Práve je 05 Okt 2024, 07:39




Vytvoriť novú tému Odpovedať na tému  [ Počet príspevkov: 3 ] 
Monitor výšky hladiny vody v studni 
Autor Správa

Založený: 03 Dec 2018, 11:03
Príspevky: 6
Odoslať Monitor výšky hladiny vody v studni
Dnes by som rád predstavil projekt, ktorý sa zaujíma o monitorovanie výšky hladiny vody (alebo inej tekutiny) v studni ultrazvukovým senzorom.

Projekt monitoru výšky hladiny vody je typom projektu so záznamom a ukladaním dát, ktoré môžu byť použité pre rozšírenú štatistiku denného vývoja hladiny vody. Vďaka tomu je možné určiť mesiace v roku, kedy je v studniach nedostatok vody a opak, kedy je vody dostatok, alebo až nadbytok. Do projektu je možné integrovať aj rozšírené ovládanie výkonových prvkov - čerpadiel, vodárni, solenoidových ventilov, ktorými je možné zalievať záhradu a záhony - zavlažovať, alebo aj čerpať vodu a využívať ju ako úžitkovú na splachovanie, umývanie. Projekt zo základnej verzii využíval iba logovanie dát do MySQL databázy v pravidelných - niekoľko minútových intervaloch.

Pre záznam výšky hladiny vody (ale výšku aj inej veličiny, napríklad snehu, uhlia, dreva) som využil ultrazvukový senzor vzdialenosti HC-SR04, ktorý sa vyznačuje vysokou spoľahlivosťou a jednoduchým ovládaním a nízkou spotrebou. Dokáže merať vzdialenosť 3-450 centimetrov. Využíva ultrazvuk na frekvencii 40kHz s vysielacím pulzom o dĺžke 10 mikrosekúnd. Na základe času od prijatia odrazenej vlny je možné vzorcom vypočítať vzdialenosť objektu, od ktorého sa vlna odrazila.
Obrázok
Z popisu vyplýva, že je možné merať maximálne studňu s výškou 450cm. Senzor sa umiestni na hornú úroveň, najlepšie na stred studne. Aby boli merania čo najpresnejšie, vykoná sa celkovo 5 meraní, ktoré sa spriemerujú. Nakoľko je ale výsledok merania otočený - meria sa vzdialenosť od vrchu a nie od dna, je nutné výsledok odčítať od maximálnej výšky (450cm - alebo inej pri plytšej studni) a vytvoriť absolútnu hodnotu. Takto vieme určiť výšku vody v studni. Ak vieme priemer studne a aj výšku vodného stĺpca, vieme určiť aj litre vody v rozumnej miere.

Aby bolo možné projekt uspôsobiť na prenos rôznymi technológiami, vyhotovil som niekoľko zdrojových kódov, ktoré umožňujú prenos týmito technológiami a mikrokontrolérmi:
    Arduino + Ethernet (Wiznet W5100/Wiznet W5500)
    ESP8266 (Wemos D1, Wemos D1 mini, NodeMCU, Generic module) - WiFi
    ESP32 (Generic, devkit v1-v4, Lolin32) - WiFi
    (*) Sigfox Wisol - IoT (vyžaduje náročnejšiu prvotnú konfiguráciu + HTTPS callback)
    (*) NB-IoT
    (*) GSM
    * - akýkoľvek mikrokontróler
Všetky technológie umožňujú prenos do webového rozhrania, kde sa dáta spracujú, uložia sa do MySQL databázy a sú archivované pre rozsiahlejšiu štatistiku. Z Arduina s Ethernet shieldom sa vykoná HTTP request, ktorý predá dáta webovému rozhraniu. Pri využití ESP dosiek, alebo Sigfox modulu, či GSM, NB-IoT je možné vykonať HTTPS request, ktorým sa dáta do webového rozhrania odošlú.
Obrázok
Webové rozhranie využíva Google charts na reprezentáciu dát za 2 hodiny, 24 hodín, 7 dní a 30 dní v čiarových grafoch. S možnosťou zobrazenia grafu za navolený mesiac, či deň. Vďaka tomu je možné prezerať rozdiely medzi rokmi, mesiacmi a dňami a vyhodnocovať výdatnosť studne a aj to, či vplyvom rokov naberá na výdatnosti, alebo vysychá.
Obrázok
Súčasťou systému je aj real-time tabuľka, v ktorej sa automaticky zobrazia vždy najnovšie údaje s tendenciou hladiny vody. Pre dlhodobejšiu štatistiku a priemery sa na stránke využívajú Google budíkové rozprezentácie, ktoré vizualizujú maximá a minimá, priemery za 24 hodín / 7 dní / 30 dní. Login systém s možnosťou zmeny údajov je samozrejmosťou vrátane logovania IP adries, ktoré sa pripojili, alebo nepripojili do systému v dôsledku zadania zlých údajov.

Viac o projekte je možné nájsť na mojich stránkach: http://arduino.clanweb.eu/studna-voda.php


Naposledy upravil martinius96 dňa 02 Sep 2022, 21:07, celkovo upravené 1 krát.

03 Jún 2019, 01:24
Profil

Založený: 11 Feb 2008, 11:11
Príspevky: 586
Odoslať Re: Monitor výšky hladiny vody v studni
parada, este keby to komunikovalo s cerpadlom, bolo by to idealne.

_________________
PLANTAE - natural perception
https://plantae.sk


02 Sep 2019, 20:47
Profil

Založený: 03 Dec 2018, 11:03
Príspevky: 6
Odoslať Re: Monitor výšky hladiny vody v studni
Prešlo pár rokov, a aj projekt prešiel vývojom až do finálnej podoby a funkcionality, ktorá sa nezmenila už takmer rok.
Projekt podporoval mnoho mikrokontrolérov a prenosových technológii. Okrem Ethernetu a WiFi existovala aj podpora pre IoT siete, napríklad Sigfox.
Žiaľ v roku 2022 Sigfox zredukoval pokrytie Slovenska na minimum.

Pre ESP32 pribudli implementácie aj vo frameworku pre vývoj IoT aplikácii od Espressif Systems - ESP-IDF.
Sučasťou implementácie bolo aj využitie operačného systému reálneho času FreeRTOS a mechanizmus Queue pre blokovanie úloh (taskov).
Tým je zabezpečené, že prenos dát prebieha až po nameraní dát. Taktiež k ESP32 bol využití aj PHY Ethernet modul LAN8720 cez RMII rozhranie.
Senzorové uzly pôvodne vykonávali jedno meranie, avšak po testoch sa usúdilo, že je vhodné vykonávať 10 meraní a tie priemerovať, aby identická hladina neskákala po 1 až 2 cm...
Obrázok
Obrázok
Obrázok
Obrázok

Kompatibilný hardvér:
Obrázok

Obrázok

FreeRTOS - HTTPS variant, výpis na Serial Monitor:
Obrázok

Projekt je možné vyskúšať zdarma s vašim hardvérom na jednom z testovacích webových rozhraní na základe protokolu - HTTP alebo HTTPS.
Webové rozhranie je univerzálne a je možné použiť aj s inými mikrokontrolérmi ale aj inými senzormi, napríklad hydrostatickými, optickými či LiDAR.
Viac info na:
https://martinius96.github.io/hladinomer-studna-scripty/


02 Sep 2022, 21:06
Profil
Zobraziť príspevky za obdobie posledných:  Usporiadať podľa  
Vytvoriť novú tému Odpovedať na tému  [ Počet príspevkov: 3 ] 


Kto je prítomný

Používatelia prezerajúci si toto fórum: Žiadny registrovaný používateľ a 1 hosť.


Nemôžete zakladať nové témy v tomto fóre
Nemôžete odpovedať na témy v tomto fóre
Nemôžete upravovať svoje príspevky v tomto fóre
Nemôžete mazať svoje príspevky v tomto fóre
Nemôžete zasielať súbory v tomto fóre

Hľadať:
cron

[ rastliny ]       [ galéria ]       [ časopis ]       [ foto ]