Cảm biến phao là một thiết bị được sử dụng để phát hiện mức nước trong bồn chứa. cảm biến có thể được sử dụng để điều khiển máy bơm, đèn báo, báo động hoặc các thiết bị khác để cảnh báo mức nước trong quá trình sử dụng. cảm biến phao mực nước là một công tắc BẬT / TẮT điện từ. Nó giúp nhận biết mức nước hiện có trong bể chứa.
1.1 Nguyên lý hoạt động
Công tắc phao sử dụng công tắc từ tính, bao gồm hai tiếp điểm được đựng trong ống thủy tinh. Khi một nam châm đến gần chỗ tiếp xúc, chúng bị hút vào nhau và chạm vào nhau, cho phép dòng điện đi qua. Khi nam châm di chuyển ra xa, các tiếp điểm khử từ và sẽ tách ra (làm đứt mạch).
Cảm biến phao mà chúng tôi đã sử dụng là Thường mở (NO), tức là khi phao ở điểm thấp, nằm trên đoạn mạch dưới cùng của nó sẽ mở và khi phao ở điểm cao, nó sẽ hoàn thành mạch. Vì vậy, khi mực nước xuống, phao cảm biến sẽ ngắt mạch và đèn led kèm theo sẽ tắt.
2. Phần cứng
Arduino UNO: 1
Breadboard: 1
Cảm biến phao: 1
Đèn led: 1
Điện trở 1k: 1
Dây đực – Đưc: 2
3. Xây dựng phần cứng
4. Lập trình với Arduino
// Hướng dẫn của Robo India về Cảm biến nổi từ tính
// https://www.roboindia.com/tutorials
int FloatSensor = 2 ;
int led = 3 ;
int buttonState = 1 ; // đọc trạng thái nút bấm
void setup ( )
{
Serial . bắt đầu ( 9600 ) ;
pinMode ( FloatSensor , INPUT_PULLUP ) ; // Điện trở nội Arduino
pinMode 10K ( led , OUTPUT ) ;
}
void loop ( )
{
buttonState = digitalRead ( FloatSensor ) ;
if ( buttonState == HIGH )
{
digitalWrite ( dẫn, CAO ) ;
Nối tiếp . println ( "MỨC NƯỚC - CAO" ) ;
}
else
{
digitalWrite ( led , LOW ) ;
Nối tiếp . println ( "MỨC NƯỚC - THẤP" ) ;
}
delay ( 1000 ) ;
}
5. Kết quả
Sau khi upload mã thành công, bạn có thể xem khi mực nước dâng lên thì đèn led gắn vào sẽ bật và khi mực nước xuống thì đèn led sẽ tắt.
Bài viết này FUVITECH hướng dẫn các bạn cài đặt Arduino IDE để có thể lập trình cho ESP32. Trước khi bắt đầu, các bạn tiến hành tải và cài đặt Arduino IDE phiên bản mới nhấtSau khi cài đặt Arduino IDE thành công, các bạn cài đặt thư viện và chức năng nạp code trên IDE cho ESP32 theo từng bước như sau:
Bước 1: Vào File→ Preferences, tại ô Additional Board Manager URLs thêm đường link sau vào: https://dl.espressif.com/dl/package_esp32_index.json
Nếu bạn cần thềm Board ESP32 vào mà khi bạn đã thểm ESP8266 vào rồi thì bạn chọn vào phần tô vàng và dán link bên trên vào cửa sổ. Sau đó nhấn “OK”.
Bước 2: Vào Tool → Board → Boards Manager
nhập vào ô tìm kiếm từ khóa esp32 -> chọn ESP32 by Espressif Systems và nhấn “install”.
Bước 3: Để nạp code cho ESP32 các bạn vào Tools → Board → ESP32 Arduino và chọn loại board bạn đang dùng.
Thực hiện xong 3 bước như trên các bạn có thể viết và nạp chương trình Arduino lên ESP32 như trên các board Arduino khác.
Hôm nay chúng ta sẽ xây dựng một trạm thời tiết không dây có chức năng đo nhiệt độ, độ ẩm, áp suất khí quyển, ánh sáng và tốc độ gió. Sau đó, dữ liệu được truy cập thông tin qua Thingspeak trên máy tính, máy tính bảng hoặc điện thoại di động có kết nối internet.
Tôi sẽ sử dụng module LOLIN32 ESP32 Module Thu Phát Wifi Bluetooth. Tôi đã chọn bo mạch cụ thể này vì nó vốn được thiết kế cho các ứng dụng tiêu thụ điện năng thấp và có thể được cấp nguồn trực tiếp bằng pin lithium-ion 3.7V. Nó có một phích cắm pin tích hợp và hỗ trợ sạc qua cổng USB.
Đối với cảm biến, tôi sẽ sử dụng các module cảm biến tích hợp được bán trên thị trường bạn có thể mua chúng tại fuvitech.vn. Chúng tôi cung cấp các thành phần hỗ trợ cần thiết cho cảm biến, vì vậy bạn chỉ cần kết nối cảm biến và bộ vi điều khiển của mình.
Đối với bất kỳ dự án điện tử nào, bạn nên thử lắp ráp các thành phần trên một breadboard trước tiên để kiểm tra các kết nối và Code.
Tôi đã kết nối cảm biến áp suất với giao thức I2C, cảm biến DHT11 vào chân GPIO 14 theo giao tiếp Onewire, cảm biến ánh sáng vào chân 36 và công tắc từ trường vào chân 0.
Các kết nối khác chỉ là 5V và GND.
Cảm biến áp suất với giao thức I2C
VCC – 5V
GND – GND
SCL – SCL
SDA – SDA
Cảm biến DHT11
VCC – 5V
GND – GND
Sig – Pin 14
Cảm biến ánh sáng Analog
VCC – 5V
GND – GND
Sig – Pin 36
Công tắt từ trường
VCC – 5V
GND – GND
Sig – Pin 36
Bước 2: Lập trình code cho ESP32
Giờ đây, các cảm biến đã được kết nối với ESP32, chúng tôi có thể viết Code để lấy kết quả đọc từ các cảm biến và gửi dữ liệu lên Thingspeak. Giữa các lần đọc, chúng tôi sẽ đặt ESP32 vào chế độ ngủ sâu để tiết kiệm điện năng. Thao tác này sẽ tắt các mô-đun giao tiếp WiFi và Bluetooth cũng như CPU.
Code có thể được lập trình trong Arduino IDE. Và dưới đây là chương trình.
Bạn cần tải các thư viện về và giải nén chúng vào Documents > Arduino >Libraries trước khi biên dịch code này:
Bạn cần điền thông tin tên WIFI cần kết nối thay cho “WIFI SSID” và Pass WIFI thay cho “WIFI PASSWORD” để ESP32 có thể kết nối với Internet.
Tạo API WRITE KEY Thingspeak
Tạo tài khoản ThingSpeak và New Channel để lấy channelID và writeAPIKey
Bạn coppy mã write API key được sinh ra ở mục API Keys và cho vào đoạn code. Mã Channel ID nằm ở Channel settings
unsigned long myChannelNumber = YOUR CHANNEL ID; //Thingspeak channel number
const char * myWriteAPIKey = "Thay thế mã WRITE API KEY"; //Thingspeak API write key
Bạn sẽ nhận thấy rằng tất cả mã đều nằm trong hàm setup () và hàm loop () để trống. Điều này là do ESP32 chỉ chạy hàm setup () khi hoạt động ở chế độ ngủ sâu, vì vậy chỉ mã trong hàm này được thực thi mỗi khi thức dậy.
Chu kỳ đánh thức mất khoảng 20-30 giây để hoàn thành bao gồm 10 giây mà ESP32 chờ để đo dữ liệu tốc độ gió.
Sau khi thay đổi các thông tin bạn bắt đầu biên dịch chương trình trên Arduino IDE và nạp code xuống board ESP32.
Bước 3: Hàn dây kết nối các linh kiện với nhau
Để làm cho trạm thời tiết linh hoạt hơn một chút, bạn nên kết nối cố định các dây để kết nối các cảm biến với ESP32.
Tôi cắt các đầu của một bên dây cáp và hàn chúng cùng với hai jumper cái cho công tắc.
Sau khi bạn kết nối các dây cần kiểm tra lại. dùng VOM để kiểm tra từng dây trước khi cấp nguồn và chạy thử lại hệ thống.
Bước 4: Chuẩn bị bộ vỏ bên ngoài cảm biến bằng nhựa in 3D
Bạn có thể tự In mẫu nếu có máy in 3D. Tải file tại đây. Hoặc bạn có thể sử dụng dịch vụ in 3D của chúng tôi.
Tôi đã thiết kế vỏ được in 3D bằng nhựa để vỏ cảm biến có lỗ thông hơi không cần phải lắp ráp thành nhiều lớp. Tôi muốn nó càng nhỏ gọn càng tốt, vì vậy tôi muốn tích hợp các cảm biến và máy đo gió vào một bộ phận duy nhất. Thiết kế mà tôi đưa ra là đặt ESP32 và pin trong đế, với các cảm biến trong ngăn trung tâm có lỗ thông hơi và máy đo gió ở trên cùng.
Tôi vẫn chưa chắc các bản in bằng nhựa 3D sẽ giữ được tốt như thế nào dưới ánh nắng mặt trời. Tôi đã thực hiện một chút nghiên cứu về nó và hầu hết đều nói rằng đó là một ý tưởng và nó chỉ mang tính chất thử nghiệm và nghiên cứu, liệt kê các hư hỏng do tia cực tím làm nhựa giòn có thể dẫn đến hỏng hóc, nhưng tôi cũng đã thấy một vài thử nghiệm trong đó mọi người thực sự để lại các bản in bên ngoài và họ dường như không có bất kỳ thiệt hại nào có thể nhìn thấy được. Bạn hãy thử xem nhé.
Bước 5: Lắp ráp linh kiện vào vỏ.
Tôi gắn các cảm biến lên giá đỡ cảm biến, với cảm biến nhiệt độ và độ ẩm ở một bên, sau đó là cảm biến áp suất và ánh sáng ở bên kia.
Gập chân của công tắc từ 90 độ để nó có thể được đặt ở phía trên cùng của vỏ cảm biến với các chân xuyên vào bên trong. Tôi cho một ít nhựa vào các khoảng trống ở mỗi đầu để bịt kín chúng và bảo đảm không thấm nước.
Máy đo gió được giữ cố định bằng một vít M5x20mm thông qua vỏ từ bên trong. Một đai ốc giữ vít ở một vị trí và một đai ốc thứ hai sau đó giữ hai ổ trục trên trục vít. Vặn đai ốc này để giữ các ổ trục ở đúng vị trí, nhưng đừng siết quá chặt để hạn chế chuyển động quay của chúng.
Đẩy một vài nam châm (4-5) vào một trong những khoảng trống trên đế máy đo gió. Những điều này sẽ kích hoạt công tắc từ trên mỗi vòng quay.
Cuối cùng, lắp máy đo gió lên vòng bi sao cho nó nằm phía trên công tắc từ vài mm.
Cắm dây dẫn vào các cảm biến và kết nối dây nối với công tắc từ. Cắm pin vào ESP32, nhớ sạc pin trước, sau đó đóng vỏ bằng một số vít M3x8mm.
Trạm thời tiết bây giờ sẽ được kết nối với mạng WiFi của bạn và gữi dữ liệu lên Thingspeak, vì vậy nó đã sẵn sàng để gắn ngoài trời.
Cố định nó bên ngoài bằng ba vít thông qua các giá đỡ ở dưới cùng của đế.
Bước 6: Kiểm tra Trạm thời tiết
Tôi rời trạm thời tiết trong vài giờ và sau đó mở Thingspeak của mình lên kiểm tra. Tất cả các cảm biến điều hoạt động tốt và đẩy dữ liệu hiển thị trên biểu đồ.
Tôi cũng đã kiểm tra dòng điện từ pin và thấy rằng hệ thống sử dụng khoảng 30-60mA khi chạy, 120mA khi đăng dữ liệu qua WiFi và dòng điện giảm xuống 1,2mA khi ở chế độ ngủ sâu. Vì vậy, trên pin 2500mAh, bạn sẽ có thời gian hoạt động dưới 2 tháng cho một lần sạc. Bạn cũng có thể thêm một bảng điều khiển năng lượng mặt trời nhỏ vào bộ phận lắp ráp để sạc pin trong ngày.
Hãy cho tôi biết suy nghĩ của bạn về trạm thời tiết trong phần nhận xét và hãy cân nhắc bỏ phiếu cho nó trong cuộc thi Backyard nếu bạn thích nó.
Trong dự án này, chúng tôi sẽ chế tạo một máy đo pH cầm tay bằng cách sử dụng mạch đọc Analog, đầu dò pH Analog của Atlas Scientific và Arduino Uno. Các kết quả đọc sẽ được hiển thị trên màn hình LCD ký tự 20×4
Máy khoan, mũi khoan, mũi khoan cấp , tua vít, cưa lọng, súng bắn keo và keo nến, mỏ hàn và dụng cụ hàn, thước cặp kỹ thuật số, thước kẻ.
Bước 1: Làm vỏ hộp
Bên trong hộp
Mặt bên
Mặt trên
Bạn sử dụng các dụng cụ chuẩn bị bên trên để tạo hình các lỗ và cắt khung màn hình ở mặt trước như các hình bên trên.
Bước 2: Lắp các thiết bị vào hộp
1) Lắp tấm đế mica vào phần dưới cùng của vỏ. Giữ cố định bằng vít hoặc keo nóng.
2) Gắn cảm biến pH trên tấm đế. Đảm bảo chắt chắn với các điểm dừng bằng vít.
3) Gắn Arduino Uno lên tấm đế. Giữ chặt bằng vít .
4) gắn breadboard mini lên tấm đế.
5) Hàn các hàn rào vào màn hình LCD. Chèn màn hình LCD vào phần trên của vỏ và sử dụng một ít keo nóng để giữ cho màn hình cố định.
Bước 3: Kết nối nối các mạch lại với nhau theo sơ đồ
Nối dây các module như trong sơ đồ trên.
Sử dụng breadboard mini để cấm các điện trở 1kΩ và 220Ω và để phân phối nguồn 5V và chân nối đất của Arduino.
Hai điện trở được sử dụng để chỉnh độ tương phản của màn hình hoặc bạn có thể sử dụng biến trở để chỉnh.
Sản phẩm hoàn thiện sau khi kết nối dây.
Sản phẩm hoàn thiện
Sau khi đấu dây xong:
a) cố định vỏ hộp lại bằng các vít kèm theo.
b) Kết nối đầu dò pH với đầu nối BNC.
Bước 4: Tải thư viện pH và nạp code
a) Tải thư viện Atlas_gravity về theo link tại đây: LINK
Tệp sẽ được lưu dưới dạng “Atlas_gravity.zip”. Trong IDE, Bạn giải nén thư viện ra và duy chuyển thư viện vào Documents > Arduino > libraries
b) Thêm thư viện Màn hình LCD 20X4: Trong Arduino IDE, ở menu chọn Sketch -> Include library -> Manage libraries . Trong thanh tìm kiếm của Trình quản lý thư viện, hãy nhập “liquidcrystal”. Tìm gói có tiêu đề “LiquidCrystal Built-in by Arduino, Adafruit”. hãy chọn gói và nhấp vào cài đặt .
c) Tiếp theo, chúng ta phải tải code cho máy đo pH tại LINK này sau đó giải nén và mở code bằng Arduino IDE.
/*
Once uploaded, open the serial monitor, set the baud rate to 9600 and append "Carriage return"
The code allows the user to observe real time pH readings as well as calibrate the sensor.
One, two or three-point calibration can be done.
Calibration commands:
low-point: "cal,4"
mid-point: "cal,7"
high-point: "cal,10"
clear calibration: "cal,clear"
*/
#include "ph_grav.h" //thư viện Atlas Scientific gravity pH sensor
#include "LiquidCrystal.h" //thư viện màn hình LCD
String inputstring = ""; //Chuỗi dư liệu giao tiếp với máy tính
boolean input_string_complete = false; //a flag to indicate have we received all the data from the PC
char inputstring_array[10]; //a char array needed for string parsing
Gravity_pH pH = A0; //assign analog pin A0 of Arduino to class Gravity_pH. connect output of pH sensor to pin A0
LiquidCrystal pH_lcd(2, 3, 4, 5, 6, 7); //make a variable pH_lcd and assign arduino digital pins to lcd pins (2 -> RS, 3 -> E, 4 to 7 -> D4 to D7)
void setup() {
Serial.begin(9600); //enable serial port
pH_lcd.begin(20, 4); //start lcd interface and define lcd size (20 columns and 4 rows)
pH_lcd.setCursor(0,0); //place cursor on screen at column 1, row 1
pH_lcd.print("--------------------"); //display characters
pH_lcd.setCursor(0,3); //place cursor on screen at column 1, row 4
pH_lcd.print("--------------------"); //display characters
pH_lcd.setCursor(5, 1); //place cursor on screen at column 6, row 2
pH_lcd.print("pH Reading"); //display "pH Reading"
if (pH.begin()) { Serial.println("Loaded EEPROM");}
Serial.println(F("Use commands \"CAL,4\", \"CAL,7\", and \"CAL,10\" to calibrate the circuit to those respective values"));
Serial.println(F("Use command \"CAL,CLEAR\" to clear the calibration"));
}
void serialEvent() { //if the hardware serial port_0 receives a char
inputstring = Serial.readStringUntil(13); //read the string until we see a <CR>
input_string_complete = true; //set the flag used to tell if we have received a completed string from the PC
}
void loop() {
if (input_string_complete == true) { //check if data received
inputstring.toCharArray(inputstring_array, 30); //convert the string to a char array
parse_cmd(inputstring_array); //send data to pars_cmd function
input_string_complete = false; //reset the flag used to tell if we have received a completed string from the PC
inputstring = ""; //clear the string
}
Serial.println(pH.read_ph()); //output pH reading to serial monitor
pH_lcd.setCursor(8, 2); //place cursor on screen at column 9, row 3
pH_lcd.print(pH.read_ph()); //output pH to lcd
delay(1000);
}
void parse_cmd(char* string) { //For calling calibration functions
strupr(string); //convert input string to uppercase
if (strcmp(string, "CAL,4") == 0) { //compare user input string with CAL,4 and if they match, proceed
pH.cal_low(); //call function for low point calibration
Serial.println("LOW CALIBRATED");
}
else if (strcmp(string, "CAL,7") == 0) { //compare user input string with CAL,7 and if they match, proceed
pH.cal_mid(); //call function for midpoint calibration
Serial.println("MID CALIBRATED");
}
else if (strcmp(string, "CAL,10") == 0) { //compare user input string with CAL,10 and if they match, proceed
pH.cal_high(); //call function for highpoint calibration
Serial.println("HIGH CALIBRATED");
}
else if (strcmp(string, "CAL,CLEAR") == 0) { //compare user input string with CAL,CLEAR and if they match, proceed
pH.cal_clear(); //call function for clearing calibration
Serial.println("CALIBRATION CLEARED");
}
}
d) Biên dịch chương trình trên và nạp xuống board Arduino.
e) Các kết quả đo pH sau đó sẽ được hiển thị trên màn hình LCD 20X4. Bạn cũng có thể xem các kết quả đọc trên Serial port bằng cách nhấn vào biểu tượng góc phải màn hình hoặc đi tới Tools -> Serial Monitor hoặc nhấn Ctrl + Shift + M trên bàn phím của bạn. Đặt tốc độ truyền là 9600.
Bước 5: Hiệu chỉnh cảm biến pH
Lưu ý: Nếu bạn định sử dụng nguồn điện bên ngoài cho Arduino, hãy kết nối nó với Arduino trước khi thực hiện hiệu chuẩn. Điều này sẽ đảm bảo rằng các mức tham chiếu điện áp được đặt thích hợp, điều này sẽ hỗ trợ việc hiệu chuẩn chính xác.
Máy đo pH này có thể được hiệu chuẩn theo hiệu chuẩn một, hai hoặc ba điểm. Phải chuẩn bị dung dịch đệm tiêu chuẩn (pH 4,7 và 10).
Màn hình Serial port được sử dụng cho quá trình hiệu chuẩn. Người dùng sẽ có thể quan sát sự thay đổi dần dần của các máy đo và đợi khi nó ổn định và gửi các lệnh thích hợp.
Dữ liệu hiệu chuẩn được lưu trữ trong EEPROM của Arduino.
Lưu ý rằng phải hiệu chuẩn pH 7 trước.
Các lệnh hiệu chỉnh
Điểm giữa: cal, 7
Điểm thấp: cal, 4
Điểm cao: cal, 10
Xóa hiệu chuẩn và đưa về mặt định: cal, clear
Các bước hiệu chỉnh
a) Tháo chai đựng dung dịch chuẩn và rửa sạch đầu dò pH.
b) Đổ một ít dung dịch có pH = 7 vào cốc. Đảm bảo rằng có đủ để ngập vùng cảm biến của đầu dò.
c) Đặt đầu dò vào cốc và khuấy xung quanh để loại bỏ bong bóng khí bên trong đầu dò. Quan sát kết quả đọc trên màn hình Serial máy tính. Đặt đầu dò trong dung dịch cho đến khi các số đọc ổn định (thay đổi nhỏ từ số đọc này sang số đọc tiếp theo là bình thường)
d) Sau khi các số đọc ổn định, nhập lệnh cal, 7 vào màn hình nối tiếp. Hiệu chuẩn đến pH 7 hiện đã hoàn tất.
Lặp lại các bước cho pH4 và pH10. Nhớ rửa sạch đầu dò khi bạn tiếp tục với các dung dịch đệm khác nhau.
về bù nhiệt độ thì sao?
Cảm biến được sử dụng trong dự án này có độ chính xác +/- 0,2%. Máy đo pH sẽ hoạt động với độ chính xác này trong khoảng nhiệt độ từ 7 – 46 ° C. Ngoài phạm vi này, máy đo sẽ phải được sửa đổi để bù nhiệt độ. Lưu ý: Đầu dò pH chỉ có thể nằm trong phạm vi từ 1 – 60 ° C.
Đây là hướng dẫn cơ bản và cho các bạn đã sử dụng cơ bản về phần mềm Arduino IDE và board Arduino. Các bạn chạy bằng PlatformIO vui lòng liên hệ kỹ thuật của FUVITECH để được hướng dẫn cụ thể.
Chỉ số TDS (Total Dissolved Solids) là tổng chất rắn hòa tan cho biết có bao nhiêu miligam chất rắn hòa tan được hòa tan trong một lít nước. Nói chung, giá trị TDS càng cao thì lượng chất rắn hòa tan trong nước càng nhiều và nước càng kém sạch. Do đó, giá trị TDS có thể được sử dụng như một điểm tham chiếu để phản ánh độ sạch của nước.
Trong dự án này, chúng tôi sẽ giao tiếp cảm biến TDS analog với Vi điều khiển Arduino Uno R3 và đọc giá trị trong Màn hình LCD 16×2 thông qua module I2C.