WiFi Oil Tank Monitor: 6 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:37

Det finns flera sätt att kontrollera hur mycket bränsle som finns kvar i oljetanken. Det enklaste sättet är att använda en oljesticka, mycket exakt men inte särskilt kul en kall vinterdag. Vissa tankar är utrustade med ett siktrör, vilket återigen ger en direkt indikation på oljenivån men röret gulnar med åldern vilket gör läsningen svår. Ännu värre kan de vara en orsak till oljeläckage om de inte isoleras. En annan typ av mätare använder en flottör som driver en urtavla. Inte särskilt noggrann och mekanismen kan ta sig över tiden.

De med djupa fickor kan köpa en fjärrsensor som kan ses inuti huset. En batteridriven sensor, vanligtvis ultraljud, överför oljedjupet till en mottagare i huset. En fristående nätdriven mottagare kan användas för att se oljenivån eller mottagaren kan vara ansluten till internet för fjärrövervakning. Vad som behövs är en batteridriven WiFi-ansluten sensor som kan övervaka tanken i flera år i taget och skicka e -postpåminnelser när oljenivån blir låg. En sådan anordning beskrivs i denna instruktionsbok. En sensor mäter oljedjupet genom att ta reda på hur lång tid det tar för ljuset att reflektera tillbaka från oljeytan. Varannan timme undersöker en ESP8266 -modul sensorn och överför data till internet. Den kostnadsfria ThingSpeak -tjänsten används för att visa oljenivån och skicka ett påminnelsemail när oljenivån är låg.

Tillbehör

De viktigaste komponenterna som används i detta projekt listas nedan. Det dyraste objektet är djupgivaren, en VL53L1X -modul som finns online för cirka $ 6. Var försiktig så att du inte väljer den tidigare generationen VL53L0X, även om den är billigare, den har sämre prestanda och kräver annan programvara. Den andra nyckelposten är ESP8266 -modulen. Versionerna med inbyggda spänningsregulatorer och USB -gränssnitt är förvisso lättare att använda men till en högre standbyström, inte idealisk för batteridrift. Istället används den grundläggande ESP-07-modulen med möjlighet till en extern antenn för extra räckvidd. Komponenterna som används i detta projekt är:

• AA batterihållare
• VL53L1X intervallmodul
• BAT43 Shottky -diod
• 2N2222 transistor eller liknande
• 100nF kondensator
• 2 x 5k motstånd
• 1 x 1k motstånd
• 2 x 470 Ohm motstånd
• FT232RL seriell adaptermodul
• AA -storlek litiumtionylkloridbatteri
• ESP-07 mikrokontroller modul
• Diverse, tråd, låda etc.

Steg 1: Val av sensor

Ultraljudssensorer används vanligtvis för mätning av oljenivå både kommersiellt och i DIY -projekt. Den lätt tillgängliga ultraljud HC-SR04 eller den nyare HS-100 används ofta i hemmagjorda bildskärmar till en kostnad av cirka $ 1 eller så. De fungerade bra på bänken men gav slumpmässiga avläsningar när de pekade ner i oljetankens ventilationsrör för att hitta oljeytan. Detta berodde troligen på reflektioner från de olika ytorna i ståltanken, en plasttank kan fungera bättre. Som ett alternativ, provades en VL53L1X Time of Flight optisk sensor istället. Avläsningarna från tanken var mycket mer stabila och därför förföljdes denna typ av sensor som alternativet. Databladet för VL53L1X ger information om upplösningen för denna sensor under olika mätförhållanden, se bilden. Att använda en provtagningstid på 200 ms ger en upplösning på några mm. Utan tvekan har databladnumren tagits under bästa möjliga laboratorieförhållanden och därför fick sensorn ett snabbt test för att kontrollera upplösningen. Sensorn placerades över oljetankens avluftningsrör och några tusen avläsningar loggades med en tidsbudget på 200 ms. En fördelningsdiagram över avläsningarna i tanken bekräftar att denna sensor kan mäta oljenivån med en upplösning på cirka +/- 2 mm. Över längre tidsperiod finns det en daglig trend där oljenivån sjunker med några mm över natten och återhämtar sig under dagen. Den mest troliga orsaken är att oljan drar ihop sig när den svalnat över natten och expanderar igen under dagtidens värme. Kanske är historien om att köpa olja i volym på en kall dag trots allt sann.

Steg 2: Kretsdiagram

Kretsschemat visar hur ESP-07-modulen är ansluten till VL53L1X. En FT242 USB-adapter är tillfälligt ansluten till ESP-07 för att ladda upp programvaran och kontrollera funktionen. När ESP-07 försätts i djup sömn sjunker strömmen till cirka 20 uA, en väckningssignal återställer enheten via dioden. Det är möjligt att sätta sensorn i beredskap med XSHUT-stiftet men det visade sig vara lättare att driva sensorn på och av med en transistor. När ESP-07 vaknar startas sensorn och stängs sedan av när en avläsning har tagits. Detta har också fördelen att eliminera VL53L1X -standbyströmmen. När det gäller att ladda upp ett nytt program behöver ett 5k -motstånd hålla mellan mark och GPIO0 när enheten startas för att gå in i blixtläge. När du har laddat upp koden, slå på och stäng av enheten för att köra normalt.

Steg 3: Batteriström

Ett enda litium-tionylklorid (Li-SOCI2) batteri i AA-storlek används för att driva detta projekt. Om du söker på internet bör du hitta leverantörer av denna typ av batteri för så lite som $ 2 styck. Den stora fördelen med dessa batterier är den stabila 3,6V under batteriets livslängd, perfekt för att driva ESP8266 -chipet utan att behöva extra spänningsreglering. En tank med eldningsolja håller i många månader och därför behöver oljenivån bara kontrolleras några gånger om högst dag. Mätningar på en färdig bildskärm gav en djup sömnström på 22uA. Spänningsvågformen över ett 0,5 Ohm -motstånd i batterikretsen indikerade en genomsnittlig ström på 75 mA under 6,9 sekunder när den var vaken. Över ett år kommer kretsen att använda 193 mAh i viloläge. Om oljenivåmätningar görs var 7: e timme används 180 mAh varje år. På grundval av detta kommer ett 2600 mAh batteri att hålla i 6 år.

Steg 4: Programvara

Pololu Arduino VL53L1X -biblioteket används för att initialisera avståndssensorn och komma åt avståndsmätningarna. Kod för att skicka data till ThingSpeak kommer från deras exempel på fuktsensor och lite extra kod driver transistorn som driver sensorn. ESP8266 kan bara sova djupt i upp till 70 minuter och väcka sig själv. Vägen runt detta problem är att låta chippet vakna och omedelbart sätta det i viloläge, så att antalet räknas i minnet. När skärmen ansluter till ditt WiFi -nätverk måste du inkludera ditt WiFi SSID och lösenord i koden. Om du använder ThingSpeak lägger du till din API -kod. Arduino -skissen för uppladdning bifogas i textfilen. Det kommer att behöva kopieras till din Arduino IDE. Innan koden blinkar, anslut GPIO0 till marken via ett 5k-motstånd innan du startar. Koden för anslutning av ESP-07 till WiFI-nätverket används ofta i andra projekt. I detta fall behövdes mycket längre tid i anslutningsslingan för att kontrollera att en anslutning gjordes. Cirka 500 ms används i allmänhet men 5000 ms krävdes i denna WiFi -installation, värt att justera om det finns anslutningsproblem. Detaljer om hur du tar emot e -postpåminnelser från ThingSpeak beskrivs i Water Softener Salt Monitor Instructable.

Steg 5: Montering

Komponenterna för bildskärmen är anslutna”fågelbo” -stilen runt ESP-07-modulen, som rymmer allt som kan bli kort. Modulen skadas lätt av för mycket värme och därför behöver dessa anslutningar lödas en gång och snabbt. Monitorn monteras i två steg. Först och främst kopplas sensorn och ESP-07 ihop med en tillfällig USB-adapter för att programmera ESP-07 med Arduino IDE. Om du använder en kort vilotid på 10 sekunder visas snart om chipet ansluter till WiFi -nätverket och skickar avläsningar till ThingSpeak. När allt fungerar korrekt omprogrammeras chippet med önskade sömntider. Den röda lysdioden ska lyftas bort från modulen för att minimera strömförbrukningen. Om en extern antenn är ansluten måste den keramiska antennlänken också tas bort. Använd inte chipet utan antenn, strömmen steker chipet istället för att gå ut i rymden. Det andra steget handlar om att ta bort USB -adaptern och montera komponenterna i en låda. VL53L1X -modulen monterades inuti tankens ventilationslock med två nylon avlägsna distanser. Se till att sensorn har fri sikt över oljeytan, inga löv, spindelnät eller spindlar i vägen. Håll också anslutningskabeln långt borta från sensorn för att förhindra falska reflektioner.

Steg 6: Installation

Ventilationslocket sätts tillbaka på oljetanken och ser till att den är jämn och att det inte finns några hinder från sensorn mot oljeytan. Monitorn är monterad bredvid ventilen, små magneter användes för att hålla lådan på plats. Detta fungerar inte med plasttankar! Luta dig nu tillbaka och kontrollera oljenivån från ditt hem.

Klicka för att se min oljetanknivå.