Bu Kablosuz Su Seviyesi Göstergesi-Cum-Controller ile Tank Taşmasını Durdurun
Burada, tank taşmasını durdurmak için elektronik bir sistem açıklanmaktadır. Su seviyesini, su tankının altından üstüne kadar, önceden belirlenmiş sekiz seviyeden herhangi biri arasında tutabilir.
Teknik
Sistem bir nokta seviyesi kontrol tekniği kullanır. Tankın yüksekliği boyunca aşağıdan yukarıya doğru sekiz farklı nokta seçilir. Sensörler her bir noktaya yerleştirilir ve özel bir paralel-seri (212) dijital kodlayıcının girişlerini adreslemek için kablolanır.
Su seviyesi yükselirken veya azalırken, kodlayıcı sırayla iyi tanımlanmış bir sayı listesini takip eder (daha sonra devre açıklaması bölümünde ele alınacaktır). Sensörler tarafından bu şekilde üretilen 8-bit dijital sayı, kodlayıcı tarafından seri bir forma kodlanır ve kablosuz olarak uzak bir alıcı uca gönderilir. İki uç arasındaki iletişim ASK / OOK modunda çalışan bir çift 433MHz UHF verici ve alıcı modülü aracılığıyla yapılır.
Alıcı uçta uyumlu bir seri-paralel (212) dekoder kullanılır. Aktarılan verilerin kodunu çözer ve yalnızca kod çözücü adres satırları eşleşen verilerle beslendiğinde onaylar. Yani, herhangi bir zamanda, kodlayıcıda sensörler tarafından üretilen dijital 8 bitlik sayı ve kod çözücü adres hatlarına beslenen 8 bitlik sayı aynı olmalıdır.
Bir eşleşmeye sahip olmak için, özel bir dijital sayaç, kod çözücü adres hatlarına sürekli olarak iyi tanımlanmış bir 8 bit sayı listesi (yukarıda belirtilmiştir) üretir ve besler. Bir eşleşme karşılanır karşılanmaz, kod çözücü geçerli bir iletim (VT) sinyali üretir. Ayrıca, kodlayıcıdan veri çıkış hatlarına gönderilen 4 bitlik verileri de çıktılar. Bu VT sinyalini kullanarak, yeni sensör verisi üretilmediği sürece sayaç tarayıcı durdurulur ve durdurulur.
Eşleşen 8 bitlik sayı, sekiz ışık yayan diyot ( LED ) ile gösterilir. Her LED, adres satırlarının belirli bir bitini ve dolayısıyla belirli bir sensörün mantıksal durumunu temsil eder. LED’ler işaretlenirse, kişi sadece belirtilen gösterge LED’lerinin durumunu gözlemleyerek tanktaki su seviyesini kolayca değerlendirebilir.
Sekiz dijital adres biti arasında, her ikisi röleyi otomatik olarak açmak / kapatmak için röle kontrol devresi tarafından kullanılabilir – röleyi açmak için daha düşük bit ve kapatmak için daha yüksek bit. Bu da, suyu, bahsedilen bitlerle temsil edilen iki seviye arasında tutmak için su pompasını açar / kapatır.
Verici ve alıcının blok diyagramları sırasıyla Şekil 1 ve 2’de gösterilmektedir.
1: Vericinin blok şemasıŞekil 2: Alıcının blok şeması
Devre ve çalışma
Kablosuz su seviye göstergesi-cum-kontrolör devresi verici ve alıcı olmak üzere iki üniteye ayrılmıştır.
Verici ünitesi
Şekil 3, kablosuz su seviyesi kontrol cihazının verici ünitesinin şemasını göstermektedir. Sensör düzeneği, 5V voltaj regülatörü 7805 (IC1), kodlayıcı HT12E (IC2) ve 433MHz RF verici modülünü (TX1) içerir. Transformatör X1, 230V AC’yi, diyotlar (D1 ve D2) ile düzeltilen ve regüle edilmiş 5V sağlamak için IC1 tarafından düzenlenen 12V-0-12V’ye dönüştürür. Filtreleme için C1 ve C2 kapasitörleri kullanılır. 5V besleme devreyi etkinleştirir.
3: Kablosuz Su Seviye Kontrol Cihazı ve göstergesi için verici ünitesinin devre şeması
Sensör düzeneği, tankın altından dikey olarak dikilmiş plastik bir boru (veya yalıtılmış metal boru) üzerine kenetlenmiş sekiz metal şeridi (S0 ila S7) tutar. Metal şeritler su seviyesi sensörleri olarak işlev görür (Şek. 4). Bunlar genellikle borunun uzunluğu boyunca boru uzunluğunun 1/8, 2/8, vb. Konumlarında tabandan tam tank yüksekliğine eşit aralıklarla yerleştirilir. (Bunlar istenirse eşit olmayan mesafelerde de aralıklandırılabilir.) Kablolar bu şeritlerden kodlayıcı IC’nin adres hatlarına akar. En alttaki (S0) kodlayıcının (IC2) A0’ına (pim 1) gider. Bir sonraki sensör (S1) A1’e (pim 2) gider ve kodlayıcının pim 8’ine giden S7’ye kadar devam eder.
4: Sensörün montaj şeması (a) ve gerçek montaj (b)
Tankın altındaki boruya kenetlenen ek bir metal şerit SG, devre topraklamasına gider. Metal tank durumunda, tankın kendisi SG olarak işlev görebilir. Kodlayıcının TE girişi (pin 14) kalıcı olarak topraklanır. Dolayısıyla, kodlayıcı sürekli olarak kodlanmış veri üretecek şekilde yapılandırılmıştır. Veriler DOUT satırında mevcuttur (pin 17).
İlk olarak, sensörleri tanktan devreye bağlayın ve devreyi açın. Depodaki su seviyesi S0’ın altında kalırsa, sensör su ile topraklanmaz ve bu nedenle enkodere dijital adres girişi 11111111 olur. Depoya su pompalanırsa seviye yükselmeye başlar. S0’a ulaştığında dijital adres 11111110 olur. Su seviyesi artmaya devam ederse, HT12E kodlayıcısının adres satırları Tablo 1’de gösterildiği gibi dijital 8 bitlik sayıları takip eder.
Depo boş olduğunda, kodlayıcının adres satırı 11111111 olacaktır. Su seviyesi kodlayıcı adresiyle dolduğunda 0000000 olacaktır.
Bu nedenle, herhangi bir anda, sensörler tarafından üretilen dijital sayı ve IC’nin veri giriş hatlarındaki (pin 10, 11, 12 ve 13) 4 bitlik veriler (varsa) IC tarafından seri forma kodlanır. HT12E’nin pin 17’sinden temin edilebilen kodlanmış seri veriler, 433MHz TX modülünün veri giriş pinine yönlendirilir. ASK / OOK modunda çalışan modül, kablosuz olarak uzak bir alıcı uca iletir.
Şekil 5: Kablosuz Su Seviye Kontrolörü ve Göstergesi için alıcı biriminin devre şeması
Alıcı ünitesi
Şekil 5, kablosuz su seviye göstergesi-cum-kontrolörünün alıcı biriminin şemasını göstermektedir. Transformatör X2, 5V voltaj regülatörü 7805 (IC8), NAND geçidi 4011 (IC3), TTL NAND geçidi 74LS00 (IC4), dekoder HT12D (IC5), iki zamanlayıcı NE555 (IC6 ve IC9), vardiya kaydı 74LS164 (IC7 ), iki BC547 transistörü (T1 ve T2), transistör SL100 (T3), 12V röle ve birkaç ayrık bileşen.
Transformatör X2, 230V AC’yi diyotlar (D5 ve D6) ile düzeltilen ve regüle edilmiş 5V sağlamak için IC8 tarafından düzenlenen 12V-0-12V’ye dönüştürür. Süzgeç için C3 ve C4 kapasitörleri kullanılır. 12V, D3 üzerinden röle devresine giderken 5V besleme devreyi etkinleştirir.
433MHz UHF RF alıcı modülü olan RX1, havai tankın yanına yerleştirilmiş verici ünitesinin TX1 modülü tarafından iletilen ASK modülasyonlu RF sinyalini almak ve demodüle etmek için kullanılır. Demodüle edilmiş çıktı, kodlayıcıyı ileten uçta on iki (sekiz adres ve dört veri) bitin durumunu (mantık seviyeleri) temsil eden dikdörtgen darbeler dizisidir.
Transistör T1, RX1’den sinyal çıkışını yükseltmek için bir darbe amplifikatörü olarak kullanılır. Darbe yüksekliğini CMOS uyumlu mantık-1 seviyesine yükseltir (5V VDD’de> 3,5V). Bu uyumlu çıktı daha sonra IC3’ün (dahili NAND geçidi N4) 12 ve 13 pinlerine beslenir. NAND geçidi, mükemmel dikdörtgen dalga şeklindeki darbelerin elde edilmesine yardımcı olur.
NAND geçidinin N4 çıkışı (pim 11) 212 özel dekoder IC5’in girişine (pim 14) beslenir. Kod çözücü, sadece 8-bit adresinin mantık seviyeleri verici ucundaki kodlayıcının seviyeleri ile eşleştiğinde ve sadece N4 geçidinden gelen sinyali kabul eder ve kodunu çözer. Kodlayıcının adres bitleri sabit olmadığından ve tanktaki su seviyesindeki değişikliklerle değiştiğinden, özel bir adres tarama sistemi kullanılır. Sistem, bir eşleşme bulunana kadar olası tüm adres bitlerini dekodere sürekli olarak gönderir.
Adres tarama sistemi, 8-bit seri-paralel-çıkış-çıkış kaydırma yazmacı 74LS164 (IC7) etrafında inşa edilmiş bir Johnson sayacı içerir . Bir saat puls üreteci NE555 (IC6) gerekli saat pulsunu sürekli olarak kaydırma yazmacına besler. Böylece sayaç ilerler ve çıktıları sırasıyla ilk önce ileri sonra ters sırada olmak üzere Tablo 1’de tablolanan mantık düzeylerini sırayla takip eder. IC6 kararsız modda çalışır. Saat nabız hızı R12 ve R15 dirençleri ve C7 kondansatörü tarafından yönetilir. LED11 saatin çalışma durumunu göstermek için yanıp söner. Güç ilk açıldığında IC7, R18 ve C8 içeren açılış sıfırlama devresi ile sıfırlanır.
Sonuç olarak, IC7’nin tüm çıkış bitleri mantık azalır. Nihai yazmaç çıkışının (şimdi mantık düşük) olan iltifatı, IC3’ün çıkış pimi 4 aracılığıyla kaydırma yazmacı IC7’nin 1 ve 2 pinlerine giriş verileri olarak geri beslenir. Bu nedenle, IC6’dan gelen saat darbeleri ile sayaç ilerler ve çıktıları sırasıyla önce ve sonra ters sırada Tablo 1’de verilen mantık seviyelerini sırayla takip eder. Sayaç, saat sayacı beslediği sürece sırayı tekrarlamaya devam eder.
Şimdi, IC7’nin sekiz çıkışı, kod çözücü HT12D’nin sekiz adres hattına (A0 ila A7) bağlıdır. Bu nedenle, belirli bir zamanda, IC7 çıkışı kodlayıcının adresiyle eşleştiğinde, kod çözücünün IC3’ün pin 11’inden veri alması sağlanır ve IC5’in VT çıkışı (pin17) mantık yüksekliğine gider. LED2 geçerli bir sinyalin (VT) alındığını gösterir. Bu VT sinyali IC3’ün N3 kapısı ile iltifat edilir ve saat üreteci IC6’nın pimini 4 sıfırlamak için beslenir. Bu nedenle, kod çözücü (IC5) veri almayı etkinleştirir etkinleştirmez, saat sıfırlama pimi nabız üretimini kısıtlayarak mantığın altına iner.
Sayaç, IC6’dan saat darbesi almadığı için durur. LED2 açık kalır, LED11 bu durumu göstermek için söner. Adres hatlarına bağlı LED’ler bu anda geçerli adresleri gösterir, bu da tekrar kodlayıcıdaki sensörlerin durumudur. LED’lerin yanması (LED3 – LED10) yüksek mantığı temsil eder, yani tank boştur (su yok) ve tersi (tabloya bakın). Örneğin, LED’lerin durumu Tablo 3’te gösterilmiştir.
İlgili sensör çıkışlarındaki su seviyesi Tablo 4’te gösterilmiştir.
Tanktaki su seviyesi S2’nin üstünde, S3’ün altında olacaktır.
Röle kontrolü
Depodaki su seviyesi önceden belirlenmiş iki sensör seviyesi arasında sınırlandırılabilir. Devre şemasında S1 ve S6 sırasıyla minimum ve maksimum su seviyeleri için seçilir. Su seviyesi S1’in altına düştüğünde, 8-bit sensör çıkışı Tablo 5’te verildiği gibi olur.
Alıcıda adres taraması durur ve sonuç olarak Johnson sayacı 74LS164 çıkışları (Q0 – Q7) Tablo 6’da gösterildiği gibi olduğunda VT yüksek olur.
IC4’ün NAND geçidi N2’nin giriş pimleri 4 ve 5, sırasıyla IC5’in VT (pim 17) ve IC7’nin Q1’ine (pim 4) bağlıdır. IC4’ün NAND geçidi N2, pimleri 4 ve 5’te iki mantık yüksek sinyali aldığından, çıkış pimi 6, mantıksal düşük seviyeye gider ve NE555 (IC9) etrafında inşa edilen çift kararlı flip-flopu tetikler. IC9 çıkışı (pin 3), T2 ve T3’ü (Darlington çifti) açarak yüksek olacak şekilde ayarlanmıştır. Röle hemen etkinleştirilir ve kontağı kapatır. Pompa motoru açılır ve flip-flop sıfırlanmadığı sürece açık kalır.
Su, tankı S1 tarafından belirtilen seviyeden doldurmaya devam eder. Su seviyesi tankın üstüne doğru arttıkça, sensörlerin çıkışı Tablo 1’de gösterildiği gibi yolu geçer. Bunu yaparken, S6 mantık düştüğünde, IC7 alıcı sayacı 74LS164 Q6 çıkışındaki karşılık gelen taranan adres azalır .
IC7’nin Q6’sının mantık durumu, IC4’ün N4 kapısı tarafından ters çevrilir ve pim 11’deki çıkışı, N3 kapısının giriş pimine 10 beslenir. N3’ün diğer giriş kapısı VT (şu anda mantık yüksek olan) ile beslenir. Sonuç olarak, çıkışı (pin 8) mantığın altına iner, IC9’u sıfırlar ve dolayısıyla rölenin enerjisini keser. Pompa durur.
İnşaat ve test
Kablosuz Su Seviyesi Kontrolörü ve Gösterge verici ünitesinin PCB yerleşimi Şekil 6’da ve bileşen yerleşimi Şekil 7’de gösterilmiştir. PCB üzerindeki devreyi monte edin ve 230V AC’yi X1’in primerine bağlayın.
Benzer şekilde, Kablosuz Su Seviyesi Kontrolörü ve Gösterge alıcı biriminin gerçek boyutlu bir PCB düzeni Şekil 8’de ve bileşen düzeni Şekil 9’da gösterilmiştir. PCB üzerindeki devreyi monte edin ve 230V AC’yi X2’nin primerine bağlayın.
6: Verici birimin PCB düzeni7: Verici ünitesi PCB’si için bileşen yerleşimi8: Alıcı birimin PCB yerleşimi9: Alıcı birim PCB için bileşen düzeni
PCB ve bileşen yerleşim PDF’lerini indirin: buraya tıklayın
RL1 rölesi PCB’ye bağlı değildir; PCB’ye yalnızca röle bobini terminalleri bağlanır. Motorun, sigortanın ve AC şebekesinin de harici olarak bağlanması gerekir.
Tankın su seviyesini belirtmek için LED3 ila LED10 kullanılır. LED3 maksimum, LED10 minimum seviye göstergeleri içindir. LED’lerin yanması, tankın boş olduğu anlamına gelir.
Biri verici ve diğeri alıcı için olmak üzere iki ayrı ünite monte edin. Sensör düzeneğini oluşturmak için, Şekil 4’te gösterildiği gibi metal kelepçeler kullanılabilir. Bunlar yalıtılmış bir alüminyum boru üzerine yerleştirilir. Yalıtım için PVC boru manşonu kullanılmıştır. Bununla birlikte, metal boru sert bir plastik boru ile değiştirilebilir, bu durumda manşon gerekmez.
İzoleli kablolar, sensörleri HT12E’nin kodlayıcı adres hatlarına (A0 ila A7) bağlamak için kullanılır. Bu tellerin uzunluğunu azaltmak için verici ünitesi, tankın üzerine su geçirmeyen plastik bir kutuya monte edilebilir.