अल्ट्रासाउंड टैंक स्तर मीटर: 5 कदम (चित्रों के साथ)

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:22

एक बड़े व्यास के कुएं, एक टैंक, या एक खुले कंटेनर में द्रव स्तर की निगरानी करने की आवश्यकता है? यह गाइड आपको दिखाएगा कि सस्ते इलेक्ट्रॉनिक्स का उपयोग करके सोनार गैर-संपर्क द्रव स्तर मीटर कैसे बनाया जाता है!

ऊपर दिया गया स्केच इस बात का एक सिंहावलोकन दिखाता है कि हमने इस परियोजना के लिए क्या लक्ष्य रखा है। हमारे ग्रीष्मकालीन कॉटेज में घर में उपयोग के लिए पीने के पानी की आपूर्ति के लिए एक बड़े व्यास का कुआं है। एक दिन, मेरे भाई और मैंने इस बारे में बात की कि कैसे हमारे दादा पानी के स्तर को मैन्युअल रूप से मापते थे ताकि पानी की खपत पर नज़र रखी जा सके और ओवरड्राफ्ट से बचने के लिए गर्मियों में आमद हो। हमने सोचा कि आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक्स के साथ हमें परंपरा को पुनर्जीवित करने में सक्षम होना चाहिए, लेकिन इसमें कम शारीरिक श्रम शामिल है। कुछ प्रोग्रामिंग ट्रिक्स के साथ, हम उचित विश्वसनीयता और ± कुछ मिलीमीटर की सटीकता के साथ पानी की सतह (एल) तक की दूरी को मापने के लिए सोनार मॉड्यूल के साथ एक Arduino का उपयोग करने में कामयाब रहे। इसका मतलब था कि हम ज्ञात व्यास डी और गहराई एल का उपयोग करके शेष मात्रा वी का अनुमान लगा सकते हैं, लगभग ± 1 लीटर सटीकता के साथ।

क्योंकि कुआं घर से लगभग 25 मीटर की दूरी पर स्थित है और हम घर के अंदर प्रदर्शन चाहते थे, हमने बीच में डेटा लिंक के साथ दो Arduinos का उपयोग करने का विकल्प चुना। यदि आपके लिए ऐसा नहीं है तो आप केवल एक Arduino का उपयोग करने के लिए प्रोजेक्ट को आसानी से संशोधित कर सकते हैं। वायरलेस डेटा ट्रांसफर का उपयोग क्यों नहीं करें? आंशिक रूप से सादगी और मजबूती के कारण (नमी से तार के क्षतिग्रस्त होने की संभावना कम है) और आंशिक रूप से क्योंकि हम सेंसर की तरफ बैटरी का उपयोग करने से बचना चाहते थे। एक तार के साथ, हम एक ही केबल के माध्यम से डेटा ट्रांसफर और पावर दोनों को रूट कर सकते हैं।

1) घर में Arduino मॉड्यूलयह मुख्य Arduino मॉड्यूल है। यह कुएं में Arduino को एक ट्रिगर सिग्नल भेजेगा, मापी गई दूरी प्राप्त करेगा और एक डिस्प्ले पर गणना की गई शेष पानी की मात्रा प्रदर्शित करेगा।

2) वेल साइड Arduino और सोनार मॉड्यूलइस Arduino का उद्देश्य केवल घर से एक ट्रिगर सिग्नल प्राप्त करना, माप करना और सोनार मॉड्यूल से दूरी को जल स्तर पर वापस भेजना है। इलेक्ट्रॉनिक्स को एक (अपेक्षाकृत वायुरोधी) बॉक्स में बनाया गया है, जिसमें सोनार मॉड्यूल के प्राप्त पक्ष से जुड़ी एक प्लास्टिक पाइप है। पाइप का उद्देश्य देखने के क्षेत्र को कम करके माप त्रुटियों को कम करना है ताकि रिसीवर द्वारा केवल पानी की सतह को "देखा" जा सके।

चरण 1: भाग, परीक्षण और प्रोग्रामिंग

हमने इस परियोजना में निम्नलिखित भागों का उपयोग किया है:

• 2 x Arduino (तरल स्तर मापने के लिए एक, प्रदर्शन पर परिणाम दिखाने के लिए एक)
• एक बुनियादी 12 वी बिजली की आपूर्ति
• अल्ट्रासाउंड (सोनार) मॉड्यूल HC-SR04
• एलईडी डिस्प्ले मॉड्यूल MAX7219
• 25 मीटर टेलीफोन केबल (4 तार: पावर, ग्राउंड और 2 डेटा सिग्नल)
• बढ़ते बॉक्स
• गर्म गोंद
• मिलाप

भागों की लागत: लगभग €70

यह सुनिश्चित करने के लिए कि सब कुछ वैसा ही काम करता है जैसा हमें करना चाहिए, हमने पहले सभी सोल्डरिंग, वायरिंग और साधारण बेंच परीक्षण किया। ऑनलाइन अल्ट्रासाउंड सेंसर और एलईडी मॉड्यूल के लिए बहुत सारे उदाहरण कार्यक्रम हैं, इसलिए हमने उनका उपयोग सिर्फ यह सुनिश्चित करने के लिए किया है कि मापी गई दूरी समझ में आती है (चित्र 1) और हम पानी की सतह से अल्ट्रासोनिक प्रतिबिंब को पकड़ने में सक्षम थे- साइट (चित्र 2)। हमने यह सुनिश्चित करने के लिए डेटा लिंक का कुछ गहन परीक्षण भी किया कि यह हमेशा लंबी दूरी तक काम करता है, जो कि कोई समस्या नहीं साबित हुई।

इस कदम पर खर्च किए गए समय को कम मत समझो, क्योंकि यह जानना महत्वपूर्ण है कि सिस्टम सब कुछ अच्छी तरह से बक्से में डालने, केबल खोदने आदि में प्रयास करने से पहले काम करता है।

परीक्षण के दौरान, हमने महसूस किया कि सोनार मॉड्यूल कभी-कभी कुएं के अन्य हिस्सों से ध्वनि परावर्तन उठाता है, जैसे कि फुटपाथ और पानी की आपूर्ति ट्यूब, न कि पानी की सतह। इसका मतलब था कि मापी गई दूरी अचानक जल स्तर की वास्तविक दूरी से बहुत कम होगी। चूंकि हम इस प्रकार की माप त्रुटि को सुचारू करने के लिए औसत का उपयोग नहीं कर सकते हैं, इसलिए हमने किसी भी नई मापी गई दूरियों को त्यागने का निर्णय लिया जो वर्तमान दूरी के अनुमान से बहुत अलग थीं। यह समस्या नहीं है क्योंकि हम उम्मीद करते हैं कि जल स्तर वैसे भी धीरे-धीरे बदलेगा। स्टार्टअप पर, यह मॉड्यूल माप की एक श्रृंखला करेगा और सबसे संभावित प्रारंभिक बिंदु के रूप में प्राप्त सबसे बड़े मूल्य (यानी सबसे कम जल स्तर) का चयन करेगा। उसके बाद, "रखें/छोड़ें" निर्णय के अलावा, अनुमानित स्तर का आंशिक अद्यतन यादृच्छिक माप त्रुटियों को सुचारू करने के लिए उपयोग किया जाता है। एक नया माप करने से पहले सभी गूँज को खत्म करने की अनुमति देना भी महत्वपूर्ण है - कम से कम हमारे मामले में जहां दीवारें कंक्रीट से बनी हैं और इसलिए बहुत गूंज-वाई हैं।

दो Arduinos के लिए हमारे द्वारा उपयोग किए गए कोड का अंतिम संस्करण यहां पाया जा सकता है:

github.com/kelindqv/arduinoUltrasonicTank

चरण 2: सिविल वर्क्स

चूंकि हमारा कुआं घर से कुछ दूरी पर स्थित था, इसलिए हमें लॉन में एक छोटी सी खाई बनानी थी जिसमें केबल लगाना था।

चरण 3: सभी घटकों को जोड़ना और माउंट करना

सब कुछ कनेक्ट करें जैसा कि परीक्षण के दौरान था, और आशा है कि यह अभी भी काम करता है! यह जांचना याद रखें कि एक Arduino पर TX पिन दूसरे के RX में जाता है, और इसके विपरीत। जैसा कि चित्र 1 में दिखाया गया है, हमने बैटरी के उपयोग से बचने के लिए, कुएं में Arduino को बिजली की आपूर्ति करने के लिए टेलीफोन केबल का उपयोग किया।

दूसरी और तीसरी तस्वीर प्लास्टिक पाइप व्यवस्था को दिखाती है, जिसमें ट्रांसमीटर पाइप के बाहर रखा गया है और रिसीवर अंदर रखा गया है (हाँ, यह एक असहज शूटिंग स्थिति थी…)

चरण 4: अंशांकन

यह सुनिश्चित करने के बाद कि सेंसर से जल स्तर तक की दूरी की सही गणना की गई है, अंशांकन केवल कुएं के व्यास और कुल गहराई को मापने का मामला था ताकि द्रव की मात्रा की गणना की जा सके। हमने एक मजबूत और सटीक माप देने के लिए एल्गोरिदम मापदंडों (माप के बीच का समय, आंशिक अद्यतन पैरामीटर, प्रारंभिक माप की संख्या) को भी समायोजित किया।

तो सेंसर ने द्रव स्तर को कितनी अच्छी तरह ट्रैक किया?

हम कुछ मिनटों के लिए नल को फ्लश करने, या शौचालय को फ्लश करने का प्रभाव आसानी से देख सकते थे, जो हम चाहते थे। हम यह भी देख सकते थे कि कुआँ रातों-रात एक अपेक्षाकृत अनुमानित दर से भर रहा था - सब कुछ प्रदर्शन पर एक नज़र से। सफलता!

नोट:- तापमान भिन्नता के कारण ध्वनि की गति में परिवर्तन के लिए समय-दूरी रूपांतरण वर्तमान में सही नहीं हो रहा है। यह एक अच्छा भविष्य जोड़ हो सकता है, क्योंकि कुएं में तापमान काफी भिन्न होगा!

चरण 5: दीर्घकालिक उपयोग

1 साल का अपडेट: नम वातावरण के बावजूद सेंसर जंग या क्षति के संकेतों के बिना त्रुटिपूर्ण रूप से काम करता है! वर्ष के दौरान एकमात्र मुद्दा यह रहा है कि ठंड के मौसम (सर्दियों में) के दौरान सेंसर पर संक्षेपण जमा हो जाता है, जो स्पष्ट रूप से सेंसर को अवरुद्ध कर देता है। यह हमारे मामले में कोई मुद्दा नहीं है क्योंकि हमें केवल गर्मियों के दौरान रीडिंग की आवश्यकता होती है, लेकिन अन्य उपयोगकर्ताओं को रचनात्मक होना पड़ सकता है!:) इन्सुलेशन या वेंटिलेशन शायद व्यवहार्य समाधान हैं। खुश आविष्कार!