. Сразу пошли бурные эротические фантазии, как будут мигать светодиодики ) и нажиматься кнопки для регулировки, а на китайском иконическом синем экране будут гореть заветные циферки и все это будет работать с реальным давлением в нашей гребенке.
Обдумал, обрисовал, начертил, спланировал, заказал и начал код писать, пока эротика не прошла с мыслей.
Когда прилетел датчик, я понял — что датчик очень качественно выполнен.
Далее, я понял что он начинает показывать данные не с нуля, а с 0.5В и до 4.5В. от 0 до 12Bar. Я очень обрадовался, так как мне было приятно осознавать сингулярность данного девайса, можно отслеживать, когда датчик умрет и не будет показывать заветные 0.5 на выходе.
Врезка датчика в текущую систему с оставлением механики “на всякий случай”.
Одно печально, не было никаких данных по датчику, как обсчитывать его показания, но так как была линейная прямая на графике, пришлось (стыдно, но я признаюсь) — открывать учебник АЛГЕБРА и учиться заново, вспоминать, как же там строят прямую линейную зависимость в уравнении 🙂 по двум точкам и о чуда, я быстренько получил (можете постыдить меня) заветную простую формулу, в которой после преобразования АЦП сигнала в ВОЛЬТЫ, я понимал, сколько у меня давление в Bar. Так как датчик сам выдавал от 0 до 1.2Mpa — то не сложно перевести в Bar — зная что:
1 Pa = 1.0E-5 bar
тоесть 1200000Pa = 12Bar
Так как у нас давление от насоса не превышает и 4Bar — этого датчика хватит за глаза!
Дальше я взял Arduino Uno — она у меня лишняя валялась, я обычно её использую для быстрого навесного проектирования, проверки, а потом применяю Arduino Nano, так как она лишена левого обвеса и её размеры в 3 раза меньше! И да простят меня ардуинщики китайского происхождения, мне жалко было смотреть, как она валяется без дела, надо пустить её в девайс! Подумал я и купил пластиковую IP55 коробку небольших размеров, выпили отверстие под экран, который я купил 4 года назад! Карл! И тогда не догадывался, что этот LCD 16*2 пойдет в такое полезно дело. Взял на авторынке 2 авто кнопки, спаял провода, даже плату не проектировал отдельно, как я делаю для Nano — так как Uno тупо большая и совсем не для таких целей.
Алгоритм достаточно простой и ещё проходит полевые испытания, код проекта для более тесного ознакомления расположен тут.
Мне не стыдно его выложить, если будет конструктивная критика, я готов внести изменения, так как open для любых обсуждений.
В алгоритм я постарался заложить следующие принципы:
— Инициализация данных: при старте, проверяются и инициируются все переменные для работы
— Первичный опрос датчика: проверяется, если датчик не вышел из строя (в случае выхода, на всякий случай вырубается насос-реле) данные рассчитываются и переводятся в текущее давление в гребенке (распределительная гребенка, к которой подключены соседи+приход от насоса+гидроаккумулятор), если все в пределах нижнего и верхнего установленного давления, тогда продолжаем слушать и рассчитывать данные
— Данные выводятся визуально на экран ввиде:
нижнее давление — текущее давление — высокое давление
индекс падения давления — [ блоки, показывают давление в системе ]
Это позволяет быстро оценить ситуёвину, что происходит.
— Если текущее давление ниже НИЖНЕГО: врубается твердотельное реле на 15A(проверенное годами) и насос тихо, быстро, без искр и щелчков, включается и подает воду. ВЕРХНЕЕ давление отключает реле. Насос никогда не включится и обязательно выключится, если что то с показаниями датчика, которые выходят за пределы разумного. Это безопасность.
— Индекс падения давления я рассчитываю тогда, когда в гребенке остается половина давления и каждые 10 секунд проверяется предыдущее и текущее, если разница составит меньше установленного по дефолту 0.05 — тогда меняется текущий индекс и включается насос на ОПЕРЕЖЕНИЕ, тоесть по логике идет быстрое водопотребление и что бы предугадать включение насоса, я такой логикой и пользуюсь. Логика не срабатывает пока на 100%, так как я ещё тестирую этот момент, есть огрехи связанные с millis() таймингом самой ардуины, тут меня это немного напрягает, но я найду решение по четкому подсчету. Логика срабатывает в начале, а потом индекс падает в 0.01 и логика больше не работает, но это никак не влияет на вкл и выкл насоса. Тут можно холиварить на тему “насос должен включаться определенное количество раз в час и не больше” — у Вас есть на это право ), спорить не буду — данная тема анализируется.
— есть кнопки боковые, которые позволяют устанавливать НИЗКИЙ и ВЫСОКИЙ порог включения и выключения насоса ДИНАМИЧЕСКИ, без перезагрузки, просто тупо на лету — смотрите на экран и нажимаете кнопочки боковые…. удобно-на! данные сразу пишутся в EEPPROM и при включении блока загружаются оттуда (это такая постоянная память на запись чисел от 0 до 255 byte type, мало но хватает на мелкие прихоти). При этом есть момент, заключается в том, что числа с плавающей точкой записать настолько трудно и геморно, что просто было решено с моей стороны так: зная, что число x.x0 это давление float типа, его можно легко конвертировать в byte если умножить на 10 и записать в память, тоесть: example: 1.80 * 10 = 18 — после умножения число float отбрасывает последний ноль автоматически и мы получается число, которое укладывается в byte типа, при чтении, мы его делим на 10.0 и получаем обратную форму для работы в нашей система и типа float.
— Все добро будет доступно для «только чтение» вне дома, что позволит понимать ситуацию с давлением не только артериальным, но и в трубах!
Ну вот вроде бы и все, простите, кого напрягают подробности кода, дурацких ТИПОВ данных и интимных подробностей загрузки данных из памяти, пропускайте это, так как, зная, что есть люди из ИТ сферы, они будут задавать всякого рода вопросы или наоборот, посмеются с моих простых алгоритмов, которые не применяют модные ИИ \ ML и прочие мега крутые и big data алгоритмы. Надеюсь так же инженеры поймут другие части, связанные с механической часть.
Вообщем, вывод такой: можно делать все, можно делать легко, делать это в интерес и как сказал когда-то один мой любимый комментатор: можно быть взрослым и “играться с детскими игрушками”.
Ваш кэп, автоматизатор, capable guy и хорошего дня Вам!
— Продолжаю тестировать индекс падения давления для преждевременного включения
— Arduino uno (Китай) — выявились проблемы с таймером millis() — буду проверять на arduino nano (раньше такого не было, предполагаю кривая модель) (не оргинал, поэтому не ною ))
— Погрешность заявлена 1.5% — от 1.2Bar — это 0.18Bar — пофакту — у меня где то 0.3 относительно моего манометра, но я не знаю сколько он врет… поэтому 2% допускаю погрешость max — можно заложить в алгоритм (как я делаю) погрешность и бдет более менее похоже на правду. Не спутники же запускать — сойдет )
upd: ценник в районе 15-18$ вышел по итогу за изделие.
С наступающим Новым Годом! Пусть у Вас сбудутся все Ваши планы, будут построены БАНИ, в доме будет ТЕПЛО и вся Ваша дружная семья будет с Вами! Пусть в новом году будет только хорошие новости.
Источник