Czujnik poziomu wody

[Świstak]

Często spotykam się z problemem uszkodzonych czujników wody. Opracowałem układ do pomiaru poziomu na procesorku, który może zastąpić uszkodzony czujnik, może też stanowić zupełnie niezależne urządzenie z własnym wyświetlaczem tekstowym, graficznym, punktowym LED, siedmio-segmentowym LED, wielokolorowym, LED-barem czy też wskazówkowym. Mogę zaprogramować mikroprocesor, wykonać kompletne urządzenie lub zamontować komplet w kamperku czy przyczepce.

 

 

 

 

http://www.youtube.com/watch?v=DB7iLr94yOw&feature=player_embedded

 

Jako że kręciłem filmiki stareńkim telefonem, a do tego jedną rękę miałem zajętą - jakość filmików jest nędzna. Zamieszczam więc poniżej inne filmiki przedstawiające pracę PODOBNYCH urządzeń. Nie jestem autorem poniższych filmików ani urządzeń, ale zasada pracy jest identyczna... Wszystkie wykorzystują pojemnościowy pomiar poziomu cieczy.

 

http://www.youtube.com/watch?v=0JL85O1BM8g&feature=player_embedded

 

 

[Świstak]

Walczyliśmy z mechaniczną stroną konstrukcji i montażu czujnika w zbiorniku, tak aby był odporny na kiwanie, algi, korozję i talent instalującego. Zrobiliśmy 5 czy 6 różnych sond i wszystkie próbowaliśmy zepsuć kiwając, rzucając, wyginając, wkładając do wrzątku i kwasu. W większości wypadków się udało (zepsuć), ale jednej nie daliśmy rady. Gdy tylko otworzą sklepy nabędę drogą kupna dławiki kablowe i montuję dwie takie sondy podłączone do jednej elektroniki w Milce. Program zakończony - parametry pracy przechowywane w nieulotnej pamięci mikroprocesora, obsługa ograniczona do jednego klawisza (różne funkcje wywoływane zależnie od czasu wciśnięcia guziczka), automatyczne wyłączanie po kilkudziesięciu sekundach i przejście do pracy w obniżonym poborze prądu, alarm niezależnie od trybu pracy, sterowanie zewnętrzną pompą... Wszystko zrobione. Nawet sygnał dźwiękowy dający sygnał że kończy się woda, albo jest jej za dużo. Połączenie płytki procesora z miniaturowym panelem sterującym LCD za pomocą skrętki UTP zakończonej wtyczką ułatwi przeciąganie kabla i maksymalnie uprości montaż.

 

Będę zamawiał części aby zrobić 2-3 komplety takich urządzeń - jeśli ktoś chce egzemplarz dla siebie proszę o wiadomość.

[Bluesmen]

Świetna sprawa .

 

W następnej przyczepce na pewno będę chciał mieć. A można tam jeszcze podłączyć akumulator aby było widać czy ładuje i ile energii w nim jeszcze zostało?

[DANETY]

Świetna sprawa .

 

W następnej przyczepce na pewno będę chciał mieć. A można tam jeszcze podłączyć akumulator aby było widać czy ładuje i ile energii w nim jeszcze zostało?

 

 

 

Popieram przedmówcę, bardzo dobry pomysł.

[kit]

a ja dzięki Adamowi1988 mam czujnik poziomu szarej wody już od dawna a wody czystej będzie wczesną wiosną co prawda o wiele prostszą wersje ale spełnia swoją role

Edytowane 12 Listopada 2011 przez kit (wyświetl historię edycji)

[Świstak]

Pomiar napięcia jest wpisany w program, ale wymaga podciągnięcia zasilania do układu przy zbiorniku wody. Standardowo zasilanie wprowadza się do wyświetlacza - wydawało mi się że tak będzie łatwiej dla użytkownika.

[Świstak]

Zmiany, zmiany. Uruchomiony pomiar napięcia instalacji (było trochę przebojów z filtracją napięcia), zmieniony układ sterowania podświetleniem, wstępnie opracowany front-panel (polerowany mosiądz, obróbka na frezarce CNC), zmiana koncepcji zasilania.... W tej chwili dorabiam gwizdki do programu (menu, miganie, alarmy).... Po tym finalne testy, ostateczny projekt płytek drukowanych i zamówienie profesjonalnych płytek - czas oczekiwania na płytki około 1-2 tygodnie.....

Edytowane 16 Listopada 2011 przez Świstak (wyświetl historię edycji)

[Tomii]

Orientacyjna cena?

[jacekwwa]

Jestem zainteresowany!

Jaka cena ?

[Świstak]

Jako że nie prowadzę działalności gospodarczej, trudno mówić o cenach. Muszę pomyśleć jak odprowadzić należny podatek i wtedy będzie wiadomo. Kontaktujcie się ze mną na PW w tej sprawie.

 

Walka z oprogramowaniem trwa dalej. Chcąć uwzględnić wszystkie Wasze sugestie ciągle coś dokładam i poprawiam. Niby dołożenie pomiaru napięcia to pikuś, ale w szczegółach okazuje się że to Pan Pikuś.

Najpierw szukanie w sieci informacji o zależnościach napięcie/ładunek. Co producent to inne dane, co witryna to inne charakterystyki, co rocznik - inne zalecenia.... Pozbierałem więc to wszystko i jakoś uśredniłem. Później dorobiłem jeszcze podprogram do rozpoznawania czy jedziemy z akumulatora czy z prostownika, później stopień naładowania akumulatora przy włączonym prostowniku, później jakieś alarmy, później obsługę EEPROM dla drugiego zestawu czujników, później przyszedł kot i zeżarł mi kable powodując uszkodzenie zasilacza. Szkolenie kota, naprawa zasilacza i do roboty.... Ale robić już się nie chciało, więc nakręciłem jak to wygląda w działaniu....

 

http://www.youtube.com/watch?v=HXU5OgYsHHI&feature=player_embedded

 

 

Kilka słów opisu ....

 

W czasie uruchamiania pokazuje się napis "Świstak meter, Dla Świstaka." Pierwsza linijka pozostanie , ale druga będzie zrobiona indywidualnie dla każdego użytkownika. Następnie wyświetlana jest informacja o zawartości EEPROM - być może z tego zrezygnuję, ale jest to cenna informacja w przypadku "serwisu na telefon" Pomoże mi szybko zdiagnozować ewentualną usterkę. Pewnie przeniosę to do Menu. Dalej pokazuje się sekwencyjnie woda biała z bargrafem, woda szara z bargrafem (o ile jest podłączony czujnik) i wreszcie napięcie w instalacji (mogą też być dodatkowe parametry jak temperatura w lodówce czy cokolwiek innego - zależy od tego jakie podłączymy czujniki, a może ich być kilka). Sekwencje są wyświetlane przez kilkadziesiąt sekund, po czym procesor odłącza napięcie od wyświetlacza i przechodzi w stan uśpienia. Wybudza się automatycznie co 3 sekundy i robi pomiary nie włączając wyświetlacza. Jeśłi wszystko jest ok (czyli wody białej >20%, wody szarej < 80% i napięcie akumulatora włąściwe) idzie spać dalej, ale jeśli coś jest nie tak - zapala podświetlenie wyświetlacza na 0,1 sekundy. To bardzo dobrze widoczny błysk. Oprócz tego włącza króciutko sygnał dźwiękowy (o ile opcja została uruchomiona w menu) i znowu idzie spać. Jeśli użytkownik wciśnie przycisk - wyświetlacz uruchamia się na kilkadziesiąt sekund przedstawiając sekwencyjnie wszystkie pomiary. Zgodnie z sugestią jedego z użytkowników dołożyłem też tranzystor (open colector) do którego można podłączyć przekaźnik sterujący pompką dolewającą wodę z zewnętrznego zbiornika. Oczywiście program kontroluje czy wody przybywa aby pompka nie pracowała na sucho. Nie wiem co jeszcze można dołożyć..... A zająłem dopiero 10% pamięci programu.....

Edytowane 16 Listopada 2011 przez Świstak (wyświetl historię edycji)

[Świstak]

W Legnicy robi się front-panel. Niestety, nie jest tak łatwo jak przypuszczaliśmy. Nasz frezarka CNC jest zbyt delikatna aby przecinać blachę 2, natomiast cieńsze blaszki nie są zbyt proste, więc i efekty frezowania nie są zadowalające. Chcemy zastosować mosiądz z kilu powodów - jest bardzo efektowny, odporny na ząb czasu i daje się lutować, co uprości montaż słupków do wyświetlacza. W każdym razie próbka wykonana w dwustronnym laminacie - przynajmniej jakaś namiastka. Jeśli się sprawdzi - zamówię fronty u grawera.

 

Program już chyba zakończony. Chyba.... Trochę sobie skomplikowałem życie ułatwianiem życia osobie montującej. Te 8 żył między procesorem a wyświetlaczem mocno mi miesza. Wyswietlacz do poprawnej pracy potrzebuje 4 bity danych, bit zezwolenia, bit komenda/dane, zasilanie i masa. To już 8 żył. Do tego dochodzi podswietlanie, piszczyk i 4 klawisze. Razem 14 kabli. Udało mi się oszukać wyświetlacz i te 6 dodatkowych kabli ukryłem logicznie w 8 istniejących. Dzięki kombinacjom z 14 kabli dalej jest 8 i wszystko działa. Aby nie dziurawić obudowy obsługa jest nie 4 klawiszami lecz jednym, i to też zdaje egzamin..... Panel to małe pudełko bez żadnych kabli z gniazdkiem UTP (identycznym jak w sieciach komputerowych) Kabelek łatwo przeciągnąć, skrócić lub wydłużyć (wystarczy zacisnąć wtyk UTP, a to zrobi każdy komputerowiec w kazdym serwisie za 5 złotych) choć czasem lepiej zapas kabla zwinąć i zostawić. Wtedy nie potrzeba nic zaciskać ani poprawiać...

 

Front panel zrobiony z laminatu pokrytego miedzią wygląda bardzo ładnie. Jutro zapuszczanie rowków barwnikiem, polerka i lakierowanie. Mam nadzieję jutro zakończyć egzemplarz Nr 1. Poszukam też jutro blach mosiężnych 8x16 przyciętych na porządnej gilotynie i założe do frezarki porządny frez. Sądzę że sobie poradzi pod warunkiem że blacha będzie idealnie równa po cięciu....

 

 

Filmik bez muzyczki, ale za to z piszczykiem.....

 

http://www.youtube.com/watch?v=nFpRr7ld-LY&feature=player_embedded

Edytowane 17 Listopada 2011 przez Świstak (wyświetl historię edycji)

[Świstak]

Kilka słów o samej sondzie, bo na filmiku wygląda dość pociesznie...

 

Do zbiornika plastikowego wprowadzamy dwa elementy: sondę masową (nie izolowaną,) wykonaną z miedzi lub stali nierdzewnej oraz drugą sondę wykonaną z rurki miedzianej szczelnie pokrytej izolacją. Na filmiku sonda masowa w postaci drutu miedzianego cżęściowo izolowanego jest owinięta wokół sondy izolowanej. Zrobione na szybko. Jak widać działa, choć ma tę wadę że woda pozostająca na styku sond może wprowadzać błędy odczytu (stąd śmieszne -2% i komunikat "Sprawdz czujnik"), Z czasem pojawią się tam glony i brud, dlatego w zbiorniku będą dwie proste i gładkie sondy w odległości kilku centymetrów od siebie.

[Świstak]

Postępy niewielkie. Zmontowany i uruchomiony egzemplarz Nr. 1. Front panel w kolorze miedzi. Wygląda nie najgorzej, ale to jeszcze nie jest to, tym bardziej że przycisk jakiś taki nijaki.... Mam już blachę mosiężną, sprawdzałem jak się będzie polerować. Po kilku eksperymentach wiem że nie będę polerował na lustro lecz na dość ciekawy mat. Wygląda lepiej niż lustro i doskonale ukrywa wszystkie niedoskonałości jakie pojawią się z wiekiem. Oczywiści powłoka lakierowana....

Na zdjęciu panel prototypowy.

Edytowane 17 Listopada 2011 przez Świstak (wyświetl historię edycji)

[Świstak]

Z wypiekami na twarzy dopisuję kolejne linijki kodu. Wypieki są ze wstydu... Właśnie jeden z nas uświadomił mi że w kamperze są dwa akumulatory.... Dopisuję więc procedury obsługi drugiego akumulatora... Dzięki za podpowiedź.

 

Jeśli macie jeszcze jakieś pomysły - piszcie. Może czujnik temperatury do lodówki?? Póki płytki nie zamówione można coś dołożyć.

 

Co do pomiaru LPG - jest to odległa przyszłość i będzie to na osobnym procesorku. Mogę uchylić rąbka tajemnicy i powiedzieć że będzie to jednak pomiar ultradźwiękowy przy wykorzystaniu czujników 40 kHz pracujących na którejś harmonicznej. Pierwsze próby są bardzo obiecujące ale.... Kiedy to będzie zakończone - nie wiem, trochę brakuje mi sprzętu pomiarowego. Niestety oscyloskop się skończył....... Tak czy siak funkcja taka nie będzie dołączona do czujnika poziomu którego powstawanie tu opisuję. Zagonienie do roboty osobnego procesorka da lepsze efekty. Najprawdopodobniej oba będą wykorzystywać ten sam panel....

[Świstak]

W związku z licznymi pytaniami "czy mnie będzie działać" szybciutko opiszę zasadę działania, potrzebę kalibracji itd.

 

Układ nie mierzy rezystancji cieczy, dlatego jej skład (czysta czy brudna) ma znikomy wpływ na wynik pomiaru. Ogólnie można przyjąć że każdy roztwór wodny jest przewodnikiem w jakimś stopniu i jest to pośrednio zależne od PH, a na wynik pomiaru ma wpływ materiał z którego jest wykonana sonda. Zbyt wiele tych zmiennych więc do pomiaru liniowego się nie nadaje. Wykorzystująć tę metodę można co najwyżej w miarę rzetelnie określić dwa stany: jest albo nie ma.....

 

Układ wykorzystuje metodę pojemnościową pomiaru poziomu. Co to znaczy??? Że sondy to kondensator energii a woda to przewodnik o lepszych parametrach przewodzenia niż powietrze. Kondensator zbudowany jest typowo - elektroda, izolator i druga elektroda, a jego pojemność w uproszczeniu zależy od dwóch czynników: im większa powierzchnia elektrod tym większa pojemność oraz im większa odległość między elektrodami tym pojemność mniejsza. Sonda to rurka miedziana pokryta cienkim równomiernym izolatorem. Czemu rurka o dość dużej średnicy? Bo ma większą powierzchnię. Czemu równomierny izolator - żeby wyniki były równomierne. A czemu cienki izolator? żeby różnice w pojemności kondensatora były jak największe. No dobra, dalej nic nie rozumiecie.... Otóż tajemnicą jest druga elektroda. Powiecie :"cóż to za tajemnica? Kawał gołego drutu zanurzonego w wodzie". Otóż nie, drugą elektrodą jest woda, a goły drut tylko łączy mikroprocesor z wodą. Załóżmy w uproszczeniu że zbiornik ma 10 cm wysokości, odległość między elektrodami przy suchym zbiorniku wynosi 10 mm a powierzchnia gorącej elektrody (tej w kondonie) około 10 cm kwadratowych czyli 1000 mm kwadratowych, a drugiej tak wielka że nie bierzemy jej pod uwagę w obliczeniach, bo do obliczeń używamy wyłącznie części wspólnej czyli powierzchni mniejszej elektrody. W wielkim uproszczeniu wzór na pojemność kondensatora to pole powierzchni mniejszej elektrody dzielone przez odległość między elektrodami.

 

1. Przy suchym zbiorniku będzie to 1000 / 10 czyli około 100 jednostek.

2. Jeśli do zbiornika wlejemy 3 cm wody to zanurzymy 3 cm elektrody a 7 pozostanie suche. Na tych 3 cm woda (która jest przewodnikiem a zatem drugą elektrodą) znajduje się na grubość izolacji od gorącej elektrody czyli około 1mm. Na pozostałych 7 cm bez zmian czyli 10 mm Zatem pojemność będzie się składać z dwóch części - mokrej 300/1 = 300 i suchej 700/10 = 70 Razem 370 jednostek.

3. Nalejmy wody do połowy.... mamy 500/1= 500 i 500/10=50 czyli razem 550.

4 Nalejmy wody do pełna.... mamy 1000/1=1000 jednostek....

 

Dosyć duża różnica między 100 a 1000 jednostek czyli 10 razy jest łatwa do precyzyjnego zmierzenia. Gdyby izolacja była grubsza powiedzmy 3 mm wyniki wyniosłyby odpowiednio 100 i 333.... To już trudniej precyzyjnie zmierzyć. Gdyby zamiast rurki zastosować drut zmniejszylibyśmy pole powierzchni powiedzmy 10 razy wyniki byłyby 10 i 100, to też 10 razy, ale pamiętajmy że dochodzą nam pojemności kabli, styków, wewnętrzne pojemności procesora, błędy pomiarowe itd itp... Tych stałych pojemności mamy o świcie 450, a o zmroku 490. Przed obiadkiem 460, po obiadku 500. ... Powiedzmy że w zależności od humoru promieniowania kosmicznego zmienia się między 450 a 500. Gdy dodamy tą składową do wyniku pierwszego otrzymamy rozrzut 550-600 ..... 1450-1500. bierzemy wartości skrajne i wychodzi nam błąd humoru rzędu 5% Dla drugiego przypadku 460 - 510 ... 550 - 600. Tu błąd to już ponad 50%......

 

No dobrze, ale po co kalibracja?? Ano jeden użytkownik ma zbiornik wysokości 30cm, a drugi 31,5 cm. Zmienia się górna wartość, a dlaczego kalibrować dolną? Bo jeden użytkownik umieści kable od sond 10 cm od masy samochodu, a drugi przyklei te kable do ramy i odległość wyniesie 0,5 mm tworząc stałą pojemność dodatkową.....

 

I jeszcze jedno. Sondy robię z zapasem, można je będzie przycinać w zależności od potrzeb. Ale tylko od góry! Pod żadnym pozorem nie wolno zniszczyć izolacji na sondzie. Nie wolno jej obcinać, nacinać, wiercić ani dziurawić. Można sondy delikatnie wyginać ale tak aby nie złamać rurki i aby izolacja nie popękała. Mocowania sond w zbiorniku są wykonane za pomocą dławic kablowych które doskonale uszczelniają wywiercony otwór, przepust sondy oraz stabilizują ją mechanicznie (

Tak wyglądają )

Edytowane 18 Listopada 2011 przez Świstak (wyświetl historię edycji)