Circa il 71% della terra è coperto d'acqua, ma purtroppo solo il 2,5% è acqua potabile. Con l'aumento della popolazione, l'inquinamento e il cambiamento climatico, si prevede che entro il 2025 sperimenteremo una perenne penuria d'acqua. Da un lato ci sono già piccole controversie tra nazioni e stati per la condivisione dell'acqua del fiume, dall'altro noi come esseri umani sprechiamo molta acqua potabile a causa della nostra negligenza.
Potrebbe non sembrare grande la prima volta, ma se il tuo rubinetto gocciolava una goccia d'acqua una volta al secondo, ci vorrebbero solo circa cinque ore per sprecare un gallone d'acqua, che è abbastanza acqua per un essere umano medio per sopravvivere per due giorni. Quindi cosa si può fare per fermare questo? Come sempre la risposta, per questo, sta nel miglioramento della tecnologia. Se sostituiamo tutti i rubinetti manuali con uno smart che si apre e si chiude da solo automaticamente non solo possiamo risparmiare acqua ma anche avere uno stile di vita più sano poiché non dobbiamo azionare il rubinetto con le mani sporche. Quindi in questo progetto costruiremo un distributore automatico d'acqua usando Arduino e un'elettrovalvola che può darti automaticamente l'acqua quando un bicchiere viene posizionato vicino ad esso. Sembra fantastico! Quindi costruiamone uno…
Materiali richiesti
- Valvola solenoide
- Arduino Uno (qualsiasi versione)
- HCSR04 - Sensore a ultrasuoni
- MOSFET IRF540
- Resistore da 1k e 10k
- Breadboard
- Collegamento dei cavi
Concetto di lavoro
Il concetto alla base del distributore automatico d'acqua è molto semplice. Useremo un sensore a ultrasuoni HCSR04 per verificare se un oggetto come il vetro è posizionato prima del distributore. Verrà utilizzata un'elettrovalvola per controllare il flusso dell'acqua, che quando energizzata l'acqua uscirà e quando diseccitata l'acqua verrà interrotta. Quindi scriveremo un programma Arduino che controlla sempre se qualche oggetto è posizionato vicino al rubinetto, se sì allora il solenoide verrà acceso e aspetterà che l'oggetto venga rimosso, una volta rimosso l'oggetto il solenoide si spegnerà automaticamente chiudendo così il fornitura di acqua. Scopri di più sull'utilizzo del sensore a ultrasuoni con Arduino qui.
Schema elettrico
Di seguito è mostrato lo schema del circuito completo per l'erogatore d'acqua basato su Arduino
L'elettrovalvola utilizzata in questo progetto è una valvola a 12V con una corrente nominale massima di 1,2 A e una corrente nominale continua di 700 mA. Questo è quando la valvola è accesa, consumerà circa 700 mA per mantenere la valvola accesa. Come sappiamo un Arduino è una scheda di sviluppo che funziona con 5V e quindi abbiamo bisogno di un circuito di commutazione del driver per il solenoide per accenderlo e spegnerlo.
Il dispositivo di commutazione utilizzato in questo progetto è il MOSFET a canale N IRF540N. Ha i 3 pin Gate, Source e Drain dal pin 1 rispettivamente. Come mostrato nello schema del circuito, il terminale positivo del solenoide è alimentato con il pin Vin di Arduino. Perché useremo un adattatore da 12V per alimentare Arduino e quindi il pin Vin emetterà 12V che possono essere usati per controllare il solenoide. Il terminale negativo del solenoide è collegato a terra tramite i pin Source e Drain del MOSFET. Quindi il solenoide verrà alimentato solo se il MOSFET è acceso.
Il pin del gate del MOSFET viene utilizzato per accenderlo o spegnerlo. Rimarrà spento se il pin del gate è collegato a terra e si accenderà se viene applicata una tensione di gate. Per mantenere il MOSFET spento quando non viene applicata alcuna tensione al pin del gate, il pin del gate viene tirato a terra tramite un resistore da 10k. Il pin 12 di Arduino viene utilizzato per accendere o spegnere il MOSFET, quindi il pin D12 è collegato al pin del gate tramite una resistenza da 1K. Questa resistenza da 1K viene utilizzata per scopi di limitazione della corrente.
Il sensore a ultrasuoni è alimentato dai + 5V e dai pin di terra di Arduino. Il pin Echo e Trigger è collegato rispettivamente al pin 8 e al pin 9. Possiamo quindi programmare Arduino per utilizzare il sensore a ultrasuoni per misurare la distanza e accendere il MOSFET quando viene rilevato un oggetto. L'intero circuito è semplice e quindi può essere facilmente costruito su una breadboard. Il mio sembrava qualcosa di simile sotto dopo aver effettuato le connessioni.
Programmazione della scheda Arduino
Per questo progetto dobbiamo scrivere un programma che utilizzi il sensore ad ultrasuoni HCSR-04 per misurare la distanza dell'oggetto davanti ad esso. Quando la distanza è inferiore a 10 cm dobbiamo accendere il MOSFET e altrimenti dobbiamo spegnere il MOSFET. Useremo anche il LED di bordo collegato al pin 13 e lo alterneremo insieme al MOSFET in modo da poter garantire se il MOSFET è acceso o spento. Il programma completo per fare lo stesso è fornito alla fine di questa pagina. Subito sotto ho spiegato il programma suddividendolo in piccoli snippet significativi.
Il programma inizia con la definizione delle macro. Abbiamo il trigger e il pin di eco per il sensore a ultrasuoni e il pin di gate MOSFET e il LED come I / O per il nostro Arduino. Quindi abbiamo definito a quale pin questi saranno collegati. Nel nostro hardware abbiamo collegato i pin Echo e Trigger rispettivamente all'8 e al 9 ° pin digitale. Quindi il pin MOSFET è collegato al pin 12 e il LED integrato di default è collegato al pin 13. Definiamo lo stesso utilizzando le seguenti linee
#define trigger 9 #define echo 8 #define LED 13 #define MOSFET 12
All'interno della funzione di setup dichiariamo quali pin sono in ingresso e quali in uscita. Nel nostro hardware solo il pin Echo del sensore Ultrasonic (US) è il pin di ingresso e il resto sono tutti pin di uscita. Quindi usiamo la funzione pinMode di Arduino per specificare lo stesso come mostrato di seguito
pinMode (trigger, OUTPUT); pinMode (echo, INPUT); pinMode (LED, OUTPUT); pinMode (MOSFET, OUTPUT);
All'interno della funzione loop principale chiamiamo la funzione chiamata measure_distance (). Questa funzione utilizza il sensore US per misurare la distanza dell'oggetto davanti ad esso e aggiorna il valore alla variabile " distanza" . Per misurare la distanza utilizzando il sensore US, il perno del grilletto deve essere prima tenuto basso per due micro secondi e poi tenuto alto per dieci microsecondi e nuovamente tenuto basso per due micro secondi. Questo invierà nell'aria un'esplosione sonora di segnali ultrasonici che verranno riflessi dall'oggetto di fronte ad esso e il perno dell'eco raccoglierà i segnali riflessi da esso. Quindi usiamo il valore del tempo impiegato per calcolare la distanza dell'oggetto davanti al sensore. Se lo vuoi sapere