تعیین سطح آب در مخزن با استفاده از میکروکنترلر

در این مدار از یک مکانیزم ساده برای تشخیص و نشانه گذاری آب در مخزن و تعیین سطح آن استفاده می‌شود.
با قراردادن 9 پروب در 9 سطح مختلف دیواره‌ی مخزن این سنجش صورت می‌گیرد. ( 8 پروب افزایش سطح آب را نشان می‌دهند و پروب مشترکpower  در کف مخزن قرار می‌گیرد). نشانگر 8، نشان میدهد مخزن پر است و نشانگر 0 وضعیت مخزن خالی را گزارش می‌دهد.

هنگامیکه سطح آب پایین‌تر از اولین پروب تشخیصی باشد، سون سگمنت رقم 0را نشان می‌دهد که بیانگر خالی بودن مخزن است، وقتی آب از سطح 1 بیشتر می‌شود اما هنوز زیر سطح 2 است، اتصال بین پروب برقرار شده و ولتاژ بیس ترانزیستور افزایش می‌یابد. با افزایش ولتاژ بیس، ترانزیستور روشن می‌شود و پایه B7میکروکنترلر را به زمین وصل می‌کند و سون سگمنت عدد 1 را نشان می‌دهد.
در مکانیزمی مشابه، با افزایش آب به تدریج سطوح دیگر هم نشان داده می‌شوند. وقتی مخزن پر است همه‌ی پایه های ورودی میکروکنترلر صفر می شود. در این حالت عدد 8 نشان داده شده و زنگ به صدا در می آید و اطلاع می‌دهد که مخزن پر است.
این مدار علاوه بر هشدار نسبت به پرشدن مخزن، مشخص می کند آب کمتر از حداقل سطح قابل تشخیص است. این مدار کاربرد های فوق العاده ای دارد. به طور مثال در کولرهای آبی مانع خطر سوختگی موتور در اثر نبود آب است.

ویژگیهای مدار تعیین سطح آب

• نصب آسان
• استهلاک پایین
• طراحی فشرده و زیبا
• کنترل اتوماتیک سطح آب بدون سرریز شدن و اتمام آب که موجب صرفه جویی در مصرف آب و برق می‌شود.
• جلوگیری از ریزش سقف و دیوارها در اثر سرریز شدن مخزن آب
• کاملا اتوماتیک
• مصرف انرژی بسیار کم، مناسب برای استفاده پیوسته و طولانی مدت
• کنترل اتوماتیک، این امکان را به کاربر میدهد که سطح آب مخزن را تعیین کند.

 بلوک دیاگرام مدار تعیین سطح آب

شماتیک مدار تعیین سطح آب

نقش میکروکنترلر در مدار

یک باتری منبع تغذیه، ثابت 5 ولت را به میکروکنترلر و بقیه مدار می‌رساند.
این مدار دارای 9 سنسور از نوع رساناست که در مخزن تعبیه شده است و 8 سیم از سنسورها به 8 ترانزیستور متصل می‌گردد و نهمین سیم به منبع تغذیه 5 ولت وصل می‌گردد.
ترانزیستور در مدار در حالت روشن ولتاژ پایین (صفر) را به خروجی و در حالت خاموش ولتاژ بالا (یک) را به خروجی منتقل می کنند. همه خروجی ترانزیستورها به پورت Bمیکروکنترلر و سون سگمنت به پورت Dمیکروکنترلر وصل شده است.
خروجی سطح هفتم نه تنها در نمایشگر نشان داده میشود، بلکه  با صدای زنگ منقطع اطلاع داده می‌شود.
خروجی سطح هشتم نیز در نمایشگر و با صدای بوق پیوسته هشدار داده می‌شود.

برنامه میکروکنترلر

مدار پروژه تعیین سطح آب چطور عمل میکند؟

عملکرد مدار بسیار ساده است و میتوان به سادگی آن را درک کرد. سه حالت وجود دارد:

• هیچ آبی در مخزن نباشد.
• مخزن در سطوح میانی بین 3 تا هفتمین پروب آب داشته باشد.
• مقدار زیادی آب در مخزن وجود داشته باشد.

بیشترین کاربرد پروژه در حالت سوم است.

حالت اول- هیچ آبی در مخزن وجود نداشته باشد
هنگامیکه آبی در مخزن وجود ندارد، به 8 پروب آب نرسیده و پروب مشترک که به منبع تغذیه متصل است برای بایاس ناحیه بیس امیتر ولتاژ کافی نیست، در نتیجه ترانزیستور به صورت قطع باقی می‌ماند و ولتاژ خروجی کلکتور حدود v_c( 4.2 ولت)  خواهد بود.
میکروکنترلر در حالت فعال پایین استفاده می‌‌شود ( ولتاژهای 2-0 برای highو 5-3  ولت برای lowدر نظر گرفته می‌شود) وقتی خروجی ترانزیستور که حدودا 2/4ولت پایین در نظر گرفته ‌شود، مقدار پیش فرض داده شده به میکروکنترلر، سون سگمنت را 0 نشان می دهد که مشخص کننده خالی بودن مخزن است.

حالت دوم –سطوح میانی
وقتی آب به تدریج وارد مخزن می‌شود مسیر جریان بین سنسورها و پروب مشترک برقرار می‌گردد و ترانزیستور مربوط به آن به مقدار کافی بایاس می‌شود و شروع به هدایت می‌کنند و خروجی حدودا به مقدار V_ce  ( 2/1 تا 8/1 ) می‌رسد و به میکروکنترلر منتقل می‌شود.
اینجا میکرو کنترلر به عنوان یک انکدور اولویت دار برنامه ریزی شده است که بالاترین اولویت ورودی و سطح آب مربوط به آن در نمایشگر سون سگمنت نشان داده می‌شود.
در این پروژه وقتی آب به سطح هفتم رسید، علاوه بر نمایش در سون سگمنت بوق منقطع فعال می‌گردد و اطلاع می‌دهد مخزن به زودی پر می‌شود.

حالت سوم- مخزن پر
وقتی مخزن پر شد، بالاترین پروب در مسیر هدایت قرار می‌گیرد و ترانزیستور مرتبط با آن روشن می‌شود. در این حالت خروجی داده شده به میکروکنترلر نمایش داده نمی‌شود اما بوق پیوسته ای به صدا در می‌آید که حاکی از پر بودن مخزن و لزوم خاموش کردن پمپ آب است.

فلوچارت مدار

فلوچارت به وضوح نحوه کار مدار را نشان میدهد. این فرایند به صورت زیر است:
میکروکنترلر حالت پر بودن مخزن را بررسی می‌کند. اگر شرط برقرار باشد همان را نشان می‌دهد و زنگ را به صدا در می آورد. اگر شرط برقرار نباشد سطوح بعدی را بررسی و مطابق آن سون سگمنت را روشن می‌نمائد.

کاربردهای مدار تعیین سطح

کنترل اتوماتیک سطح آب میتواند در هتلها، کارخانه ها، هتل آپارتمانها،  مجتمع‌های تجاری، …. استفاده شود. می‌توان برای مقدار سوخت در وسایل نقلیه و نمایش سطح آب در مخازن بزرگ و عمیق استفاده کرد.

 چند مدار ساده تعیین سطح آب

میکروکنترلرها