วิธีตรวจจับปริมาณน้ำฝนโดยใช้ Rain Sensor?

โลกกำลังทุกข์ทรมานจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศที่ไม่คาดคิดและการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้เกิดจากกิจกรรมต่างๆที่มนุษย์ปฏิบัติ เมื่อการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้เกิดขึ้นอุณหภูมิจะสูงขึ้นอย่างมากและอาจส่งผลให้เกิดฝนตกหนักน้ำท่วม ฯลฯ การประหยัดน้ำในความรับผิดชอบของพลเมืองแต่ละคนและหากเราไม่ใส่ใจที่จะรักษาความจำเป็นพื้นฐานของชีวิตนี้ไว้เราจะต้องทนทุกข์ทรมานในไม่ช้า . ในโครงการนี้เราจะสร้างสัญญาณเตือนฝนเพื่อที่ว่าเมื่อฝนเริ่มตกเราสามารถดำเนินการบางอย่างเพื่อประหยัดน้ำได้เนื่องจากเราสามารถให้น้ำแก่พืชได้เราสามารถสร้างฮาร์ดแวร์บางอย่างเพื่อส่งน้ำนั้นไปยังถังเก็บน้ำเหนือศีรษะเป็นต้น วงจรตรวจจับน้ำฝนจะตรวจจับน้ำฝนและสร้างการแจ้งเตือนสำหรับผู้คนที่อยู่ใกล้เคียงเพื่อให้สามารถดำเนินการได้ทันที วงจรไม่ซับซ้อนมากนักและทุกคนที่มีความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับส่วนประกอบไฟฟ้าเช่นตัวต้านทานตัวเก็บประจุและทรานซิสเตอร์สามารถเตรียมได้

วงจรเตือนฝนตก

วิธีการรวมส่วนประกอบไฟฟ้าพื้นฐานสำหรับการออกแบบวงจร Rainsensor?

เมื่อเรามีแนวคิดพื้นฐานเกี่ยวกับโครงการของเราแล้วเรามาดูการรวบรวมส่วนประกอบออกแบบวงจรบนซอฟต์แวร์สำหรับการทดสอบแล้วประกอบเข้ากับฮาร์ดแวร์ในที่สุด เราจะสร้างวงจรนี้บนบอร์ด PCB แล้ววางไว้ในที่ที่เหมาะสมเพื่อที่ว่าเมื่อใดก็ตามที่ฝนเริ่มตกเราจะได้รับการแจ้งเตือนด้วยสัญญาณเตือน

ขั้นตอนที่ 1: ส่วนประกอบที่ต้องการ (ฮาร์ดแวร์)

• เซ็นเซอร์น้ำฝน (x1)
• BC548 ทรานซิสเตอร์ (x1)
• LED ของ (x1)
• 1N4007 PN Junction Diode (x1)
• ตัวต้านทาน 220 KΩ (x1)
• ตัวต้านทาน 10 KΩ (x1)
• ตัวต้านทาน 470 KΩ (x1)
• ตัวต้านทาน 3.3 KΩ (x2)
• ตัวต้านทาน 68 KΩ (x1)
• 22 µF ตัวเก็บประจุ (x1)
• ตัวเก็บประจุ 100 µF (x2)
• ตัวเก็บประจุเซรามิก 10nF (x1)
• ตัวเก็บประจุเซรามิก 100pF (x1)
• ออด (x1)
• สายจัมเปอร์
• เขียงหั่นขนม (x1)
• FeCl3
• บอร์ด PCB (x1)
• หัวแร้ง
• ปืนกาวร้อน
• ดิจิตอลมัลติมิเตอร์

ขั้นตอนที่ 2: ส่วนประกอบที่จำเป็น (ซอฟต์แวร์)

• Proteus 8 Professional (สามารถดาวน์โหลดได้จาก ที่นี่ )

หลังจากดาวน์โหลด Proteus 8 Professional แล้วให้ออกแบบวงจรบนนั้น เราได้รวมการจำลองซอฟต์แวร์ไว้ที่นี่เพื่อให้ผู้เริ่มต้นออกแบบวงจรและทำการเชื่อมต่อกับฮาร์ดแวร์ได้อย่างเหมาะสม

ขั้นตอนที่ 3: ศึกษาส่วนประกอบ

ตอนนี้เราได้ทำรายการส่วนประกอบทั้งหมดที่เราจะใช้ในโครงการนี้ ให้เราก้าวไปอีกขั้นและศึกษาคร่าวๆเกี่ยวกับส่วนประกอบฮาร์ดแวร์หลักทั้งหมด

เซ็นเซอร์น้ำฝน: โมดูลเซ็นเซอร์ตรวจจับน้ำฝนจะตรวจจับปริมาณน้ำฝน ทำงานบนหลักการของกฎของโอห์ม (V = IR) เมื่อไม่มีฝนความต้านทานของเซ็นเซอร์จะสูงมากเนื่องจากไม่มีการนำระหว่างสายไฟในเซ็นเซอร์ ทันทีที่น้ำฝนเริ่มตกลงบนเซ็นเซอร์เส้นทางการนำไฟฟ้าจะถูกสร้างขึ้นและความต้านทานระหว่างสายไฟจะลดลง เมื่อการนำกระแสไฟฟ้าลดลงส่วนประกอบไฟฟ้าที่เชื่อมต่อกับเซ็นเซอร์จะถูกกระตุ้นและสถานะจะเปลี่ยนไป

เซ็นเซอร์น้ำฝน

เซ็นเซอร์นี้สามารถทำเองที่บ้านได้หากเรามีบอร์ด PCB ผู้ที่ไม่ต้องการซื้อเซ็นเซอร์นี้สามารถทำที่บ้านได้ด้วยการสร้างรูปแบบพัลส์รถไฟโดยใช้ของมีคมเช่นมีด เส้นผ่านศูนย์กลางของพัลส์ควรอยู่ที่ประมาณ 3 ซม. และสามารถทำลวดลายเดียวกันได้ดังแสดงในภาพด้านบน ฉันได้สร้างเซ็นเซอร์นี้ที่บ้านและแนบรูปภาพด้านล่าง:

Raindrop Sensor ออกแบบที่บ้าน

555 ตัวจับเวลา IC: IC นี้มีแอพพลิเคชั่นที่หลากหลายเช่นการให้เวลาหน่วงเวลาเป็นออสซิลเลเตอร์เป็นต้น IC 555 ไทม์เมอร์มีการกำหนดค่าหลักสามแบบ มัลติไวเบรเตอร์ Astable, มัลติไวเบรเตอร์แบบโมโนสเตเบิลและมัลติไวเบรเตอร์แบบ bistable ในโครงการนี้เราจะใช้เป็นไฟล์ Astable มัลติไวเบรเตอร์ ในโหมดนี้ IC จะทำหน้าที่เป็นออสซิลเลเตอร์ที่สร้างพัลส์สี่เหลี่ยม ความถี่ของวงจรสามารถปรับได้โดยการปรับแต่งวงจร นั่นคือโดยการเปลี่ยนแปลงค่าของตัวเก็บประจุและตัวต้านทานที่ใช้ในวงจร IC จะสร้างความถี่เมื่อใช้พัลส์สี่เหลี่ยมสูงกับ รีเซ็ต พิน

555 ตัวจับเวลา IC

Buzzer: ถึง Buzzer เป็นอุปกรณ์ส่งสัญญาณเสียงหรือลำโพงที่ใช้เอฟเฟกต์เพียโซอิเล็กทริกในการสร้างเสียง แรงดันไฟฟ้าถูกนำไปใช้กับวัสดุเพียโซอิเล็กทริกเพื่อสร้างการเคลื่อนที่เชิงกลเริ่มต้น จากนั้นเรโซเนเตอร์หรือไดอะแฟรมจะถูกใช้เพื่อแปลงการเคลื่อนไหวนี้เป็นสัญญาณเสียงที่ได้ยิน ลำโพงหรือกริ่งเหล่านี้ค่อนข้างใช้งานง่ายและมีแอพพลิเคชั่นที่หลากหลาย ตัวอย่างเช่นใช้ในนาฬิกาควอตซ์ดิจิตอล สำหรับการใช้งานอัลตราโซนิกจะทำงานได้ดีในช่วง 1-5 kHz และสูงถึง 100 kHz

Buzzer

BC 548 NPN ทรานซิสเตอร์: เป็นทรานซิสเตอร์ที่ใช้งานทั่วไปซึ่งใช้เพื่อวัตถุประสงค์หลักสองประการส่วนใหญ่ (การสลับและการขยายสัญญาณ) ช่วงของค่าเกนสำหรับทรานซิสเตอร์นี้อยู่ระหว่าง 100-800 ทรานซิสเตอร์นี้สามารถรองรับกระแสสูงสุดได้ประมาณ 500mA ดังนั้นจึงไม่ใช้ในวงจรประเภทที่มีโหลดที่ทำงานบนแอมแปร์ขนาดใหญ่ เมื่อทรานซิสเตอร์มีความเอนเอียงมันจะยอมให้กระแสไหลผ่านและเรียกขั้นตอนนั้น ความอิ่มตัว ภูมิภาค. เมื่อทรานซิสเตอร์ถอดกระแสฐานออกและจะเข้าเต็มที่ ตัดออก ภูมิภาค.

BC 548 ทรานซิสเตอร์

ขั้นตอนที่ 4: บล็อกไดอะแกรม

เราได้จัดทำแผนภาพบล็อกเพื่อให้เข้าใจหลักการทำงานของวงจรได้อย่างง่ายดาย

แผนภาพบล็อก

ขั้นตอนที่ 5: ทำความเข้าใจหลักการทำงาน

หลังจากประกอบฮาร์ดแวร์แล้วเราจะเห็นว่าทันทีที่น้ำหยดลงบนเซ็นเซอร์วัดปริมาณน้ำฝนบอร์ดจะเริ่มดำเนินการและส่งผลให้ทรานซิสเตอร์ทั้งสองหมุน บน และด้วยเหตุนี้ LED ก็จะเปิดขึ้นด้วยเนื่องจากเชื่อมต่อกับตัวปล่อยของทรานซิสเตอร์ Q1 เมื่อทรานซิสเตอร์ Q2 อยู่ในบริเวณอิ่มตัวตัวเก็บประจุ C1 จะทำงานเป็นจัมเปอร์ระหว่างทรานซิสเตอร์ทั้งสองตัว Q1 และ Q3 และจะถูกชาร์จโดยตัวต้านทาน R4 เมื่อ Q3 อยู่ในภูมิภาคอิ่มตัว รีเซ็ต พินของ IC จับเวลา 555 จะถูกทริกเกอร์และสัญญาณจะถูกส่งไปที่ขาเอาต์พุต 3 ของ IC ที่เชื่อมต่อออดและด้วยเหตุนี้สัญญาณเตือนจะเริ่มดังขึ้น เมื่อไม่มีฝนจะไม่มีการนำไฟฟ้าและความต้านทานของเซ็นเซอร์จะสูงมากดังนั้นขา RESET ของ IC จึงไม่ทำงานส่งผลให้ไม่มีสัญญาณเตือน

ขั้นตอนที่ 6: จำลองวงจร

ก่อนที่จะสร้างวงจรจะเป็นการดีกว่าที่จะจำลองและตรวจสอบการอ่านทั้งหมดบนซอฟต์แวร์ ซอฟต์แวร์ที่เราจะใช้คือไฟล์ Proteus Design Suite . Proteus เป็นซอฟต์แวร์ที่ใช้จำลองวงจรอิเล็กทรอนิกส์

1. หลังจากดาวน์โหลดและติดตั้งซอฟต์แวร์ Proteus แล้วให้เปิดขึ้นมา เปิดแผนผังใหม่โดยคลิกที่ไฟล์ ISIS ไอคอนบนเมนู

   แผนผังใหม่

   วิธีดาวน์โหลดจาก dailymotion
2. เมื่อแผนผังใหม่ปรากฏขึ้นให้คลิกที่ไฟล์ ป ไอคอนบนเมนูด้านข้าง เพื่อเปิดช่องให้คุณเลือกส่วนประกอบทั้งหมดที่จะใช้

   แผนผังใหม่

3. ตอนนี้พิมพ์ชื่อของส่วนประกอบที่จะใช้ในการสร้างวงจร ส่วนประกอบจะปรากฏในรายการทางด้านขวา

   การเลือกส่วนประกอบ

4. ในทำนองเดียวกันข้างต้นให้ค้นหาส่วนประกอบทั้งหมด พวกเขาจะปรากฏในไฟล์ อุปกรณ์ รายการ.

   รายการส่วนประกอบ

ขั้นตอนที่ 7: การสร้างเค้าโครง PCB

ในขณะที่เรากำลังจะสร้างวงจรฮาร์ดแวร์บน PCB เราจำเป็นต้องสร้างเค้าโครง PCB สำหรับวงจรนี้ก่อน

1. ในการสร้างเค้าโครง PCB บน Proteus อันดับแรกเราต้องกำหนดแพ็คเกจ PCB ให้กับทุกส่วนประกอบบนแผนผัง ในการกำหนดแพ็กเกจให้คลิกเมาส์ขวาที่ส่วนประกอบที่คุณต้องการกำหนดแพ็กเกจแล้วเลือก เครื่องมือบรรจุภัณฑ์

   กำหนดแพ็คเกจ

2. คลิกที่ตัวเลือก ARIES บนเมนูด้านบนเพื่อเปิดแผนผัง PCB
3. จากรายการส่วนประกอบวางส่วนประกอบทั้งหมดบนหน้าจอในการออกแบบที่คุณต้องการให้วงจรของคุณมีลักษณะ
4. คลิกที่โหมดติดตามและเชื่อมต่อพินทั้งหมดที่ซอฟต์แวร์บอกให้คุณเชื่อมต่อโดยชี้ลูกศร
5. เมื่อสร้างเค้าโครงทั้งหมดแล้วจะมีลักษณะดังนี้:

ขั้นตอนที่ 8: แผนภาพวงจร

หลังจากสร้างโครงร่าง PCB แล้วแผนภาพวงจรจะมีลักษณะดังนี้

แผนภูมิวงจรรวม

ขั้นตอนที่ 9: การตั้งค่าฮาร์ดแวร์

ขณะนี้เราได้จำลองวงจรบนซอฟต์แวร์แล้วและทำงานได้ดีอย่างสมบูรณ์ ตอนนี้ให้เราไปข้างหน้าและวางส่วนประกอบบน PCB PCB คือแผงวงจรพิมพ์ เป็นบอร์ดที่เคลือบด้วยทองแดงด้านหนึ่งและหุ้มฉนวนจากอีกด้านหนึ่งอย่างเต็มที่ การทำวงจรบน PCB นั้นค่อนข้างใช้กระบวนการที่ยาวนาน หลังจากจำลองวงจรบนซอฟต์แวร์และสร้างเค้าโครง PCB แล้วเค้าโครงวงจรจะพิมพ์ลงบนกระดาษเนย ก่อนวางกระดาษเนยบนบอร์ด PCB ให้ใช้ที่ขูด PCB ถูบอร์ดเพื่อให้ชั้นทองแดงบนกระดานลดลงจากด้านบนของบอร์ด

การถอดชั้นทองแดง

จากนั้นวางกระดาษเนยลงบนบอร์ด PCB และรีดจนพิมพ์วงจรบนกระดาน (ใช้เวลาประมาณห้านาที)

รีดบอร์ด PCB

ตอนนี้เมื่อพิมพ์วงจรบนบอร์ดมันจะถูกจุ่มลงใน FeCl₃วิธีแก้ปัญหาของน้ำร้อนเพื่อขจัดทองแดงส่วนเกินออกจากบอร์ดจะเหลือเฉพาะทองแดงที่อยู่ใต้วงจรพิมพ์เท่านั้น

การแกะสลัก PCB

หลังจากนั้นถูบอร์ด PCB ด้วย scrapper เพื่อให้สายไฟโดดเด่น ตอนนี้เจาะรูในสถานที่ที่เกี่ยวข้องและวางส่วนประกอบบนแผงวงจร

เจาะรูใน PCB

ประสานส่วนประกอบบนบอร์ด สุดท้ายตรวจสอบความต่อเนื่องของวงจรและหากความไม่ต่อเนื่องเกิดขึ้นที่ตำแหน่งใดก็ตามที่ถอดชิ้นส่วนออกและเชื่อมต่ออีกครั้ง ควรใช้กาวร้อนโดยใช้ปืนกาวร้อนที่ขั้วบวกและขั้วลบของแบตเตอรี่เพื่อไม่ให้ขั้วแบตเตอรี่หลุดออกจากวงจร

การตั้งค่า DMM สำหรับการตรวจสอบความต่อเนื่อง

ขั้นตอนที่ 10: ทดสอบวงจร

หลังจากประกอบส่วนประกอบฮาร์ดแวร์บนบอร์ด PCB และตรวจสอบความต่อเนื่องแล้วเราจำเป็นต้องตรวจสอบว่าวงจรของเราทำงานอย่างถูกต้องหรือไม่เราจะทดสอบวงจรของเรา ประการแรกเราจะเชื่อมต่อแบตเตอรี่จากนั้นเราจะหยดน้ำลงบนเซ็นเซอร์และตรวจสอบว่า LED เริ่มติดสว่างและเสียงกริ่งเริ่มดังขึ้นหรือไม่ หากสิ่งนี้เกิดขึ้นแสดงว่าเราเสร็จสิ้นโครงการของเราแล้ว

ประกอบฮาร์ดแวร์สำหรับการทดสอบ

การใช้งาน

1. สามารถใช้ในทุ่งนาเพื่อแจ้งเตือนเกษตรกรเกี่ยวกับฝน
2. แอปพลิเคชั่นที่พบบ่อยที่สุดคือสามารถใช้ในรถยนต์ได้ดังนั้นเมื่อใดก็ตามที่ฝนเริ่มตกผู้ขับขี่จะเปลี่ยน บน ที่ปัดน้ำฝนเพื่อฟังเสียงกริ่ง
3. หากมีการติดตั้งฮาร์ดแวร์บางตัวเพื่อกักเก็บน้ำฝนไว้ในถังเหนือศีรษะวงจรนี้จะมีประโยชน์มากที่บ้านเพราะจะแจ้งเตือนผู้คนที่อาศัยอยู่ในบ้านทันทีที่ฝนเริ่มตกและพวกเขาจะสามารถจัดเตรียมที่เหมาะสมในการกักเก็บน้ำ