Czujnik poziomu wody DIY - nieoczekiwane działanie

[ebucior]

Witam,

jestem zupełnie zielony, niedługo po kursie elektroniki, jaki odbyłem na Forbot, natchniony zdobytą wiedzą postanowiłem zrobić swój pierwszy projekt (trochę posiłkując się też internetem).

Chciałem zrobić czujnik poziomu wody, który pokazywałby na diodach jaki poz iom w zbiorniku osiągnęła woda. Mój zbiornik ma utrudniony dostęp - jedynie przez rurkę PCV o średnicy 3/4 cala. W zasadzie jest to dolna część skrzyni w której rosną rośliny. Wodę wlewam na dno i stamtąd podsiąka do gleby nawadniając całość. Nie mogłem znaleźć niczego co byłoby w miarę niedrogie, umożliwiało wprowadzeni przez rurkę 3/4 cala i jeszcze spełniało moje wymagania.

W założeniu miało to wyglądać następująco (załączam też schemat): 4 diody LED (LED2 - LED 5) miały wskazywać 4 poziomy wody, a dodatkowo jedna (LED1) wskazuje, że układ jest pod napięciem. Przewód "Common" miał być cały czas zanurzony w wodzie (najniższe położenie), a kolejne, połączone z bazami tranzystorów miały znajdować się coraz wyżej i w miarę podnoszenia się poziomu wody włączać poszczególne diody. Stabilizator napięcia podłączony do diody zielonej (LED4) miał w przyszłości posłużyć do wyprowadzenia sygnału do Arduino (małe marzenie na przyszłość ,ale na tej funkcji bardzo mi zależy). Całość planowałem zasilać (przynajmniej na początku) baterią 9V. 

Na płytce stykowej całość działała dobrze, więc zlutowałem układ na płytce uniwersalnej (pierwsze lutowanie w życiu, ale wyszło)- pierwsze testy wypadły pomyślnie. Zanurzałem po prostu kolejne przewody w szklance a diody zapalały się i gasły po wyjęciu przewodu. Przykleiłem następnie przewody do plastikowej płytki i wsunąłem do mojego zbiornika. W miarę podnoszenia się poziomu wody zapalały się kolejne diody. Woda powoli opadała wsiąkając w glebę, ale diody nie gasły całkowicie. Założyłem, że na powierzchni plastiku pozostaje cienka warstwa wody, która umożliwia przewodzenie i kilka razy zmodyfikowałem projekt części wsuwanej do zbiornika (odsunąłem niezaizolowane części przewodów od powierzchni plastiku). Niestety w dalszym ciągu przy dłuższym zanurzeniu diody nie gasły całkowicie - żarzyły się (szczególnie fioletowa i czerwona).

Używanie baterii stało się nieekonomiczne, bo wyczerpywały się po 2-4 dniach, więc kupiłem najprostszy zasilacz, w którym mogłem ustawić napięcie 9 V (tabliczka znamionowa podaje prąd wyjściowy 600mA). W tym momencie po podłączeniu okazało się, że nawet bez zanurzenia cały czas żarzą się diody: fioletowa i czerwona (ta druga słabiej). 

Przy okazji odkryłem, ze dotknięcie dowolnego przewodu (podłączonego do bazy) powoduje włączenie odpowiadającej mu diody. W niektórych przypadkach nawet dotknięcie zaizolowanej części. Stworzyłem więc "klawisze indukcyjne" wbrew zamierzeniom.

Czy mój projekt da się jakoś uratować? Bardzo proszę o pomoc i sugestie - być może zrobiłem jakiś głupi błąd, który dla kogoś bardziej zaawansowanego jest oczywisty, a dla mnie niedostrzegalny.

2019.04.28 schemat Water level indicator.pdf

Pozdrawiam

Ernest

[RFM]

Bazy tranzystorów "wiszą" w powietrzu, przewody działają jak antena dlatego nieprzewidziane zachowanie. Można to poprawić ale pojawią się inne kłopoty jak korozja spowodowana elektrolizą. Można dać na elektrody przebieg przemienny ale to tylko tylko wydłuży czas po którym elektrody skorodują. Można próbować mierzyć z małym wypełnieniem ale w tym przypadku, najlepszy wydaje się pomiar odległości do lustra wody np ultradźwiękami albo pomiar pojemności elektrod zanurzonych w wodzie.

[ebucior]

Dziękuję za odpowiedź.

Na razie nie planowałem podłączać układu do żadnego kontrolera typu Arduino, bo (jeszcze) nie wiem jak go skonfigurować. Diody miały być łatwym wskaźnikiem, czy jeszcze dolewać wody, czy już nie. Dopiero później chciałem ten układ wykorzystać przy automatyzacji podlewania (miał odcinać dopływ wody po osiągnięciu odpowiedniego poziomu).

Przy ultradźwiękach podejrzewam, że problemem może być wąska rurka PCV (3/4") - raczej nie zmieszczę obok siebie nadajnika i odbiornika (chyba, że się mylę, ale w przystępnych cenach widziałem dosyć szerokie moduły). Jeśli coś takiego istnieje w niezbyt wysokiej cenie (potrzebuję kilku takich czujników), to chętnie tego użyję. Niestety widziałem takie podzespoły w cenach ok. 50 zł i więcej, a nie planuję wydać na jeden więcej niż kilkanaście do 20-kilku złotych.

Jeśli pogodzić się z elektrolizą (przewody mogę wymienić co jakiś czas), to w jaki sposób mogę pozbyć się "żarzenia" diod? Chodzi mi w zasadzie o to, aby podczas dolewania wody wiedzieć, kiedy osiągnie ona odpowiedni poziom i widzieć później, że jej poziom opadł. Włączanie układu tylko na czas dolewania wody też powinno zmniejszyć stopień elektrolizy - układ nie musi działa całą dobę. Na początku tak było, bo chciałem kontrolować, czy "coś" się zmienia w prototypie.

 

[RFM]

26 minut temu, ebucior napisał:

Przy ultradźwiękach podejrzewam, że problemem może być wąska rurka PCV (3/4") - raczej nie zmieszczę obok siebie nadajnika i odbiornika

Jeden przetwornik może być zarówno nadajnikiem jak i odbiornikiem.

27 minut temu, ebucior napisał:

Niestety widziałem takie podzespoły w cenach ok. 50 zł i więcej, a nie planuję wydać na jeden więcej niż kilkanaście do 20-kilku złotych.

Prototypowanie kosztuje i tego nie zmienisz. Gotowy czujnik kosztuje przykładowo 20 zł, zbudowanie działającego prototypu przykładowo 1000zł

28 minut temu, ebucior napisał:

w jaki sposób mogę pozbyć się "żarzenia" diod?

Rezystor włączony w bazę tranzystora.

[Polecacz 101]

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

[ebucior]

Cytat

Rezystor włączony w bazę tranzystora.

Dziękuję za podpowiedź - wypróbuję rezystor.

Cytat

Jeden przetwornik może być zarówno nadajnikiem jak i odbiornikiem.

Czy mógłbym prosić o przykład takiego podzespołu. W sieci znajduję przede wszystkim czujniki do samochodu,  a podejrzewam, że do Arduino może nie pasować.

Ewentualnie coś takiego: 

https://www.aliexpress.com/item/32591345752.html?spm=a2g0o.productlist.0.0.b90b164d1SfzO4&s=p&algo_pvid=0dce924e-e11f-41d0-a27e-a3f403666fe5&algo_expid=0dce924e-e11f-41d0-a27e-a3f403666fe5-6&btsid=c8c5f7f7-7bc5-4435-beb2-205291f7e7a0&ws_ab_test=searchweb0_0,searchweb201602_7,searchweb201603_52

,ale i tutaj średnica jest większa niż moja dopuszczalna 3/4 cala (19 mm)

[Treker (Damian Szymański)]

@ebucior proszę, oto przykłady:

• https://www.tme.eu/pl/katalog/czujniki-odleglosci/61fc6e81ffbc33d8c829378eeb323523.html
• https://www.tme.eu/pl/details/df-sen0005/czujniki-odleglosci/dfrobot/sen0005/

[ebucior]

@Treker Bardzo dziękuję.

Jak na mój budżetowy projekt doniczkowy to mocno zwiększa budżet;)

To chyba rozwiewa moje złudzenia.

 

[ethanak]

A naprawdę nie możesz spróbować podłączenia bazy tranzystora przez opornik do masy? Biorąc pod uwagę to, że oporniki kosztują w okolicach grosza nie jest to jakiś specjalny wydatek...

Przypominam, że podobny (w dodatku działający) układ był opisywany w "Nowoczesnych zabawkach" gdzieś w okolicy 1970... coś się od tego czasu zmieniło?

[ebucior]

@ethanak Niestety nie znam tej książki. Pewnie dlatego odkrywam Amerykę na nowo (czy jest gdzieś dostępna do poczytania online?).

Czy modyfikacja, którą zaproponowałeś powinna wyglądać tak jak na schemacie, który załączam, czyli baza jest uziemiona przez rezystor, a jednocześnie przewód od niej wyprowadzony biegnie do lustra wody? Oczywiście przy każdej bazie - z wyprowadzeniami do niskiego, średniego, wysokiego stanu i zbyt wysokiego (jak na schemacie)

W pierwszym odruchu myślałem, że trzeba będzie zamontować rezystor na wyprowadzeniu bazy w kierunku lustra wody (bez doprowadzenia do masy) ale chyba źle zrozumiałem to, co napisał @RFM . 

...a może lepiej wstawić większe wartości oporników?

Wiem, że to bardzo podstawowe pytania, ale moja wiedza jest mocno ograniczona i z elektroniką nie miałem do tej pory większego kontaktu.

Edytowano Wrzesień 23, 2019 przez ebucior

[RFM]

Zamiast tranzystorów użyj bramek CMOS z przerzutnikiem Shmitta. 74HC132 ma 4 bramki. Na jednej zrób generator doprowadzony do wspólnej elektrody. Możesz dać małą czestotliwość go spowoduje, że diody będa migały gdy poziom mody będzie zbyt niski a przy okazji elektrody wytrzymają dłużej.

[ethanak]

A nie możesz trochę pomyśleć?

Włóż dwie elektrody do wody, weź miernik i sprawdź rezystancję.

Podłącz bazę tranzystora do masy przez (na początek) 10 x większy rezystor (na 100% nie będzie to pół kilooma).

Potem zmieniaj rezystory (proponuję skorzystać z wynalazku o nazwie potencjometr) aż dobierzesz taki, który będzie działać.

A książkę pewnie znajdziesz na jakimś chomikuju albo innym pirackim serwerze - a szkoda 😞

 

 

[ebucior]

@ethanak próbuję myśleć, ale bez wiedzy trudno wnioskować poprawnie. Z tego powodu umieściłem ten wpis w dziale "Zupełnie zieloni"

Mam jeszcze prośbę o ostateczne potwierdzenie poprawności schematów, bo im dłużej czytam, tym większe mam wątpliwości np. co oznacza "masa": "Ogólną „masą" w urządzeniach tranzystorowych jest najczę­ściej biegun dodatni (+)" a w innym miejscu (Forbot) "Natomiast do masy podłączone są jedynie katody diod LED nr 1 oraz 3. Katoda diody LED 2 krzyżuje się z masą, ale bez kropki! "; elektroda.pl "Najczęściej przyjmuje się masę z minusem." Tak więc niektóre źródła podają, że masą jest plus, a inne że "minus"

Dla kogoś bez wykształcenia technicznego to nieco mylące, a w internecie (np tutaj: https://www.google.com/search?q=water+level+indicator+circuit+transistor&rlz=1C1GCEA_enPL867PL867&sxsrf=ACYBGNT4lMVjEyO450J4a72JZ7uxQefd8g:1569269433124&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwjq1PiY4OfkAhVGposKHYkgBHwQ_AUIEigB&biw=1458&bih=762#imgrc=cjq8Oji4jIh7MM:) schemat wskazuje coś innego niż zamieściłem w poprzednim schemacie. 

Pomijam wartości rezystorów, ale w świetle tego co napisałem powyżej - który z tych dwóch schematów, które załączam jest poprawny?  (

Na podstawie tego, co przeczytałem nie mogę wnioskować jednoznacznie . Uprzejmie proszę o pomoc.

 

[ethanak]

Hm... fajne są te dywagacje na temat plusa i minusa na masie... ale masę sam sobie ładnie narysowałeś (to znaczy GND) i co tu dywagować?

Do czego służy tak dziwnie włączony 7805?

Poprawne podłączenie rezystorów jest na drugim schemacie, dodatkowo powinieneś szeregowo z elektrodą dać jakiś niewielki rezystor, np. tak jak tutaj

[ebucior]

Bardzo dziękuję - przerobię układ i zobaczę jak będzie działał.

7805 to pieśń przyszłości. Pomyślałem, że jak kiedyś ewentualnie zainteresuję się Arduino, to załączenie zielonej diody da jednocześnie sygnał, który zablokuje dopływ wody (dlatego na razie ta część jest odłączona). Taka balkonowa automatyka na poziomie przedszkola. Z tego co doczytałem Arduino działa właśnie na 5V.

Jeszcze raz dziękuję