آموزش ساخت مدار تشخیص سطح آب مخزن با سنسور Water Level Sensor

برای مدیریت انواع دستگاه‌ها نیاز به سنسورهای مختلفی داریم. مخازن ذخیره سازی در مکان‌های مختلفی قرار دارند. از جمله مصارف خانگی و صنعتی حتی در ساختمان‌های مختلف مورد استفاده هستند. کاربری مخازن آب خانگی برای ذخیره مصرف روزانه و… می‌تواند باشد. یا اینکه در اینترنت اشیاء IoT برای مدیریت گلدان‌ها به صورت هوشمند نیازمند استفاده از یک مخزن آب برای آبیاری می‌باشد. از اینرو برای مدیریت سطح آب مخزن نیاز به سنسور می‌باشد. با انواع سنسورها میتوان این کار را انجام داد. در این آموزش از سنسور تشخیص سطح آب با برد آردوینو برای مدیریت مخزن استفاده می‌کنیم. در ادامه این آموزش با مرجع تخصصی آردوینو به زبان فارسی، دیجی اسپارک همراه باشید.

 

---

سنسور تشخیص سطح آب

---

سنسور تشخیص سطح آب از جمله سنسورهای بیومتریک است که توانایی تشخیص سطح آب را دارد. ولتاژ کاری سنسور ۵ ولت DC است. جریان کاری سنسور تشخیص سطح آب کمتر از ۲۰ میلی آمپر می‌باشد. نوع سنسور آب آنالوگ است و با تمامی میکروکنترل‌ها قابل راه اندازی خواهد بود. محدوده تشخیص این سنسور ۱۶mm * 44mm می‌باشد. دمای کاری سنسور تشخیص سطح آب ۱۰ تا ۳۰ درجه سانتی گراد و رطوبت هم بین ۱۰% تا ۹۰% می‌باشد. وزن سنسور در حدود ۳ گرم است. ابعاد سنسور تشخیص آب ۶۵ * ۲۰ * ۸ میلی متر می‌باشد. سنسور تشخیص سطح آب دارای سه پایه به ترتیب سیگنال (آنالوگ), GND, Vcc می‌باشد. سنسور تشخیص سطح آب، قابلیت راه اندازی آن بسیار ساده و سبک وزن است. این سنسور دارای ۱۰ خطوط موازی بر روی خود است که میزان قطرات آب قرار گرفته شده بر روی سنسور را تشخیص می‌دهد.

 

---

هدف از آموزش تشخیص سطح آب

---

در این آمورش با استفاده از سنسور نشخیص سطح آب میزان سطح آب را اندازه گیری خواهیم کرد. سه بازه متفاوت برای سنسور در نظر خواهیم گرفت. سنسور با تشخیص هر یک از این سه بازه تغییرات متفاوتی در خروجی ایجاد خواهد کرد. در بازه اول نیاز به پرشدن مخزن می‌باشد. ال ای دی سبز روشن می‌شود. در بازه دوم حد وسط و ال ای دی آبی روشن میشود. در بازه سوم که حالت بحرانی است و ال ای دی قرمز روشن شده و باعث خواموش شدن پمپ می‌شود.

 

---

سرو موتور MG90S

---

سرو موتور MG90S دارای دنده و گیربکس فلزی است.  شافت خروجی سرو موتور MG90S Servo Motor دارای ۱۸۰ درجه قابلیت چرخش  ( ۹۰ درجه در هر طرف) دارد. سرو موتور MG90 کوچک و سبک وزن با قدرت خروجی بالا است. برای راه اندازی این سرو موتور می‌توانید از کتابخانه‌هایی که برای سرو تعریف شده است، به راحتی استفاده کنید. وزن این سرو ۱۳٫۴ گرم است. ابعاد سرو موتور MG90S در حدود ۲۲٫۵ * ۱۲ * ۳۵٫۵ میلی‌متر می‌باشد. گشتاور سرو ۱٫۸ kgf.cm در ولتاژ ۴٫۸ و ۲٫۲ kfg.cm در ولتاژ ۶ ولت DC است. سرعت عمل سرو موتور در ولتاژ ۴٫۸ ۰٫۱ ثانیه در ۶۰ درجه و در ولتاژ ۶ ولت ۰٫۰۸ ثانیه در ۶۰ درجه می‌باشد. ولتاژ کاری سرو موتور بین ۴٫۸ تا ۶ ولت DC است. سرو موتور دارای سه پایه زرد یا همان سیگنال، قرمز یا همان VCC, مشکی یا همان GND می‌باشد.

 

---

ال ای دی اوال Oval LED

---

ال ای دی Oval در مقایسه با سایر ال ای دی‌های نور بسیار واضح و شفاف با زوایه دید بیشتری دارد. همچنین ظاهر این نوع ال ای دی ها متفاوت است. اوال Oval در انگلیسی به معنای بیضی می‌باشد. ولتاژ مورد نیاز برای ال ای دی اوال Oval از ۳ تا ۳٫۲ ولت DC است. این ال ای دی دارای طول موج ۴۲۶ تا ۴۶۵ نانومتر است. همچنین دارای شدت نور ۶۰۰ تا ۸۰۰ MCD می‌باشد. جریان کاری این ال ای دی ۱۵ تا ۲۰ میلی متر است.

 

---

فراخوانی کتابخانه آردوینو

---

در این آموزش برای راه اندازی سرو موتور نیاز به فراخوانی کتابخانه آن خواهیم داشت. لینک دانلود کتابخانه سرو Servo در صفحه محصول سرو موتور MG90S قرار داده شده است. بر روی لینک کلیک کرده و وارد قسمت دانلود شوید. سپس کتابخانه را دانلود کرده و در مسیر نصب آردوینو Arduino کپی کنید. چنانچه شیوه نصب کتابخانه در آردوینو را نمی‌دانید. به پستآموزش نصب کتابخانه در نرم افزار آردوینو مراجعه کنید. اگر هم شیوه نصب و راه اندازی نرم افزار آردوینو را نمی‌دانید. به آموزش کار با برد آردوینو و نصب نرم افزار آردوینو Arduino IDE مراجعه کنید.

 

---

اتصالات آردوینو

---

• پایه سیگنال آنالوگ سنسور تشخیص سطح آب را به پایه A1 آردوینو اتصال دهید.
• پایه VCC سنسور تشخیص سطح آب را به پایه ۵ ولت آردوینو اتصال دهید.
• پایه GND سنسور تشخیص سطح آب را به پایه GND آردوینو اتصال دهید.
• پایه سیگنال سرو موتور MG90S را به پایه ۱۰ آردوینو اتصال دهید.
• پایه VCC سرو موتور MG90S را به پایه ۵ ولت آردوینو اتصال دهید.
• پایه GND سرو موتور MG90S را به پایه GND آردوینو اتصال دهید.
• ال ای دی ها را به ترتیب به پایه ۵، ۶، ۷ دیجیتال آردوینو اتصال دهید.

 

 

---

کد آردوینو تشخیص سطح آب

---

 

#include <Servo.h> // فراخوانی کتابخانه سرو 
int watersensor = A1;  // انتخاب پایه A1 به عنوان پایه سنسور آب
int GreenLED = 5;      // انتخاب پایه ۵ برای ال ای دی 
int BlueLED = 6;      // انتخاب پایه ۶ برای ال ای دی 
int RedLED = 7;      // انتخاب پایه ۷ برای ال ای دی
int sensorValue = 0; // تعریف متغیر برای ذخیره دیتای دریافت شده از سنسور آب
int servoPin = 10; // انتخاب پایه ۱۰ برای اتصال به سرو موتور 
Servo Lock;  // تعریف یک متغیر برای سرو 


void setup() {
  Serial.begin(9600); // سریال مانیتور را روی بادریت ۹۶۰۰ تنظیم کنید
  pinMode(GreenLED, OUTPUT);  //  تعریف ال ای دی به عنوان خروجی 
  pinMode(BlueLED, OUTPUT);  // تعریف ال ای دی به عنوان خروجی 
  pinMode(RedLED, OUTPUT);  // تعریف ال ای دی به عنوان خروجی 
 
  Lock.attach(servoPin);// فرمان به سرو موتور
  pinMode(servoPin, OUTPUT); 
  // تعریف سرو موتور به عنوان خروجی 
   
  
  Lock.write(90); // تعریف حرکت اول سرو 
}

void loop() {
sensorValue = analogRead(watersensor); // خواندن دیتا از سنسور
  //ارسال دیتای دریافتی از سرو و نمایش آن بر روی سریال مانیتور

  if (sensorValue <= 0) {
    
    Serial.println("Water level: 0mm - No water");
  }
  else if (sensorValue > 0 && sensorValue <= 223) {
    
    Serial.println("Water level:0-5mm");
    Lock.write(0);
  }
  else if (sensorValue > 223 && sensorValue <= 251) {
    
    Serial.println("Water level: 5-10mm");
  }
  else if (sensorValue > 251 && sensorValue <= 277) {
    
    Serial.println("Water level: 10-15mm");
    digitalWrite(GreenLED, HIGH);  // روشن شدن ال ای دی 
   
  }
  else if (sensorValue > 277 && sensorValue <= 294) {
    
    digitalWrite(GreenLED, HIGH);
    Serial.println("Water level: 15-20mm");
  }
  else if (sensorValue > 294 && sensorValue <= 311) {
    
    Serial.println("Water level: 20-25mm");
    digitalWrite(GreenLED, LOW);// خاموش شدن ال ای دی
    digitalWrite(BlueLED, HIGH);  // روشن شدن ال ای دی
    
  }
  else if (sensorValue > 311 && sensorValue <= 314) {
    
    digitalWrite(BlueLED, HIGH);
    Serial.println("Water level: 25-30mm");
  }
  else if (sensorValue > 314 && sensorValue <= 323) {
   
    digitalWrite(BlueLED, HIGH);
    Serial.println("Water level: 30-35mm");
  }
  else if (sensorValue > 323) {
    digitalWrite(BlueLED, LOW); // خاموش شدن ال ای دی
    digitalWrite(RedLED, HIGH);  // روشن شدن ال ای دی
    
    Serial.println("Water level: 35-40mm");
    Lock.write(90); // تغییر زاویه حرکت سرو به ۹۰
  }
  delay(500); // تعریف تاخیر
  
  digitalWrite(RedLED, LOW); //خاموش شدن ال ای دی
  Lock.write(0); // بازگشت سرو به زاویه اولیه 
  digitalWrite(BlueLED, LOW);  // خاموش شدن ال ای دی
  digitalWrite(GreenLED, LOW);  // خاموش شدن ال ای دی
}

 

---

تحلیل کد آردوینو سنسور آب

---

کد را از طریق کلیدهای میانبری که برای انتقال کدها در نظر گرفته شده است، به نرم افزار آردوینو Arduino منتقل کنید. سپس طبق اتصالات گفته شده در متن آموزش اتصالات را انجام و کد را کامپایل کنید.

 

---

تعیین سطح تشخیص آب توسط سنسور

---

در این آموزش سه سطح متفاوت برای سنسور تشخیص آب Water Level Sensor در نظر گرفته شده است. سطح اول، سطح دوم و سطح سوم که در هر کدام شروط متفاوتی در نظر گرفته‌ایم.

سطح آب = صفر، Water level: 0mm

در این حالت سنسور تشخیص آب بیرون از سطح آب قرار گرفته و در واقع تغییرات سنسور ثابت خواهد بود. در این حالت در سریال مانیتور عبارت زیر نشان داده خواهد شد:

Water level: 0mm - No water

سطح آب Water level: 15-20mm

در این حالت اگر سنسور، میزان سطح آب را بین ۱۵ تا ۲۰ میلی متر تشخیص دهد، ال ای دی سبز Green به عنوان خروجی فعال شده و در سریال مانیتور عبارت زیر نمایش داده خواهد شد:

Water level: 20-25mm

سطح آب Water level: 30-35mm

در این حالت اگر سنسور، میزان سطح آب را بین ۳۰ تا ۳۵ میلی متر تشخیص دهد، ال ای دی آبی Blue به عنوان خروجی فعال شده و در سریال مانیتور عبارت زیر نمایش داده خواهد شد:

Water level: 30-35mm

سطح آب Water level: 35-40mm

در این حالت اگر سنسور، میزان سطح آب را بین ۳۵ تا ۴۰ میلی متر تشخیص دهد، ال ای دی قرمز Red به عنوان خروجی فعال شده و در سریال مانیتور عبارت زیر نمایش داده خواهد شد:

Water level: 35-40mm

پس از رسیدن سطح آب به ۳۵ تا ۴۰ میلی متر، ال ای دی قرمز Red روشن و سرو موتور Servo Motor در زوایه ۹۰ درجه حرکت خواهد کرد. سپس پس از ۵ ثانیه ال ای دی قرمز خاموش شده و سرو موتور Servo Motor به مکان اول خود بازخواهد گشت.

 

---

وسایل مورد نیاز

---

شیلد پروتوتایپ آردوینو Arduino Proto Type Shield

سنسور تشخیص سطح آب Water Level Sensor

سرو موتور MG90S دارای دنده و گیربکس فلزی

برد آردوینو Arduino UNO R3

کابل فلت نری به مادگی

ال ای دی اوال Oval

کابل مخصوص بردبورد

 

 

چنانچه در مراحل راه اندازی و انجام این پروژه با مشکل مواجه شدید، بدون هیچ نگرانی در انتهای همین پست، به صورت ثبت نظر سوالتان را مطرح کنید. من در سریع‌ترین زمان ممکن پاسخ رفع مشکل شما را خواهم داد. همچنین اگر ایرادی در کدها و یا مراحل اجرایی وجود دارند می‌توانید از همین طریق اطلاع رسانی کنید.

 

پروژه

طی چند قسمت قبلی که طرح پروژه را پیاده سازی کردیم، با استقبال شما کاربران مواجه شدیم. در این سری برای اینکه گستره بیشتری از افراد بتوانند فرصت استفاده از بن خرید را داشته باشند؛ روال دیگری را در پیش گرفتیم. در این روش تصمیم گرفته‌ایم به ۱۰ نفر از کاربران بن خرید ارایه شود. برای دریافت بن خرید از دانشجو کیت، کاربران بایستی با استفاده از وسایل این آموزش، پروژه را اجرا کرده و بسته به خلاقیت، مدار جدیدی ایجاد کنید. مثلا همین پروژه تشخیص آب را تغییرات ساده‌ای داده و به پمپ آب فرمان دهید. سپس از اجرای کار فیلم گرفته و در شبکه‌های اجتماعی از جمله آپارات و اینستگرام، با هشتگ  دیجی_اسپارک و  دانشجوکیت و  digispark  و  daneshjookit منتشر کنند. سپس از طریق بخش نظرات در ادامه همین آموزش، جهت دریافت بن خرید ارسال رایگان از دانشجو کیت، لینک را ارسال کنید.

 

 

در پایان نظرات و پیشنهادات خود را با ما درمیان بگذارید و با اشتراک گذاری این آموزش در شبکه های اجتماعی , از وبسایت دیجی اسپارک حمایت کنید.