ساخت شیر آب اتوماتیک با آردوینو و التراسونیک

سلام. آموزش ساخت دستگاه آب سرد کن با سنسور التراسونیک و برد آردوینو (پروژه تصفیه آب Arduino) را آماده کردیم.

ساخت دستگاه آب سرد کن با التراسونیک و آردوینو

در این پروژه آردوینو و شیر سلونوئید یک شیر آب اتوماتیک ایجاد خواهیم کرد که می تواند به طور خودکار هنگام قرار دادن یک لیوان در نزدیکی آن ، به شما آب بدهد. اگر تمام شیرهای دستی را با شیر های هوشمند جایگزین کنیم که به صورت خودکار باز و بسته شود هم می توانیم در مصرف آب صرفه جویی کنیم و هم از یک شیوه زندگی سالم تر نیز برخوردار میشویم زیرا لازم نیست که شیر آب را با دست های آلوده باز کنیم.

با اضافه کردن فیلتر های آماده می توانید این شیر برقی را به یک تصفیه آب هوشمند تبدیل کنید.

نحوه کار پروژه

ما از حسگر اولتراسونیک HCSR04 استفاده می کنیم تا بررسی کند آیا شیء (لیوان یا …) در زیر شیر قرار گرفته است یا خیر. ما یک برنامه Arduino خواهیم نوشت که بررسی می کند که آیا جسمی در نزدیکی شیر قرار گرفته است یا خیر. اگر قرار گرفته، شیر سلونوئید روشن می شود و منتظر می مانیم تا جسم برداشته شود، پس از برداشتن شیء ، شیر برقی به طور خودکار خاموش می شود و در نتیجه بسته می شود.

مدار پروژه شیر آب اتوماتیک با آردوینو

شماتیک کامل مدار در فایل دانلودی قرار داده شده است. شیر برقی مورد استفاده در این پروژه یک شیر 12 ولت است که با جریان فعال 1.2A و جریان مداوم 700mA کار میکند. هنگامی که شیر خاموش است، برای روشن نگه داشتن شیر حدود 700 میلی آمپر مصرف می کند. همانطور که می دانیم Arduino یک بورد توسعه است که با 5 ولت کار می کند و از این رو برای روشن و خاموش کردن یک درایور سوئیچ برای شیر سلونوئید نیاز داریم.

دستگاه سوئیچینگ مورد استفاده در این پروژه ، ماسفت IRF540N N-Channel است. دارای 3 پین Gate ، Source و Drain از پین 1 است. ما از آداپتور 12 ولت برای تغذیه آردوینو استفاده خواهیم کرد و بدین ترتیب پین Vin 12V تولید می کند که می تواند برای کنترل Solenoid استفاده شود. تنها در صورت روشن بودن MOSFET ، انرژی برق زیاد مصرف می شود.

پین Gate ماسفت برای روشن یا خاموش کردن آن استفاده می شود. پین Arduino 12 برای روشن یا خاموش کردن MOSFET استفاده می شود ، بنابراین پین D12 از طریق یک مقاومت 1K به پین ​​گیت متصل می شود. این مقاومت 1K برای اهداف محدود کننده فعلی استفاده می شود.

سنسور اولتراسونیک توسط پین های +5 ولت و GND آردوینو تغذیه می شود. پین Echo و Trigger به ترتیب به پین ​​8 و پین 9 وصل می شوند. سپس می توانیم Arduino را برنامه ریزی کنیم تا از سنسور اولتراسونیک برای اندازه گیری فاصله استفاده کند و هنگام شناسایی یک شیء ، MOSFET را روشن کنیم.

همچنین پروژه اندازه گیری کیفیت آب با آردوینو را مشاهده کنید.

قطعات مورد نیاز پروژه

1. شیر برقی (سلونوئید)
2. برد آردوینو Uno (یا هر برد دیگر آردوینو)
3. سنسور التراسونیک HC-SR04
4. ماسفت IRF540
5. مقاومت 1 کیلو اهم
6. مقاومت 10 کیلو اهم

توضیحات کد پروژه

کد کامل پروژه در فایل دانلودی قرار داده شده است. برای این پروژه باید برنامه ای بنویسیم که از حسگر اولتراسونیک HCSR-04 برای اندازه گیری فاصله جسم در جلوی آن استفاده کند. وقتی مسافت کمتر از 10 سانتی متر باشد باید ماسفت را روشن کنیم و در غیر این صورت باید MOSFET را خاموش کنیم.

برنامه با تعریف ماکرو شروع می شود. ما  trigger و پین اکو برای حسگر اولتراسونیک و پین MOSFET و چراغ Gate را به عنوان I / O برای آردوینو معرفی میکنیم.

#define trigger 9 //  تعریف پین trigger
#define echo 8 // تعریف پین اکو
#define LED 13 // تعریف پین ال ای دی
#define MOSFET 12 // تعریف پین ماسفت

سپس باید نوع پین ها را به عنوان ورودی یا خروجی مشخص کنیم.

pinMode(trigger,OUTPUT); // تنظیم پین به عنوان خروجی
 pinMode(echo,INPUT); // تنظیم پین به عنوان ورودی
 pinMode(LED,OUTPUT); // تنظیم پین به عنوان خروجی
 pinMode(MOSFET,OUTPUT); // تنظیم پین به عنوان خروجی

ما تابعی را به نام size_distance () فراخوانی می کنیم. این تابع از سنسور التراسونیک برای اندازه گیری فاصله جسم در جلوی آن استفاده می کند و مقدار متغیر “distance” را به روز می کند. برای اندازه گیری فاصله با استفاده از سنسور Ultrasonic ، پین trigger ابتدا باید به مدت دو میکرو ثانیه پایین نگه داشته شود و سپس برای ده میکرو ثانیه بالا نگه داشته شود و مجدداً به مدت دو میکرو ثانیه کم نگه داشته شود.

این کار باعث میشود صوت از سیگنال های اولتراسونیک را به هوا شود که توسط جسم در جلوی آن منعکس می شود و پین اکو سیگنال های منعکس شده توسط آن را دریافت می کند. سپس برای محاسبه فاصله جسم در جلو سنسور از مقدار زمان صرف شده استفاده می کنیم.

digitalWrite(trigger,LOW); // پین Trigger پایین
 delayMicroseconds(2); // 2 به مدت 2 میکرو ثانیه
 digitalWrite(trigger,HIGH); // پین Trigger بالا
 delayMicroseconds(10); // 2 به مدت 2 میکرو ثانیه
 digitalWrite(trigger,LOW); // پین Trigger بالا
 delayMicroseconds(2); // 2 به مدت 2 میکرو ثانیه
 time=pulseIn(echo,HIGH); // پین Trigger پایین
 distance=time*340/20000; // فرمول محاسبه فاصله

پس از محاسبه فاصله ، باید مقدار فاصله را با استفاده از if مقایسه کنیم و اگر مقداری کمتر از 10 سانتی متر باشد ، MOSFET را روشن میکنیم.

if(distance<10) // اگر فاصله کمتر از 10 سانتی متر بود
 {
   digitalWrite(MOSFET,HIGH); // شیر روشن شود
 }
 else // اگر بیشتر از 10 بود
 {
   digitalWrite(MOSFET,LOW); // شیر خاموش باشد
 }