วิธีตรวจจับปริมาณน้ำฝนโดยใช้ Rain Sensor?

โลกกำลังทุกข์ทรมานจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศที่ไม่คาดคิดและการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้เกิดจากกิจกรรมต่างๆที่มนุษย์ปฏิบัติ เมื่อการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้เกิดขึ้นอุณหภูมิจะสูงขึ้นอย่างมากและอาจส่งผลให้เกิดฝนตกหนักน้ำท่วม ฯลฯ การประหยัดน้ำในความรับผิดชอบของพลเมืองแต่ละคนและหากเราไม่ใส่ใจที่จะรักษาความจำเป็นพื้นฐานของชีวิตนี้ไว้เราจะต้องทนทุกข์ทรมานในไม่ช้า . ในโครงการนี้ เราจะสร้างสัญญาณเตือนฝนเพื่อว่าเมื่อฝนเริ่มตก เราสามารถดำเนินการบางอย่างเพื่อประหยัดน้ำ เนื่องจากเราสามารถจัดหาน้ำนั้นให้กับพืชได้ เราสามารถสร้างฮาร์ดแวร์เพื่อส่งน้ำนั้นในถังเหนือศีรษะ เป็นต้น วงจรตรวจจับน้ำฝนจะตรวจจับน้ำฝนและสร้างการแจ้งเตือนสำหรับผู้คนที่อยู่ใกล้เคียงเพื่อให้พวกเขาดำเนินการได้ทันที วงจรไม่ซับซ้อนมากนักและทุกคนที่มีความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับส่วนประกอบไฟฟ้าเช่นตัวต้านทานตัวเก็บประจุและทรานซิสเตอร์สามารถเตรียมได้

วิธีการรวมส่วนประกอบไฟฟ้าพื้นฐานสำหรับการออกแบบวงจร Rainsensor?

เมื่อเรามีแนวคิดพื้นฐานเกี่ยวกับโครงการของเราแล้วเรามาดูการรวบรวมส่วนประกอบออกแบบวงจรบนซอฟต์แวร์สำหรับการทดสอบจากนั้นจึงประกอบเข้ากับฮาร์ดแวร์ในที่สุด เราจะสร้างวงจรนี้บนบอร์ด PCB แล้ววางไว้ในที่ที่เหมาะสมเพื่อที่ว่าเมื่อใดก็ตามที่ฝนเริ่มตกเราจะได้รับการแจ้งเตือนด้วยสัญญาณเตือน

ขั้นตอนที่ 1: ส่วนประกอบที่ต้องการ (ฮาร์ดแวร์)

ขั้นตอนที่ 2: ส่วนประกอบที่จำเป็น (ซอฟต์แวร์)

หลังจากดาวน์โหลด Proteus 8 Professional แล้วให้ออกแบบวงจรบนนั้น เราได้รวมการจำลองซอฟต์แวร์ไว้ที่นี่เพื่อให้สะดวกสำหรับผู้เริ่มต้นในการออกแบบวงจรและทำการเชื่อมต่อที่เหมาะสมกับฮาร์ดแวร์

ขั้นตอนที่ 3: ศึกษาส่วนประกอบ

ตอนนี้เราได้ทำรายการส่วนประกอบทั้งหมดที่เราจะใช้ในโครงการนี้ ให้เราก้าวไปอีกขั้นและศึกษาคร่าวๆเกี่ยวกับส่วนประกอบฮาร์ดแวร์หลักทั้งหมด

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

เซ็นเซอร์นี้สามารถทำเองที่บ้านได้หากเรามีบอร์ด PCB ผู้ที่ไม่ต้องการซื้อเซ็นเซอร์นี้สามารถทำที่บ้านได้โดยการสร้างรูปแบบพัลส์รถไฟโดยใช้ของมีคมเช่นมีด เส้นผ่านศูนย์กลางของพัลส์ควรอยู่ที่ประมาณ 3 ซม. และสามารถทำลวดลายเดียวกันได้ดังแสดงในภาพด้านบน ฉันได้ทำเซ็นเซอร์นี้ที่บ้านและแนบรูปภาพด้านล่าง:

555 ไอซีจับเวลา: IC นี้มีการใช้งานที่หลากหลาย เช่น การหน่วงเวลา เป็นออสซิลเลเตอร์ เป็นต้น มีการกำหนดค่าหลักสามแบบของ IC ตัวจับเวลา 555 มัลติไวเบรเตอร์ Astable มัลติไวเบรเตอร์แบบโมโนสเตเบิลและมัลติไวเบรเตอร์แบบ bistable ในโครงการนี้เราจะใช้เป็นไฟล์ Astable มัลติไวเบรเตอร์ ในโหมดนี้ IC จะทำหน้าที่เป็นออสซิลเลเตอร์ที่สร้างพัลส์สี่เหลี่ยม ความถี่ของวงจรสามารถปรับได้โดยการปรับแต่งวงจร นั่นคือโดยการเปลี่ยนแปลงค่าของตัวเก็บประจุและตัวต้านทานที่ใช้ในวงจร IC จะสร้างความถี่เมื่อใช้พัลส์สี่เหลี่ยมสูงกับ รีเซ็ต พิน

Buzzer: ก Buzzerเป็นอุปกรณ์ส่งสัญญาณเสียงหรือลำโพงที่ใช้เอฟเฟกต์เพียโซอิเล็กทริกในการสร้างเสียง แรงดันไฟฟ้าถูกนำไปใช้กับวัสดุเพียโซอิเล็กทริกเพื่อสร้างการเคลื่อนที่เชิงกลเริ่มต้น จากนั้นจึงใช้เรโซเนเตอร์หรือไดอะแฟรมเพื่อแปลงการเคลื่อนไหวนี้เป็นสัญญาณเสียงที่ได้ยิน ลำโพงหรือกริ่งเหล่านี้ค่อนข้างใช้งานง่ายและมีแอพพลิเคชั่นที่หลากหลาย ตัวอย่างเช่นใช้ในนาฬิกาดิจิตอลควอตซ์ สำหรับการใช้งานอัลตราโซนิก ทำงานได้ดีในช่วง 1-5 kHz และสูงถึง 100 kHz

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

ขั้นตอนที่ 4: บล็อกไดอะแกรม

เราได้จัดทำแผนภาพบล็อกเพื่อให้เข้าใจหลักการทำงานของวงจรได้อย่างง่ายดาย

ขั้นตอนที่ 5: ทำความเข้าใจหลักการทำงาน

หลังจากประกอบฮาร์ดแวร์แล้วเราจะเห็นว่าทันทีที่น้ำหยดลงบนเซ็นเซอร์วัดปริมาณน้ำฝนบอร์ดจะเริ่มดำเนินการและส่งผลให้ทรานซิสเตอร์ทั้งสองหมุน บนและด้วยเหตุนี้ LED จะเปิดขึ้นเนื่องจากเชื่อมต่อกับอีซีแอลของทรานซิสเตอร์ Q1 เมื่อทรานซิสเตอร์ Q2 เข้าสู่บริเวณอิ่มตัว ตัวเก็บประจุ C1 จะทำงานเป็นจัมเปอร์ระหว่างทรานซิสเตอร์ทั้งสองตัว Q1 และ Q3 และจะถูกชาร์จโดยตัวต้านทาน R4 เมื่อ Q3 ไปในพื้นที่อิ่มตัว the รีเซ็ตพินของ IC จับเวลา 555 จะถูกทริกเกอร์และสัญญาณจะถูกส่งไปที่ขาเอาท์พุท 3 ของ IC ที่เชื่อมต่อออดและด้วยเหตุนี้สัญญาณเตือนจะเริ่มดังขึ้น เมื่อไม่มีฝนจะไม่มีการนำไฟฟ้าและความต้านทานของเซ็นเซอร์จะสูงมากดังนั้นขา RESET ของ IC จึงไม่ทำงานส่งผลให้ไม่มีสัญญาณเตือน

ขั้นตอนที่ 6: จำลองวงจร

ก่อนสร้างวงจร ควรจำลองและตรวจสอบการอ่านทั้งหมดในซอฟต์แวร์ก่อน ซอฟต์แวร์ที่เราจะใช้คือไฟล์ Proteus Design Suite. Proteus เป็นซอฟต์แวร์ที่ใช้จำลองวงจรอิเล็กทรอนิกส์

1. หลังจากคุณดาวน์โหลดและติดตั้งซอฟต์แวร์ Proteus แล้วให้เปิดขึ้นมา เปิดแผนผังใหม่โดยคลิกที่ ISISไอคอนบนเมนู
2. เมื่อแผนผังใหม่ปรากฏขึ้นให้คลิกที่ไฟล์ ปไอคอนบนเมนูด้านข้าง เพื่อเปิดช่องให้คุณเลือกส่วนประกอบทั้งหมดที่จะใช้
3. ตอนนี้พิมพ์ชื่อของส่วนประกอบที่จะใช้ในการสร้างวงจร ส่วนประกอบจะปรากฏในรายการทางด้านขวา
4. ในทำนองเดียวกันข้างต้นให้ค้นหาส่วนประกอบทั้งหมด พวกเขาจะปรากฏใน อุปกรณ์ รายการ.

ขั้นตอนที่ 7: การสร้างเค้าโครง PCB

ในขณะที่เรากำลังจะสร้างวงจรฮาร์ดแวร์บน PCB เราจำเป็นต้องสร้างเค้าโครง PCB สำหรับวงจรนี้ก่อน

1. ในการสร้างเค้าโครง PCB บน Proteus อันดับแรกเราต้องกำหนดแพ็คเกจ PCB ให้กับทุกส่วนประกอบบนแผนผัง ในการกำหนดแพ็คเกจ ให้คลิกขวาบนส่วนประกอบที่คุณต้องการกำหนดแพ็คเกจ แล้วเลือก เครื่องมือบรรจุภัณฑ์
2. คลิกที่ตัวเลือก ARIES บนเมนูด้านบนเพื่อเปิดแผนผัง PCB
3. จากรายการส่วนประกอบ ให้วางส่วนประกอบทั้งหมดบนหน้าจอในแบบที่คุณต้องการให้วงจรของคุณดูเหมือน
4. คลิกที่โหมดติดตามและเชื่อมต่อหมุดทั้งหมดที่ซอฟต์แวร์บอกให้คุณเชื่อมต่อโดยชี้ลูกศร
5. เมื่อสร้างเค้าโครงทั้งหมดแล้วจะมีลักษณะดังนี้:

ขั้นตอนที่ 8: แผนภาพวงจร

หลังจากสร้างเค้าโครง PCB แล้วแผนภาพวงจรจะมีลักษณะดังนี้

ขั้นตอนที่ 9: การตั้งค่าฮาร์ดแวร์

เนื่องจากตอนนี้เราได้จำลองวงจรบนซอฟต์แวร์แล้วและทำงานได้ดีอย่างสมบูรณ์ ตอนนี้ให้เราเดินหน้าและวางส่วนประกอบบน PCB PCB คือแผงวงจรพิมพ์ เป็นบอร์ดเคลือบด้วยทองแดงด้านหนึ่งและหุ้มฉนวนจากอีกด้านหนึ่งอย่างเต็มที่ การทำวงจรบน PCB เป็นกระบวนการที่ค่อนข้างยาว หลังจากจำลองวงจรบนซอฟต์แวร์และสร้างโครงร่าง PCB แล้วโครงร่างวงจรจะถูกพิมพ์ลงบนกระดาษเนย ก่อนวางกระดาษเนยบนบอร์ด PCB ให้ใช้ที่ขูด PCB ถูบอร์ดเพื่อให้ชั้นทองแดงบนกระดานลดลงจากด้านบนของบอร์ด

จากนั้นวางกระดาษเนยลงบนแผ่น PCB และรีดจนพิมพ์วงจรบนกระดาน (ใช้เวลาประมาณห้านาที)

ตอนนี้เมื่อพิมพ์วงจรบนบอร์ดมันจะถูกจุ่มลงใน FeCl₃ สารละลายน้ำร้อนเพื่อขจัดทองแดงส่วนเกินออกจากบอร์ดจะเหลือเฉพาะทองแดงที่อยู่ใต้วงจรพิมพ์เท่านั้น

หลังจากนั้นถูบอร์ด PCB ด้วย scrapper เพื่อให้สายไฟโดดเด่น ตอนนี้เจาะรูในตำแหน่งที่เกี่ยวข้องและวางส่วนประกอบบนแผงวงจร

บัดกรีส่วนประกอบบนบอร์ด สุดท้าย ให้ตรวจสอบความต่อเนื่องของวงจร และหากเกิดความไม่ต่อเนื่องขึ้นที่จุดใด ๆ ให้ถอดส่วนประกอบออกและเชื่อมต่ออีกครั้ง ควรใช้กาวร้อนโดยใช้ปืนกาวร้อนที่ขั้วบวกและขั้วลบของแบตเตอรี่เพื่อไม่ให้ขั้วแบตเตอรี่หลุดออกจากวงจร

ขั้นตอนที่ 10: ทดสอบวงจร

หลังจากประกอบส่วนประกอบฮาร์ดแวร์บนบอร์ด PCB และตรวจสอบความต่อเนื่องแล้วเราจำเป็นต้องตรวจสอบว่าวงจรของเราทำงานอย่างถูกต้องหรือไม่เราจะทดสอบวงจรของเรา ประการแรกเราจะเชื่อมต่อแบตเตอรี่จากนั้นเราจะหยดน้ำลงบนเซ็นเซอร์และตรวจสอบว่าไฟ LED เริ่มติดสว่างและเสียงกริ่งเริ่มดังหรือไม่ หากสิ่งนี้เกิดขึ้นแสดงว่าเราเสร็จสิ้นโครงการของเราแล้ว

แอพพลิเคชั่น

1. สามารถใช้ในทุ่งนาเพื่อแจ้งเตือนเกษตรกรเกี่ยวกับฝน
2. แอปพลิเคชั่นที่พบบ่อยที่สุดคือสามารถใช้ในรถยนต์ได้ดังนั้นเมื่อใดก็ตามที่ฝนเริ่มตกผู้ขับขี่จะเปลี่ยนไป บนที่ปัดน้ำฝนเพื่อฟังเสียงกริ่ง
3. หากมีการติดตั้งฮาร์ดแวร์บางตัวเพื่อกักเก็บน้ำฝนไว้ในถังเหนือศีรษะวงจรนี้จะมีประโยชน์มากที่บ้านเพราะจะแจ้งเตือนผู้คนที่อาศัยอยู่ในบ้านทันทีที่ฝนเริ่มตกและพวกเขาจะสามารถจัดเตรียมที่เหมาะสมในการจัดเก็บน้ำนั้นได้