SRF04를 사용한 전자동 수위 조절기

SRF04, L293D 및 PIC16F84A를 사용하는 완전 자동 수위 컨트롤러

자동 수위 조절기 소개

물탱크의 수위 모니터링 및 제어 거의 많은 주거 지역과 상업 지역에서 가장 중요한 작업 중 하나입니다. 대부분의 경우, 특히 주거용 건물의 경우 자동 수단을 사용할 수 없기 때문에 탱크의 수위를 자주 모니터링하는 것이 번거롭고 불편합니다. 사실, 물이 부족한 곳의 경우 물이 넘칠 경우 비용이 상당히 많이 듭니다.

위 문제에 대한 유일한 해결책은 수위를 자동으로 모니터링하고 제어하는 방법을 사용하는 것입니다. 거리 센서 사용, 전류 프로브 사용, 초음파 레인저 사용 등 많은 기술이 있지만 여기서는 초음파 레인저 사용에 중점을 둘 것입니다.

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수위 조절기의 시스템 개요

이 시스템은 일단 트리거되면 초음파 신호를 보내도록 탱크 상단에 배치된 초음파 거리 측정 센서로 구성됩니다. 탱크에 있는 물은 신호를 반사합니다. 센서는 이 신호를 수신하고 이 두 신호 사이에 걸리는 시간은 신호가 이동한 거리에 대한 추정치를 제공하므로 위에서부터 수위가 높아집니다.

여기서 마이크로컨트롤러는 초음파 레인저에 트리거 신호를 보내는 데 사용됩니다. 에코가 수신되면 두 펄스 사이의 시간 지연이 계산되며 이는 수위와 정비례합니다. 시간 지연은 타이머의 도움으로 계산되며, 펄스 수는 신호가 이동한 거리 또는 수위를 나타냅니다.

여기서 레인저는 탱크 상단에 위치하므로 탱크 상단의 수위를 고려하여 물의 흐름을 제어합니다. 예를 들어, 측정 범위가 0 ~ 1cm인 경우 탱크가 넘치고 마이크로 컨트롤러가 제어 신호를 보내 모터를 역방향으로 회전시켜 과도한 물을 제거합니다. '

범위가 2~5cm이면 탱크가 가득 차고 마이크로컨트롤러가 제어 신호를 보내 모터를 끕니다. 범위가 5cm 이상이면 탱크가 거의 비어 있고 마이크로 컨트롤러가 제어 신호를 보내 모터를 정방향으로 회전시킵니다.

자동 수위 조절기의 회로도

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그림 1:수위 조절기

부품 설명

회로 설계에 다음 구성 요소가 사용됩니다.

초음파 거리 측정기 SRF04
PIC 마이크로컨트롤러 PIC16F84A
모터 드라이버 L293D
DC 모터
1K 저항기 2개

각 구성요소에 대한 간략한 정보 제공

초음파 거리 측정기 SRF04 :

SRF04는 장애물을 쉽게 감지하기 위해 많은 로봇 애플리케이션에 사용되는 고품질 초음파 레인저입니다. 트리거하려면 10마이크로초 신호가 필요합니다.

그림 2:SRF04 초음파 거리 측정기

트리거되면 40KHz의 주파수에서 8개의 초음파 펄스를 전송하고 동시에 에코 라인을 HIGH로 올립니다. 반사 신호나 에코를 수신하면 에코 라인을 LOW로 낮춥니다.

따라서 에코 펄스의 폭은 신호가 이동한 거리, 즉 레인저에서 물체까지의 거리를 나타냅니다. 따라서 에코 라인은 폭이 물체까지의 거리에 비례하는 펄스입니다. 1cm의 경우 에코 펄스 폭은 58마이크로초입니다.

그림 3:SRF04 타이밍 다이어그램

PIC 마이크로컨트롤러 PIC16F84A:

그림 4:PIC 마이크로컨트롤러 PIC16F84A

단일 8비트 타이머(8비트 프로그래밍 가능 프리스케일러 포함)가 있는 CMOS 호환 8비트 18핀 플래시 마이크로컨트롤러입니다. 타이머 작동은 OPTION_REG, TMR0 및 INTCON 레지스터를 사용하여 제어됩니다. OPTION_REG는 5^번째 를 갖는 8비트 레지스터입니다. 비트(T0CS)는 필요한 타이머 또는 카운터 작동을 선택합니다.

비트를 설정하면 카운터 작동이 선택되고 지우면 타이머 작동이 선택됩니다. TMR0은 타이머 레지스터이고 INTCON은 5^번째 비트(T0IE)는 타이머 플래그를 나타냅니다. 즉, 타이머가 오버플로될 때 설정됩니다.

모터 드라이버 L293D:

그림 5:모터 드라이버 IC L293D

16핀 H 브리지 기반 DC 모터 드라이버 IC입니다. 그것은 두 개의 모터를 양방향으로 구동할 수 있는 능력을 가지고 있습니다. HIGH로 설정되면 IC 작동을 활성화하는 2개의 활성화 핀(Pin1 및 9)으로 구성됩니다. 기본적으로 마이크로 컨트롤러와 DC 모터 사이의 인터페이스 역할을 합니다. 4개의 입력 핀으로 구성되어 있습니다. 각 H-브리지 회로에 2개입니다. 아래는 모터 제어를 나타내는 표입니다.

IN1(핀 2)	IN2(핀 7)	EN1(핀 1)	모터 작동
높음	높음	높음	끄기
낮음	낮음	높음	끄기
높음	낮음	높음	켜기(시계 방향)
낮음	높음	높음	켜기(시계 반대 방향)
X	X	낮음	끄기

참고:SRF04는 TTL 호환 장치이고 PIC16F84A는 CMOS 호환 장치이므로 전압 레벨 변화를 보상하기 위해 1K 값의 풀업 저항을 사용하고 있습니다.

자동 수위 조절기의 작동 및 작동

프로그램은 마이크로컨트롤러에서 10마이크로초 펄스가 전송되어 초음파 레인저를 작동시키도록 작성되었습니다. 이것은 지연 기능을 사용하여 작성됩니다. 타이머 레지스터 TMR0은 10진수 값 200으로 로드되어 55카운트를 만듭니다.

SRF04의 출력인 에코 신호는 핀 RA4에서 수신됩니다(타이머 클록 핀, 따라서 타이머에 외부 클록 펄스를 제공함). 에코 신호가 HIGH에서 LOW로 전환되면 타이머가 활성화됩니다. 타이머가 카운트되면 인터럽트 플래그 비트 T0IE가 모니터링됩니다. 설정되면 타이머가 비활성화됩니다.

이 절차는 다른 에코 펄스 등에 대해 반복됩니다. 타이머가 동작하는 횟수를 계산하여 에코 펄스의 수를 나타냅니다. 각 에코 펄스는 58마이크로초이므로 1cm를 나타냅니다. 따라서 5개의 에코 펄스는 5cm를 나타냅니다. 정수로 저장된 이 카운트 값은 DC 모터를 제어하는 데 사용됩니다.

값이 2에서 5 사이이면 마이크로컨트롤러는 RB0 및 RB1 핀(각각 L293D의 IN1 및 IN2에 연결됨)에 HIGH 신호를 보내 모터를 끕니다. 값이 5에서 20 사이이면 마이크로 컨트롤러는 IN1에 HIGH 신호를 보내고 IN2에 LOW 신호를 보내 모터를 켜고 시계 방향으로 회전합니다. 값이 0에서 1 사이이면 마이크로 컨트롤러는 IN1에 LOW 신호를 보내고 IN2에 HIGH 신호를 보내 모터를 켜고 시계 반대 방향으로 회전시킵니다.

SRF04를 사용한 자동 수위 조절기의 장점

간단하고 편리한 시스템일 것입니다.
저비용 부품을 사용하기 때문에 저비용 시스템이 될 것입니다.
자동 기술을 사용하면 수동 수단을 사용하여 수위를 제어할 때 직면하는 장애물을 제거할 수 있습니다.
기계 부품을 사용하지 않기 때문에 기계적 마모나 부식의 위험이 없습니다.

자동 수위 조절기의 단점

초음파 거리 측정기 SRF04는 많은 전자 장치의 사용으로 인해 감쇠될 수 있으므로 적절하게 절연되어야 합니다.
이 시스템은 센서와 액추에이터가 서로 가깝게 배치되어야 하도록 설계되었습니다. 평신도의 말로는이 제어 시스템은 물 탱크가 워터 펌프에 가까운 곳을위한 것입니다. 따라서 수중 펌프를 사용하고 물탱크가 옥상에 있는 많은 건물의 경우 이 자동 수위 조절 시스템 쓸 수 없다. 단, 통신회로를 이용하여 수정할 수 있다.

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