Al voltant del 71% de la terra està coberta d’aigua, però malauradament només el 2,5% en beu aigua. Amb l’augment de la població, la contaminació i el canvi climàtic, s’espera que al 2025 experimentem una escassetat perenne d’aigua. D'una banda, ja hi ha disputes menors entre nacions i estats per compartir aigua del riu; per altra banda, els humans malgastem molta aigua potable a causa de la nostra negligència.
Pot ser que no sembli gran a la primera vegada, però si l’aixeta gotegés una gota d’aigua un cop cada segon, trigaria només unes cinc hores a malgastar un galó d’aigua, és a dir, prou aigua perquè un humà mitjà pugui sobreviure durant dos dies. Què es pot fer, doncs, per aturar-ho? Com sempre, la resposta a això passa per la millora de la tecnologia. Si substituïm totes les aixetes manuals per una intel·ligent que s’obre i es tanca per si sola de manera automàtica, no només podem estalviar aigua, sinó que també tenim un estil de vida més saludable, ja que no hem d’operar l’aixeta amb les mans brutes. Per tant, en aquest projecte construirem un dispensador automàtic d’aigua amb Arduino i una electrovàlvula que us pot donar aigua automàticament quan es col·loca un got a prop. Sona molt bé! Construïm-ne un…
Materials necessaris
- Electrovàlvula
- Arduino Uno (qualsevol versió)
- HCSR04 - Sensor d'ultrasons
- MOSFET IRF540
- Resistència 1k i 10k
- Taula de pa
- Connexió de cables
Concepte de treball
El concepte darrere del dispensador automàtic d’aigua és molt senzill. Utilitzarem un sensor d’ultrasons HCSR04 per comprovar si hi ha objecte que el vidre es col·loqui abans del dispensador. S’utilitzarà una electrovàlvula per controlar el flux d’aigua, que és quan s’energia l’aigua sortirà i quan es desconnecti s’aturarà l’aigua. Per tant, escriurem un programa Arduino que sempre comprovi si hi ha algun objecte situat a prop de l’aixeta, si és així, el solenoide s’encendrà i esperarem fins que l’objecte s’elimini. subministrament d’aigua. Obteniu més informació sobre l'ús del sensor d'ultrasons amb Arduino aquí.
Esquema de connexions
A continuació es mostra el diagrama complet del circuit per al dispensador d’aigua basat en Arduino
La solenoide utilitzada en aquest projecte és una vàlvula de 12V amb una potència màxima de corrent d’1,2A i una potència de corrent continu de 700mA. És a dir, quan la vàlvula està engegada, consumirà uns 700 mA per mantenir la vàlvula engegada. Com sabem, un Arduino és una placa de desenvolupament que funciona amb 5V i, per tant, necessitem un circuit de control de commutació perquè el solenoide l’encengui i l’apengui.
El dispositiu de commutació utilitzat en aquest projecte és el MOSFET de canal N IRF540N. Té els 3 pins Gate, Source i Drain del pin 1 respectivament. Com es mostra al diagrama del circuit, el terminal positiu del solenoide s’alimenta amb el pin Vin de l’Arduino. Com que utilitzarem un adaptador de 12V per alimentar l’Arduino i, per tant, el pin Vin produirà 12V que es pot utilitzar per controlar el solenoide. El terminal negatiu del solenoide està connectat a terra a través dels passadors de font i de drenatge del MOSFET. Així, el solenoide només s’alimentarà si el MOSFET està activat.
El passador del MOSFET s’utilitza per activar-lo o apagar-lo. Es mantindrà apagat si el pas de la porta està connectat a terra i s’encén si s’aplica una tensió de la porta. Per mantenir el MOSFET apagat quan no s’aplica cap tensió al pin de porta, el pin de porta es tira a terra mitjançant una resistència de 10 k. El pin Arduino 12 s’utilitza per encendre o apagar el MOSFET, de manera que el pin D12 es connecta al pin de porta mitjançant una resistència de 1K. Aquesta resistència de 1 K s'utilitza amb finalitats limitadores de corrent.
El sensor ultrasònic funciona amb els + 5V i els pins de terra de l’Arduino. El pin Echo i Trigger està connectat al pin 8 i al pin 9 respectivament. A continuació, podem programar l’Arduino per utilitzar el sensor d’ultrasons per mesurar la distància i encendre el MOSFET quan es detecta un objecte. Tot el circuit és senzill i, per tant, es pot construir fàcilment damunt d’una taula de treball. El meu semblava semblant a això després de fer les connexions.
Programació de la placa Arduino
Per a aquest projecte hem d’escriure un programa que utilitzi el sensor d’ultrasons HCSR-04 per mesurar la distància de l’objecte que hi ha al davant. Quan la distància sigui inferior a 10 cm hem d’encendre el MOSFET i, en cas contrari, hem d’apagar el MOSFET. També utilitzarem el LED integrat connectat al pin 13 i el canviarem juntament amb el MOSFET per tal de garantir que el MOSFET estigui activat o desactivat. El programa complet per fer el mateix es dóna al final d'aquesta pàgina. Just a continuació he explicat el programa dividint-lo en petits fragments significatius.
El programa comença amb la definició de macros. Tenim el disparador i el pin de ressò per al sensor d’ultrasons i el pin de la porta MOSFET i el LED com a E / S del nostre Arduino. Per tant, hem definit a quin pin es connectaran aquests. En el nostre maquinari hem connectat el passador d'eco i de tret a 8 i 9 º pin digital respectivament. A continuació, el pin MOSFET es connecta al pin 12 i el LED incorporat per defecte es connecta al pin 13. Definim el mateix mitjançant les línies següents
#define trigger 9 #define echo 8 #define LED 13 #define MOSFET 12
Dins de la funció de configuració declarem quins pins s’introdueixen i quins són de sortida. Al nostre maquinari, només el pin Echo del sensor d'ultrasons (EUA) és el pin d'entrada i la resta són pins de sortida. Per tant, fem servir la funció pinMode d’Arduino per especificar el mateix que es mostra a continuació
pinMode (activador, OUTPUT); pinMode (eco, INPUT); pinMode (LED, OUTPUT); pinMode (MOSFET, OUTPUT);
Dins de la funció de bucle principal anomenem la funció anomenada distance_distance (). Aquesta funció utilitza el sensor dels EUA per mesurar la distància de l'objecte que hi ha al davant i actualitza el valor a la variable " distància" . Per mesurar la distància mitjançant el sensor dels EUA, el pin del gatell primer s’ha de mantenir baix durant dos micro segons i, a continuació, mantenir-lo elevat durant deu microsegons i, de nou, mantenir-lo baix durant dos micro segons. Això enviarà una explosió sonora de senyals d'ultrasons a l'aire que quedarà reflectida per l'objecte que hi ha al davant i el pin d' eco recollirà els senyals reflectits per aquest. A continuació, fem servir el valor del temps necessari per calcular la distància de l'objecte per davant del sensor. Si voleu saber-ho