WaterLevelAlarm - SRO2001: 9 etapas (com imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:39

Antes de explicar os detalhes da minha realização, vou contar uma pequena história;)

Moro no interior e infelizmente não tenho esgoto municipal, tenho um saneamento local que funciona com bomba elevatória. Normalmente tudo funciona bem até o dia em que tive uma queda de energia por vários dias por causa de uma tempestade …

Você vê onde estou indo com isso? Não?

Bem, sem eletricidade a bomba usada para drenar a água do poço não funciona mais!

E infelizmente para mim não pensei nisso naquela altura… então o nível da água subiu, subiu de novo e de novo até ao poço onde a bomba está quase cheia! Isso pode danificar todo o sistema (o que é muito caro …)

Tive então a ideia de fazer um alarme para me avisar quando a água do poço da bomba atingir um nível anormal. Portanto, se houver um problema com a bomba ou se houver uma queda de energia, o alarme soará e poderei intervir imediatamente antes de qualquer dano maior.

Aqui vamos nós para explicações!

Etapa 1: Ferramentas e componentes eletrônicos

Componentes eletrônicos:

- 1 Microchip PIC 12F675

- 2 botões de troca momentâneos

- 1 LED

- 1 campainha

- 1 módulo de reforço DC-DC (porque minha campainha requer 12 V para ser alta)

- 4 resistores (180 ohm; 2 x 10K ohm; 100K ohm)

- 1 detector (flutuador)

- 1 porta-bateria

- 1 placa PCB

- 1 caixa / estojo de plástico

Ferramentas:

- Um programador para injetar o código em um Microchip 12F675 (por exemplo, PICkit 2)

- Mini fonte de alimentação de 4,5 V

Aconselho você a usar Microchip MPLAB IDE (freeware) se quiser modificar o código, mas também precisará do Compilador CCS (shareware). Você também pode usar outro compilador, mas precisará de muitas alterações no programa.

Mas vou fornecer-lhe o. Arquivo HEX para que você possa injetá-lo diretamente no microcontrolador.

Etapa 2: Obrigações

- O sistema deve ser autossuficiente em energia para funcionar em caso de falha de energia.

- O sistema deve ter autonomia de pelo menos 1 ano (faço manutenção de saneamento uma vez por ano).

- O alarme deve ser ouvido a uma distância média. (cerca de 50 metros)

- O sistema deve caber em uma caixa relativamente pequena

Etapa 3: esquemático

Aqui está o esquema criado com CADENCE Capture CIS Lite. Explicação da função dos componentes:

- 12F675: microcontrolador que gerencia entradas e saídas

- SW1: botão de operação

- SW2: botão de reset

- D1: LED de status

- R1: resistor pull-up para MCLR

- R2: resistor pull-down para gerenciamento do botão de controle

- R3: resistor limitador de corrente para LED D1

- R4: resistor limitador de corrente no sensor

- PZ1: campainha (tom de alarme)

- J3 e J4: conectores com entre eles o módulo de reforço DC-DC

O módulo de reforço DC-DC é opcional, você pode conectar diretamente o buzzer ao microcontrolador, mas eu o uso para aumentar o nível de som do meu buzzer porque a tensão de operação dele é de 12V enquanto a tensão de saída do microcontrolador é de apenas 4,5V.

Etapa 4: prototipagem na placa de ensaio

Vamos montar os componentes em uma placa de ensaio de acordo com o esquema acima e programar o microcontrolador!

Nada de especial a dizer além do fato de que adicionei um multímetro no modo amperímetro em série com o suporte para medir seu consumo de corrente.

O consumo de energia deve ser o mais baixo possível, pois o sistema deve operar 24 / 24h e deve ter uma autonomia de pelo menos 1 ano.

No multímetro podemos ver que o consumo de energia do sistema é de apenas 136uA quando o microcontrolador está programado com a versão final do programa.

Ao alimentar o sistema com 3 baterias de 1,5 V 1200mAh oferece uma autonomia de:

3 * 1200 / 0,136 = 26470 H de autonomia, cerca de 3 anos!

Eu consigo essa autonomia porque coloquei o microcontrolador em modo DORMIR no programa, então vamos ver o programa!

Etapa 5: o programa

O programa é escrito em linguagem C com MPLAB IDE e o código é compilado com o CCS C Compiler.

O código é totalmente comentado e bastante simples de entender. Eu deixo você baixar os fontes se quiser saber como funciona ou se quiser modificá-lo.

Em suma, o microcontrolador está em modo de espera para economizar o máximo de energia e acorda se houver mudança de estado em seu pino 2:

Quando o sensor de nível de líquido é ativado, ele atua como uma chave aberta e, portanto, a tensão no pino 2 muda de alta para baixa). Depois disso, o microcontrolador aciona o alarme para avisar.

Observe que é possível reiniciar o microcontrolador com o botão SW2.

Veja abaixo um arquivo zip do projeto MPLAB:

Etapa 6: Solda e montagem

Eu soldo os componentes no PCB de acordo com o diagrama acima. Não é fácil colocar todos os componentes para fazer um circuito limpo, mas estou muito feliz com o resultado! Depois de terminar as soldas, coloquei cola quente nos fios para garantir que eles não se movessem.

Também agrupei os fios que vão na parte da frente da caixa junto com um "tubo termorretrátil" para torná-lo mais limpo e sólido.

Em seguida, perfurei o painel frontal do gabinete para instalar os dois botões e o LED. Então, finalmente, solde os fios aos componentes do painel frontal depois de torcê-los juntos. Em seguida, cola quente para evitar que se mova.

Etapa 7: Diagrama de Operação do Sistema

Aqui está o diagrama de como o sistema funciona, não o programa. É uma espécie de mini manual do usuário. Coloquei o arquivo PDF do diagrama como um anexo.

Etapa 8: Vídeo

Fiz um pequeno vídeo para ilustrar como funciona o sistema, com um comentário a cada etapa.

No vídeo eu manipulo o sensor manualmente para mostrar como ele funciona, mas quando o sistema estiver em seu lugar final haverá um longo cabo (cerca de 5 metros) que vai do alarme ao sensor instalado no poço onde o o nível de água deve ser monitorado.

Etapa 9: Conclusão

Aqui estou eu no final deste projeto, é um pequeno projeto muito modesto, mas acho que pode ser útil para um iniciante em eletrônica como base ou complemento de um projeto.

Não sei se o meu estilo de escrita estará correto porque estou parcialmente usando um tradutor automático para ir mais rápido e como não falo inglês nativamente, acho que algumas frases provavelmente serão estranhas para pessoas que escrevem em inglês perfeitamente.

Se você tiver alguma dúvida ou comentário sobre este projeto, por favor me avise!