Khoảng 71% trái đất được bao phủ bởi nước, nhưng đáng buồn là chỉ 2,5% trong số đó là nước uống. Với sự gia tăng dân số, ô nhiễm và biến đổi khí hậu, dự kiến đến năm 2025, chúng ta sẽ gặp phải tình trạng thiếu nước lâu năm. Một mặt đã có những tranh chấp nhỏ giữa các quốc gia và tiểu bang về việc chia sẻ nước sông, mặt khác chúng ta cũng như con người lãng phí rất nhiều nước uống do sự cẩu thả của mình.
Nó có thể không lớn vào lần đầu tiên, nhưng nếu vòi của bạn nhỏ một giọt nước mỗi giây một lần thì chỉ mất khoảng năm giờ để bạn lãng phí một gallon nước, đó là lượng nước đủ cho một người trung bình sống sót trong hai giờ. ngày. Vì vậy, những gì có thể được thực hiện để ngăn chặn điều này? Như mọi khi câu trả lời, cho điều này, nằm ở sự cải tiến trong công nghệ. Nếu chúng ta thay thế tất cả các vòi thủ công bằng một vòi thông minh tự động đóng mở không chỉ chúng ta có thể tiết kiệm nước mà còn có một lối sống lành mạnh hơn vì chúng ta không phải vận hành vòi bằng tay bẩn. Vì vậy, trong dự án này, chúng tôi sẽ xây dựng một Máy lọc nước tự động sử dụng Arduino và một van điện từ có thể tự động cung cấp nước cho bạn khi một chiếc ly được đặt gần nó. Nghe hấp dẫn đúng không! Vì vậy, hãy xây dựng một…
Vật liệu thiết yếu
- Van điện từ
- Arduino Uno (bất kỳ phiên bản nào)
- HCSR04 - Cảm biến siêu âm
- IRF540 MOSFET
- Điện trở 1k và 10k
- Breadboard
- Kết nối dây
Khái niệm làm việc
Khái niệm đằng sau Máy lọc nước tự động rất đơn giản. Chúng tôi sẽ sử dụng Cảm biến siêu âm HCSR04 để kiểm tra xem có vật thể nào như kính được đặt trước bộ phân phối hay không. Một van điện từ sẽ được sử dụng để kiểm soát dòng chảy của nước, đó là khi có năng lượng nước sẽ chảy ra và khi không có năng lượng nước sẽ ngừng lại. Vì vậy, chúng tôi sẽ viết một chương trình Arduino luôn kiểm tra xem có đối tượng nào được đặt gần vòi không, nếu có thì bộ điện từ sẽ được bật và đợi cho đến khi đối tượng được gỡ bỏ, khi đối tượng được lấy ra, bộ điện từ sẽ tự động tắt do đó đóng nguồn cung cấp nước. Tìm hiểu thêm về cách sử dụng cảm biến siêu âm với Arduino tại đây.
Sơ đồ mạch
Sơ đồ mạch hoàn chỉnh cho Bộ phân phối nước dựa trên Arduino được hiển thị bên dưới
Van điện từ được sử dụng trong dự án này là van 12V với định mức dòng điện tối đa là 1,2A và dòng điện liên tục là 700mA. Đó là khi Van được bật nó sẽ tiêu thụ khoảng 700mA để giữ cho van được bật. Như chúng ta đã biết Arduino là một bảng Phát triển hoạt động với nguồn 5V và do đó chúng ta cần một mạch trình điều khiển chuyển mạch cho Solenoid để bật và tắt nó.
Thiết bị chuyển mạch được sử dụng trong dự án này là IRF540N N-Channel MOSFET. Nó có 3 chân Cổng, Nguồn và Xả lần lượt từ chân 1. Như thể hiện trong sơ đồ mạch, cực dương của bộ điện từ được cấp nguồn với chân Vin của Arduino. Bởi vì chúng ta sẽ sử dụng bộ chuyển đổi 12V để cấp nguồn cho Arduino và do đó chân Vin sẽ xuất ra 12V có thể được sử dụng để điều khiển Solenoid. Đầu cực âm của bộ điện từ được nối với đất thông qua chân Nguồn và Chân xả của MOSFET. Vì vậy, bộ điện từ sẽ chỉ được cấp nguồn nếu MOSFET được bật.
Chân cổng của MOSFET được sử dụng để bật hoặc tắt nó. Nó sẽ vẫn tắt nếu chân cổng được nối đất và sẽ bật nếu điện áp cổng được áp dụng. Để giữ MOSFET tắt khi không có điện áp được áp dụng cho chân cổng, chân cổng được kéo xuống đất thông qua một điện trở 10k. Chân 12 của Arduino được sử dụng để bật hoặc tắt MOSFET, vì vậy chân D12 được kết nối với chân cổng thông qua một điện trở 1K. Điện trở 1K này được sử dụng cho mục đích hạn chế dòng điện.
Các biến siêu âm được cung cấp bởi các + 5V và chân đất của Arduino. Chân Echo và Trigger được kết nối tương ứng với chân 8 và chân 9. Sau đó, chúng ta có thể lập trình Arduino để sử dụng cảm biến Siêu âm để đo khoảng cách và bật MOSFET khi phát hiện một đối tượng. Toàn bộ mạch đơn giản và do đó có thể dễ dàng xây dựng trên đầu bảng mạch. Của tôi trông giống như thế này bên dưới sau khi thực hiện các kết nối.
Lập trình bảng Arduino
Đối với dự án này, chúng tôi phải viết một chương trình sử dụng cảm biến siêu âm HCSR-04 để đo khoảng cách của đối tượng phía trước nó. Khi khoảng cách nhỏ hơn 10cm, chúng ta phải bật MOSFET và nếu không, chúng ta phải tắt MOSFET. Chúng tôi cũng sẽ sử dụng đèn LED trên bo mạch được kết nối với chân 13 và chuyển đổi nó cùng với MOSFET để chúng tôi có thể đảm bảo xem MOSFET có ở trạng thái bật hay tắt hay không. Các chương trình hoàn chỉnh để làm như vậy được đưa ra ở cuối trang này. Ngay bên dưới, tôi đã giải thích chương trình bằng cách chia nó thành những đoạn nhỏ có ý nghĩa.
Chương trình bắt đầu với định nghĩa macro. Chúng tôi có chân kích hoạt và tiếng vọng cho cảm biến siêu âm và chân cổng MOSFET và đèn LED làm I / O cho Arduino của chúng tôi. Vì vậy, chúng tôi đã xác định chúng sẽ được kết nối với chân nào. Trong phần cứng của chúng tôi, chúng tôi đã kết nối chân Echo và Trigger tương ứng với chân kỹ thuật số thứ 8 và 9. Sau đó, chân MOSFET được kết nối với chân 12 và đèn LED trên bo mạch theo mặc định được kết nối với chân 13. Chúng tôi xác định tương tự bằng cách sử dụng các dòng sau
#define trigger 9 #define echo 8 #define LED 13 #define MOSFET 12
Bên trong hàm thiết lập, chúng ta khai báo chân nào là đầu vào và chân nào là đầu ra. Trong phần cứng của chúng tôi chỉ có chân Echo của cảm biến Ultrasonic (Mỹ) là chân đầu vào và phần còn lại tất cả đều là chân đầu ra. Vì vậy, chúng tôi sử dụng chức năng pinMode của Arduino để chỉ định giống như hình dưới đây
pinMode (kích hoạt, OUTPUT); pinMode (tiếng vang, INPUT); pinMode (LED, OUTPUT); pinMode (MOSFET, OUTPUT);
Bên trong hàm vòng lặp chính, chúng ta gọi hàm có tên là Measure_distance (). Chức năng này sử dụng cảm biến của Hoa Kỳ để đo khoảng cách của đối tượng phía trước nó và cập nhật giá trị vào biến ' khoảng cách' . Để đo khoảng cách bằng cảm biến của Hoa Kỳ, trước tiên, chân kích hoạt phải được giữ ở mức thấp trong hai micro giây, sau đó được giữ ở mức cao trong mười micro giây và lại được giữ ở mức thấp trong hai micro giây. Điều này sẽ gửi một vụ nổ âm thanh của các tín hiệu Siêu âm vào không khí và sẽ bị phản xạ bởi vật thể phía trước nó và chốt dội âm sẽ nhận các tín hiệu phản xạ bởi nó. Sau đó, chúng tôi sử dụng giá trị thời gian thực hiện để tính toán khoảng cách của đối tượng phía trước cảm biến. Nếu bạn muốn biết