WiFi Oil Tank Monitor: 6 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:02

มีหลายวิธีในการตรวจสอบปริมาณน้ำมันเชื้อเพลิงที่เหลืออยู่ในถังน้ำมันทำความร้อน วิธีที่ง่ายที่สุดคือการใช้ก้านวัดระดับน้ำมัน แม่นยำมาก แต่ไม่สนุกมากนักในวันที่อากาศหนาวเย็น รถถังบางคันติดตั้งท่อสายตา ซึ่งแสดงระดับน้ำมันโดยตรงอีกครั้ง แต่ท่อสีเหลืองตามอายุทำให้อ่านยาก ที่แย่ไปกว่านั้น อาจเป็นสาเหตุของน้ำมันรั่วได้หากไม่ได้แยกออกมาต่างหาก มาตรวัดอีกประเภทหนึ่งใช้ลูกลอยซึ่งขับเคลื่อนแป้นหมุน ไม่แม่นยำนักและกลไกอาจยึดตามกาลเวลา

ผู้ที่มีกระเป๋าลึกสามารถซื้อเซ็นเซอร์ระยะไกลที่สามารถดูภายในบ้านได้ เซ็นเซอร์ที่ขับเคลื่อนด้วยแบตเตอรี่ซึ่งมักจะเป็นอัลตราโซนิกจะส่งความลึกของน้ำมันไปยังเครื่องรับในบ้าน อาจใช้เครื่องรับที่ขับเคลื่อนด้วยไฟหลักแบบสแตนด์อโลนเพื่อดูระดับน้ำมันหรือเครื่องรับอาจเชื่อมต่อกับอินเทอร์เน็ตสำหรับการตรวจสอบจากระยะไกล สิ่งที่จำเป็นคือเซ็นเซอร์เชื่อมต่อ WiFi ที่ขับเคลื่อนด้วยแบตเตอรี่ซึ่งสามารถตรวจสอบถังได้ครั้งละหลายปีและส่ง อีเมลแจ้งเตือนเมื่อระดับน้ำมันต่ำ อุปกรณ์ดังกล่าวได้อธิบายไว้ในคำแนะนำนี้ เซ็นเซอร์วัดความลึกของน้ำมันโดยกำหนดเวลาที่แสงสะท้อนกลับจากผิวน้ำมัน ทุก ๆ สองสามชั่วโมงโมดูล ESP8266 จะสำรวจเซ็นเซอร์และส่งข้อมูลไปยังอินเทอร์เน็ต บริการ ThingSpeak ฟรีใช้เพื่อแสดงระดับน้ำมันและส่งอีเมลแจ้งเตือนเมื่อระดับน้ำมันต่ำ

เสบียง

ส่วนประกอบหลักที่ใช้ในโครงการนี้มีดังต่อไปนี้ รายการที่แพงที่สุดคือเซ็นเซอร์ความลึกซึ่งเป็นโมดูล VL53L1X ซึ่งสามารถพบได้ทางออนไลน์ในราคาประมาณ 6 เหรียญ ระวังอย่าเลือก VL53L0X รุ่นก่อน แม้ว่าจะมีราคาถูกกว่า แต่ก็มีประสิทธิภาพที่ด้อยกว่าและต้องใช้ซอฟต์แวร์ที่แตกต่างกัน รายการสำคัญอื่น ๆ คือโมดูล ESP8266 รุ่นที่มีตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าในตัวและอินเทอร์เฟซ USB นั้นใช้งานง่ายกว่าอย่างแน่นอน แต่มีกระแสไฟสแตนด์บายที่สูงกว่าปกติ ไม่เหมาะสำหรับการใช้งานแบตเตอรี่ แต่จะใช้โมดูลพื้นฐาน ESP-07 พร้อมตัวเลือกเสาอากาศภายนอกสำหรับช่วงพิเศษแทน ส่วนประกอบที่ใช้ในโครงการนี้คือ:

• ที่ใส่แบตเตอรี่ AA
• โมดูลตั้งแต่ VL53L1X
• BAT43 ไดโอด Shottky
• ทรานซิสเตอร์ 2N2222 หรือใกล้เคียง
• ตัวเก็บประจุ 100nF
• ตัวต้านทาน 2 x 5k
• ตัวต้านทาน 1 x 1k
• ตัวต้านทาน 2 x 470 โอห์ม
• โมดูลอะแดปเตอร์อนุกรม FT232RL
• แบตเตอรี่ลิเธียมไทโอนิลคลอไรด์ขนาด AA
• โมดูลไมโครคอนโทรลเลอร์ ESP-07
• ของจิปาถะ ลวด กล่อง ฯลฯ

ขั้นตอนที่ 1: การเลือกเซ็นเซอร์

โดยทั่วไปแล้วเซ็นเซอร์อัลตราโซนิกจะใช้สำหรับการตรวจวัดระดับน้ำมันทั้งในเชิงพาณิชย์และในโครงการ DIY HC-SR04 ล้ำเสียงที่หาได้ง่ายหรือ HS-100 รุ่นใหม่กว่ามักใช้ในจอภาพแบบโฮมเมดโดยมีราคาประมาณ 1 เหรียญหรือมากกว่านั้น พวกเขาทำงานได้ดีบนม้านั่ง แต่ให้การอ่านแบบสุ่มเมื่อชี้ไปที่ท่อระบายของถังน้ำมันเพื่อค้นหาพื้นผิวน้ำมัน อาจเป็นเพราะแสงสะท้อนจากพื้นผิวต่างๆ ในถังเหล็ก ถังพลาสติกอาจทำงานได้ดีกว่า อีกทางเลือกหนึ่งคือลองใช้เซ็นเซอร์ออปติคัล VL53L1X Time of Flight แทน การอ่านค่าจากถังน้ำมันมีเสถียรภาพมากขึ้น ดังนั้นจึงใช้เซ็นเซอร์ประเภทนี้เป็นทางเลือก เอกสารข้อมูลสำหรับ VL53L1X ให้ข้อมูลเกี่ยวกับความละเอียดของเซ็นเซอร์นี้ภายใต้สภาวะการวัดที่แตกต่างกัน ดูภาพ โดยใช้เวลาสุ่มตัวอย่าง 200ms ให้ความละเอียดไม่กี่มม. ไม่ต้องสงสัยเลยว่าหมายเลขแผ่นข้อมูลซึ่งถ่ายภายใต้สภาวะห้องปฏิบัติการที่ดีที่สุด ดังนั้นเซ็นเซอร์จึงได้รับการทดสอบอย่างรวดเร็วเพื่อตรวจสอบความละเอียด เซ็นเซอร์ถูกวางตำแหน่งไว้เหนือท่อระบายของถังน้ำมันและบันทึกการอ่านสองสามพันครั้งโดยใช้งบประมาณเวลา 200 มิลลิวินาที แผนภาพการกระจายของการอ่านค่าในถังยืนยันว่าเซ็นเซอร์นี้สามารถวัดระดับน้ำมันที่มีความละเอียดประมาณ +/- 2 มม. ในช่วงเวลาที่นานขึ้น มีแนวโน้มรายวันที่ระดับน้ำมันลดลงสองสามมิลลิเมตรในชั่วข้ามคืนและฟื้นตัว ระหว่างวัน. สาเหตุที่เป็นไปได้มากที่สุดคือน้ำมันหดตัวเมื่อเย็นตัวในชั่วข้ามคืนและขยายตัวอีกครั้งในตอนกลางวันที่อบอุ่น บางทีเรื่องราวเกี่ยวกับการซื้อน้ำมันโดยปริมาตรในวันที่อากาศหนาวเย็นอาจเป็นจริงก็ได้

ขั้นตอนที่ 2: แผนภาพวงจร

แผนภาพวงจรแสดงให้เห็นว่าโมดูล ESP-07 เชื่อมต่อกับ VL53L1X อย่างไร อะแดปเตอร์ USB FT242 เชื่อมต่อกับ ESP-07 ชั่วคราวเพื่ออัปโหลดซอฟต์แวร์และตรวจสอบการทำงาน เมื่อ ESP-07 เข้าสู่โหมดสลีป กระแสไฟจะลดลงเหลือประมาณ 20 uA สัญญาณปลุกจะรีเซ็ตอุปกรณ์ผ่านไดโอด เป็นไปได้ที่จะทำให้เซ็นเซอร์เข้าสู่โหมดสแตนด์บายโดยใช้พิน XSHUT แต่ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าสามารถจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์ได้ง่ายกว่า เซ็นเซอร์เปิดและปิดโดยใช้ทรานซิสเตอร์ เมื่อ ESP-07 ตื่นขึ้น เซ็นเซอร์จะเปิดขึ้นและปิดลงเมื่ออ่านค่าแล้ว นอกจากนี้ยังมีข้อได้เปรียบในการกำจัดกระแสไฟสแตนด์บาย VL53L1X เมื่อต้องอัปโหลดโปรแกรมใหม่ ตัวต้านทาน 5k จะต้องอยู่ระหว่างกราวด์และ GPIO0 เนื่องจากเครื่องได้รับพลังงานเพื่อเข้าสู่โหมดแฟลช หลังจากอัปโหลดรหัสแล้ว ให้เปิดและปิดเครื่องเพื่อให้ทำงานได้ตามปกติ

ขั้นตอนที่ 3: พลังงานแบตเตอรี่

แบตเตอรี่ลิเธียม-ไทโอนิลคลอไรด์ (Li-SOCI2) ขนาด AA ก้อนเดียวถูกใช้เพื่อขับเคลื่อนโครงการนี้ การค้นหาทางอินเทอร์เน็ตควรหาซัพพลายเออร์ของแบตเตอรี่ประเภทนี้ในราคาเพียง $2 ต่อคน ข้อได้เปรียบที่สำคัญของแบตเตอรี่เหล่านี้คือความเสถียร 3.6V ตลอดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ เหมาะสำหรับการจ่ายไฟให้กับชิป ESP8266 โดยไม่ต้องมีการควบคุมแรงดันไฟฟ้าเพิ่มเติม ถังน้ำมันทำความร้อนมีอายุการใช้งานนานหลายเดือน ดังนั้นระดับน้ำมันจึงจำเป็นต้องตรวจสอบเพียงไม่กี่ครั้งเท่านั้น มากที่สุดในแต่ละวัน การวัดบนจอภาพที่เสร็จสมบูรณ์ให้กระแสการนอนหลับลึกที่ 22uA รูปคลื่นของแรงดันไฟฟ้าข้ามตัวต้านทาน 0.5 โอห์มในวงจรแบตเตอรี่ระบุกระแสเฉลี่ย 75 mA เป็นเวลา 6.9 วินาทีเมื่อตื่นตัว นานกว่าหนึ่งปี วงจรจะใช้ 193 mAh ในโหมดสลีป หากวัดระดับน้ำมันทุกๆ 7 ชั่วโมง จะใช้ 180 mAh ทุกปี บนพื้นฐานนี้ แบตเตอรี่ 2600 mAh จะมีอายุการใช้งานยาวนานกว่า 6 ปี

ขั้นตอนที่ 4: ซอฟต์แวร์

ไลบรารี Pololu Arduino VL53L1X ใช้เพื่อเริ่มต้นเซ็นเซอร์ช่วงและเข้าถึงการอ่านระยะทาง รหัสสำหรับการส่งข้อมูลไปยัง ThingSpeak มาจากตัวอย่างเซ็นเซอร์ความชื้น และรหัสพิเศษบางรหัสจะขับเคลื่อนทรานซิสเตอร์ที่จ่ายพลังงานให้กับเซ็นเซอร์ ESP8266 สามารถหลับสนิทได้นานถึง 70 นาทีและปลุกตัวเองให้ตื่น วิธีแก้ปัญหานี้คือปล่อยให้ชิปตื่นและกลับสู่โหมดสลีปทันที โดยรักษาจำนวนหน่วยความจำไว้ ในขณะที่จอภาพเชื่อมต่อกับเครือข่าย WiFi ของคุณ คุณจะต้องรวม WiFi SSID และรหัสผ่านของคุณไว้ในรหัส นอกจากนี้ หากคุณใช้ ThingSpeak ให้เพิ่มโค้ด API ของคุณ ภาพร่าง Arduino สำหรับการอัปโหลดแนบมากับไฟล์ข้อความ มันจะต้องคัดลอกลงใน Arduino IDE ของคุณ ก่อนที่จะแฟลชโค้ด ให้เชื่อมต่อ GPIO0 กับกราวด์ผ่านตัวต้านทาน 5k ก่อนเปิดเครื่อง รหัสสำหรับเชื่อมต่อ ESP-07 กับเครือข่าย WiFI นั้นใช้กันอย่างแพร่หลายในโครงการอื่นๆ ในกรณีนี้ ต้องใช้เวลานานกว่ามากในลูปการเชื่อมต่อเพื่อตรวจสอบว่ามีการเชื่อมต่อแล้ว โดยทั่วไปจะใช้ประมาณ 500 มิลลิวินาที แต่ต้องใช้ 5,000 มิลลิวินาทีในการตั้งค่า WiFi นี้ ซึ่งควรค่าแก่การปรับเปลี่ยนหากมีปัญหาในการเชื่อมต่อ รายละเอียดเกี่ยวกับการรับอีเมลเตือนความจำจาก ThingSpeak อธิบายไว้ในคำแนะนำในการตรวจสอบเกลือละลายน้ำ

ขั้นตอนที่ 5: การประกอบ

ส่วนประกอบสำหรับจอภาพเชื่อมต่อแบบ "รังนก" รอบโมดูล ESP-07 ซึ่งหุ้มฉนวนทุกอย่างที่อาจลัดวงจร โมดูลเสียหายได้ง่ายเนื่องจากความร้อนมากเกินไป ดังนั้นการเชื่อมต่อเหล่านี้จึงจำเป็นต้องบัดกรีทันทีและรวดเร็ว จอภาพประกอบเป็นสองขั้นตอน อย่างแรกเลย เซ็นเซอร์และ ESP-07 ต่อสายเข้ากับอะแดปเตอร์ USB ชั่วคราวเพื่อตั้งโปรแกรม ESP-07 โดยใช้ Arduino IDE การใช้เวลาพักเครื่องสั้นๆ 10 วินาทีในเร็วๆ นี้จะแสดงว่าชิปกำลังเชื่อมต่อกับเครือข่าย WiFi และส่งการอ่านไปยัง ThingSpeak หรือไม่ เมื่อทุกอย่างทำงานอย่างถูกต้อง ชิปจะถูกตั้งโปรแกรมใหม่ด้วยเวลาพักเครื่องที่ต้องการ ควรเลื่อน LED สีแดงออกจากโมดูลเพื่อลดการใช้กระแสไฟ นอกจากนี้ หากเชื่อมต่อเสาอากาศภายนอก ข้อต่อสายอากาศเซรามิกจะต้องถอดออกด้วย อย่าใช้งานชิปโดยไม่มีเสาอากาศ พลังงานจะทอดชิปแทนที่จะเข้าไปในอวกาศ ขั้นตอนที่สองเกี่ยวข้องกับการถอดอะแดปเตอร์ USB และติดตั้งส่วนประกอบในกล่อง โมดูล VL53L1X ติดตั้งอยู่ภายในฝาปิดช่องระบายอากาศของถังน้ำมันโดยใช้ไนลอนสองตัว ยืนเว้นเว้นวรรค ตรวจสอบให้แน่ใจว่าเซ็นเซอร์มองเห็นพื้นผิวน้ำมันได้ชัดเจน ไม่มีใบไม้ ใยแมงมุม หรือแมงมุมขวางทาง นอกจากนี้ ให้เก็บสายเชื่อมต่อให้ห่างจากเซ็นเซอร์เพื่อป้องกันแสงสะท้อนปลอม

ขั้นตอนที่ 6: การติดตั้ง

ฝาครอบช่องระบายอากาศถูกเปลี่ยนบนถังน้ำมันเพื่อให้แน่ใจว่าได้ระดับและไม่มีสิ่งกีดขวางจากเซ็นเซอร์ไปยังพื้นผิวน้ำมัน จอภาพติดตั้งอยู่ถัดจากช่องระบายอากาศ ใช้แม่เหล็กขนาดเล็กเพื่อยึดกล่องให้เข้าที่ สิ่งนี้ใช้ไม่ได้กับถังพลาสติก! ตอนนี้นั่งลงและตรวจสอบระดับน้ำมันจากความสะดวกสบายในบ้านของคุณ

คลิกเพื่อดูระดับถังน้ำมันของฉัน