WiFi oljetankmonitor: 6 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:20

Det er flere måter å kontrollere hvor mye drivstoff som er igjen i fyringsoljetanken. Den enkleste måten er å bruke en peilepinne, veldig nøyaktig, men ikke mye moro på en kald vinterdag. Noen tanker er utstyrt med et siktrør, noe som igjen gir en direkte indikasjon på oljenivået, men røret guler med alderen som gjør lesingen vanskelig. Enda verre, de kan være årsak til oljelekkasjer hvis de ikke er isolert. En annen type måler bruker en flottør som driver en skive. Ikke spesielt nøyaktig, og mekanismen kan gripe opp over tid.

De med dype lommer kan kjøpe en ekstern sensor som kan sees inne i huset. En batteridrevet sensor, vanligvis ultralyd, overfører oljedybden til en mottaker i huset. En frittstående nettdrevet mottaker kan brukes til å se oljenivået eller mottakeren kan være koblet til internett for fjernovervåking. Det som trengs er en batteridrevet WiFi-tilkoblet sensor som kan overvåke tanken i flere år om gangen og sende e -postpåminnelser når oljenivået blir lavt. En slik enhet er beskrevet i denne instruksjonsboken. En sensor måler oljedybden ved å bestemme hvor lang tid det tar før lyset reflekteres tilbake fra oljeoverflaten. Hver få timer undersøker en ESP8266 -modul sensoren og overfører dataene til internett. Den gratis ThingSpeak -tjenesten brukes til å vise oljenivået og sende en e -post påminnelse når oljenivået er lavt.

Rekvisita

Hovedkomponentene som brukes i dette prosjektet er listet opp nedenfor. Den dyreste varen er dybdesensoren, en VL53L1X -modul som du finner online for omtrent $ 6. Vær forsiktig så du ikke velger den forrige generasjonen VL53L0X, selv om den er billigere, har den dårligere ytelse og krever annen programvare. Det andre viktige elementet er ESP8266 -modulen. Versjonene med innebygde spenningsregulatorer og USB -grensesnitt er absolutt enklere å bruke, men med en høyere standby -strøm, ikke ideell for batteridrift. I stedet brukes den grunnleggende ESP-07-modulen med mulighet for en ekstern antenne for ekstra rekkevidde. Komponentene som brukes i dette prosjektet er:

• AA batteriholder
• VL53L1X -modul
• BAT43 Shottky -diode
• 2N2222 transistor eller lignende
• 100nF kondensator
• 2 x 5k motstander
• 1 x 1k motstand
• 2 x 470 Ohm motstander
• FT232RL seriell adapter modul
• AA -litiumtionylkloridbatteri
• ESP-07 mikrokontroller modul
• Diverse, wire, boks etc.

Trinn 1: Valg av sensor

Ultralydsensorer brukes vanligvis til oljenivåmåling både kommersielt og i byggeprosjekter. Den lett tilgjengelige ultralyd HC-SR04 eller den nyere HS-100 brukes ofte i hjemmelagde skjermer til en pris av omtrent $ 1 eller så. De fungerte fint på benken, men ga tilfeldige avlesninger når de pekte ned i oljetankens ventilasjonsrør for å finne oljeoverflaten. Dette skyldtes sannsynligvis refleksjoner fra de forskjellige overflatene i ståltanken, en plasttank kan fungere bedre. Som et alternativ ble en VL53L1X Time of Flight optisk sensor prøvd i stedet. Målingene fra tanken var mye mer stabile, og derfor ble denne typen sensorer forfulgt som alternativet. Databladet for VL53L1X gir informasjon om oppløsningen til denne sensoren under forskjellige måleforhold, se bildet. Ved å bruke en prøvetid på 200 ms får du en oppløsning på noen få mm. Uten tvil ble databladnumrene tatt under best mulig laboratorieforhold, og derfor ble sensoren gitt en rask test for å kontrollere oppløsningen. Sensoren ble plassert over oljetankens ventilasjonsrør og noen få tusen avlesninger logget ved hjelp av et tidsbudsjett på 200 ms. Et fordelingsdiagram av avlesningene i tanken bekrefter at denne sensoren kan måle oljenivået med en oppløsning på ca +/- 2 mm. Over lengre tidsperiode er det en daglig trend der oljenivået synker med noen få mm over natten og gjenoppretter i løpet av dagen. Den mest sannsynlige årsaken er at oljen trekker seg sammen da den avkjøltes over natten og ekspanderte igjen i varmen på dagtid. Kanskje er historien om å kjøpe olje etter volum på en kald dag tross alt sann.

Trinn 2: Kretsdiagram

Kretsdiagrammet viser hvordan ESP-07-modulen er koblet til VL53L1X. En FT242 USB-adapter er midlertidig koblet til ESP-07 for å laste opp programvaren og kontrollere operasjonen. Når ESP-07 settes i dyp søvn, synker strømmen til omtrent 20 uA, et vekkesignal tilbakestiller enheten via dioden. Det er mulig å sette sensoren i standby ved hjelp av XSHUT-pinnen, men det viste seg å være lettere å slå på sensoren på og av ved hjelp av en transistor. Når ESP-07 våkner, blir sensoren slått på og deretter slått av når en måling er tatt. Dette har også fordelen av å eliminere standby -strømmen VL53L1X. Når det gjelder opplasting av et nytt program, trenger en 5k -motstand å holde mellom bakken og GPIO0 når enheten slås på for å gå inn i blitsmodus. Etter at du har lastet opp koden, slår du enheten på og av for å kjøre normalt.

Trinn 3: Batteristrøm

Et enkelt litium-tionylklorid (Li-SOCI2) batteri i AA-størrelse brukes til å drive dette prosjektet. Søk på internett bør finne leverandører av denne typen batterier for så lite som $ 2 hver. Den store fordelen med disse batteriene er den stabile 3,6V over batteriets levetid, ideell for å drive ESP8266 -brikken uten å kreve ekstra spenningsregulering. En tank med fyringsolje varer i mange måneder, så oljenivået trenger bare å sjekkes noen ganger på det meste. Målinger på en ferdig monitor ga en dyp søvnstrøm på 22uA. Spenningsbølgeformen over en 0,5 Ohm motstand i batterikretsen indikerte en gjennomsnittlig strøm på 75 mA i 6,9 sekunder når den var våken. Over et år vil kretsen bruke 193 mAh i hvilemodus. Hvis oljenivåmålinger blir tatt hver 7. time, brukes 180 mAh hvert år. På dette grunnlaget vil et 2600 mAh batteri vare over 6 år.

Trinn 4: Programvare

Pololu Arduino VL53L1X -biblioteket brukes til å initialisere avstandssensoren og få tilgang til avstandsmålingene. Koden for å sende data til ThingSpeak kommer fra deres Moisture Sensor -eksempel, og noen ekstra kode driver transistoren som driver sensoren. ESP8266 kan bare sove dypt i opptil 70 minutter og våkne. Veien rundt dette problemet er å la brikken våkne og sette den i hvilemodus umiddelbart, og beholde en telling i minnet. Når skjermen kobles til WiFi -nettverket, må du inkludere WiFi SSID og passord i koden. Hvis du også bruker ThingSpeak, legger du til API -koden din. Arduino -skissen for opplasting er vedlagt i tekstfilen. Den må kopieres til Arduino IDE. Før du blinker koden, koble GPIO0 til bakken via en 5k motstand før du slår på. Koden for å koble ESP-07 til WiFI-nettverket er mye brukt i andre prosjekter. I dette tilfellet var det nødvendig med mye lengre tid i koblingssløyfen for å kontrollere at en tilkobling ble gjort. Omtrent 500 ms brukes vanligvis, men 5000 ms var nødvendig i dette WiFi -oppsettet, verdt å justere hvis det er tilkoblingsproblemer. Detaljer om mottak av e -postpåminnelser fra ThingSpeak er beskrevet i vannmykner saltmonitor som kan instrueres.

Trinn 5: Montering

Komponentene til skjermen er tilkoblet "fuglereder" -stil rundt ESP-07-modulen, og inneholder alt som kan kortsluttes. Modulen blir lett skadet av for mye varme, så disse tilkoblingene trenger lodding en gang og raskt. Skjermen er satt sammen i to trinn. Først og fremst er sensoren og ESP-07 koblet til med en midlertidig USB-adapter for å programmere ESP-07 ved hjelp av Arduino IDE. Bruk av en kort hviletid på 10 sekunder vil snart vise om brikken kobler seg til WiFi -nettverket og sender avlesninger til ThingSpeak. Når alt fungerer som det skal, blir brikken omprogrammert med ønsket søvntid. Den røde LED -lampen bør fjernes fra modulen for å minimere strømforbruket. Hvis en ekstern antenne er tilkoblet, må også den keramiske antennelinken fjernes. Ikke bruk brikken uten en antenne, strømmen vil steke brikken i stedet for å gå ut i verdensrommet. Den andre fasen innebærer å fjerne USB -adapteren og montere komponentene i en eske. VL53L1X -modulen ble montert inne i tankens ventilhett med to nylon skille seg av avstandsstykker. Sørg for at sensoren har fri sikt over oljeoverflaten, ingen blader, spindelvev eller edderkopper i veien. Hold også tilkoblingskabelen godt borte fra sensoren for å forhindre falske refleksjoner.

Trinn 6: Installasjon

Avtrekkslokket settes på oljetanken og sørger for at den er jevn og ingen hindringer fra sensoren til oljeoverflaten. Monitoren er montert ved siden av ventilen, små magneter ble brukt for å holde boksen på plass. Dette vil ikke fungere med plasttanker! Sett deg tilbake og sjekk oljenivået hjemmefra.

Klikk for å se oljenivået mitt.