WiFi-olietankmonitor - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:14

Er zijn verschillende manieren om te controleren hoeveel brandstof er nog in de stookolietank zit. De eenvoudigste manier is om een peilstok te gebruiken, zeer nauwkeurig maar niet erg leuk op een koude winterdag. Sommige tanks zijn uitgerust met een kijkbuis, die weer een directe indicatie geeft van het oliepeil, maar de buis wordt geel met de leeftijd waardoor aflezen moeilijk wordt. Erger nog, ze kunnen een oorzaak zijn van olielekken als ze niet geïsoleerd zijn. Een ander type meter gebruikt een vlotter die een wijzerplaat aandrijft. Niet bijzonder nauwkeurig en het mechanisme kan na verloop van tijd vastlopen.

Degenen met diepe zakken kunnen een afstandsbedieningssensor kopen die in het huis kan worden bekeken. Een door een batterij aangedreven sensor, meestal ultrasoon, geeft de oliediepte door aan een ontvanger in huis. Er kan een stand-alone ontvanger op netvoeding worden gebruikt om het oliepeil te bekijken of de ontvanger kan worden aangesloten op internet voor bewaking op afstand. Wat nodig is, is een op batterijen werkende WiFi-aangesloten sensor die de tank jarenlang kan bewaken en verzenden. e-mailherinneringen wanneer het oliepeil laag wordt. Een dergelijk apparaat wordt beschreven in deze Instructable. Een sensor meet de oliediepte door te timen hoe lang het duurt voordat licht van het olieoppervlak terugkaatst. Om de paar uur peilt een ESP8266-module de sensor en stuurt de gegevens naar internet. De gratis ThingSpeak-service wordt gebruikt om het oliepeil weer te geven en een herinneringsmail te sturen wanneer het oliepeil laag is.

Benodigdheden

De belangrijkste componenten die in dit project worden gebruikt, worden hieronder vermeld. Het duurste item is de dieptesensor, een VL53L1X-module die online te vinden is voor ongeveer $ 6. Pas op dat u niet de vorige generatie VL53L0X selecteert, hoewel deze goedkoper is, mindere prestaties levert en andere software vereist. Het andere belangrijke item is de ESP8266-module. De versies met ingebouwde spanningsregelaars en USB-interface zijn zeker gemakkelijker te gebruiken, maar met een hogere stand-bystroom, niet ideaal voor gebruik op batterijen. In plaats daarvan wordt de basis ESP-07-module gebruikt met de optie van een externe antenne voor extra bereik. De componenten die in dit project worden gebruikt zijn:

• AA-batterijhouder
• VL53L1X bereikmodule
• BAT43 Shottky-diode
• 2N2222-transistor of vergelijkbaar
• 100nF condensator
• 2 x 5k weerstanden
• 1 x 1k weerstand
• 2 x 470 Ohm weerstanden
• FT232RL seriële adaptermodule
• AA-formaat lithiumthionylchloridebatterij
• ESP-07 microcontrollermodule
• Diversen, draad, doos etc.

Stap 1: Keuze van Sensor

Ultrasone sensoren worden over het algemeen gebruikt voor oliepeilmeting, zowel commercieel als in doe-het-zelfprojecten. De gemakkelijk verkrijgbare ultrasone HC-SR04 of de nieuwere HS-100 worden vaak gebruikt in zelfgemaakte monitoren voor ongeveer $ 1 of zo. Ze werkten prima op de bank, maar gaven willekeurige metingen wanneer ze door de ontluchtingspijp van de olietank werden gericht om het olieoppervlak te lokaliseren. Dit was waarschijnlijk te wijten aan reflecties van de verschillende oppervlakken in de stalen tank, een plastic tank zou beter kunnen werken. Als alternatief werd in plaats daarvan een VL53L1X Time of Flight optische sensor geprobeerd. De uitlezingen van de tank waren veel stabieler en dus werd dit type sensor als alternatief nagestreefd. Het datablad voor de VL53L1X geeft informatie over de resolutie van deze sensor onder verschillende meetomstandigheden, zie de afbeelding. Het gebruik van een bemonsteringstijd van 200ms geeft een resolutie van enkele mm. Ongetwijfeld zijn de gegevensbladnummers onder de best mogelijke laboratoriumomstandigheden genomen en daarom heeft de sensor een snelle test ondergaan om de resolutie te controleren. De sensor werd over de ontluchtingspijp van de olietank geplaatst en een paar duizend metingen werden geregistreerd met een timingbudget van 200 ms. Een distributiegrafiek van de meetwaarden in de tank bevestigt dat deze sensor het oliepeil kan meten met een resolutie van ongeveer +/- 2 mm. Over een langere periode is er een dagelijkse trend waarbij het oliepeil 's nachts een paar mm daalt en zich herstelt tijdens de Dag. De meest waarschijnlijke oorzaak is dat de olie samentrekt als deze 's nachts afkoelt en weer uitzet in de warmte van de dag. Misschien is het verhaal over het kopen van olie op een koude dag toch waar.

Stap 2: Schakelschema

Het schakelschema laat zien hoe de ESP-07 module is aangesloten op de VL53L1X. Op de ESP-07 wordt tijdelijk een FT242 USB-adapter aangesloten om de software te uploaden en de werking te controleren. Wanneer de ESP-07 in diepe slaap wordt gezet, zakt de stroom naar ongeveer 20 uA, een weksignaal reset het apparaat via de diode. Het is mogelijk om de sensor in stand-by te zetten met behulp van de XSHUT-pin, maar het bleek gemakkelijker om de sensor aan en uit met behulp van een transistor. Wanneer de ESP-07 ontwaakt, wordt de sensor ingeschakeld en vervolgens uitgeschakeld zodra een meting is uitgevoerd. Dit heeft ook het voordeel dat de VL53L1X-stand-bystroom wordt geëlimineerd. Als het gaat om het uploaden van een nieuw programma, moet een weerstand van 5k worden vastgehouden tussen aarde en GPIO0 wanneer het apparaat wordt ingeschakeld om naar de flitsmodus te gaan. Na het uploaden van de code, zet u het apparaat aan en uit om normaal te werken.

Stap 3: Batterijvermogen

Een enkele AA-formaat lithium-thionylchloride (Li-SOCI2) batterij wordt gebruikt om dit project van stroom te voorzien. Zoeken op internet zou leveranciers van dit type batterij moeten vinden voor slechts $ 2 per stuk. Het grote voordeel van deze accu's is de stabiele 3.6V over de levensduur van de accu, ideaal om de ESP8266 chip van stroom te voorzien zonder dat er extra spanningsregeling nodig is. Een tank stookolie gaat vele maanden mee en dus hoeft het oliepeil maar een paar keer per hoogstens dag. Metingen op een voltooide monitor gaven een diepe slaapstroom van 22uA. De spanningsgolfvorm over een weerstand van 0,5 Ohm in het batterijcircuit gaf een gemiddelde stroom van 75 mA aan gedurende 6,9 seconden wanneer het wakker was. Over een jaar zal het circuit 193 mAh gebruiken in de slaapmodus. Als er elke 7 uur oliepeilmetingen worden gedaan, wordt er elk jaar 180 mAh gebruikt. Op basis hiervan gaat een batterij van 2600 mAh ruim 6 jaar mee.

Stap 4: Software

De Pololu Arduino VL53L1X-bibliotheek wordt gebruikt om de bereiksensor te initialiseren en toegang te krijgen tot de afstandsmetingen. Code voor het verzenden van gegevens naar ThingSpeak is afkomstig van hun voorbeeld van een vochtsensor en wat extra code stuurt de transistor aan die de sensor van stroom voorziet. De ESP8266 kan maar maximaal 70 minuten diep slapen en zichzelf wakker maken. De manier om dit probleem te omzeilen is om de chip te laten ontwaken en hem onmiddellijk weer in de slaapstand te zetten, waarbij een telling in het geheugen wordt bijgehouden. Als de monitor verbinding maakt met uw WiFi-netwerk, moet u uw WiFi SSID en wachtwoord in de code opnemen. Als je ThingSpeak gebruikt, voeg dan ook je API-code toe. De Arduino-schets om te uploaden is bijgevoegd in het tekstbestand. Het moet naar uw Arduino IDE worden gekopieerd. Voordat u de code knippert, verbindt u GPIO0 met aarde via een weerstand van 5k voordat u hem opstart. De code voor het verbinden van de ESP-07 met het WiFI-netwerk wordt veel gebruikt in andere projecten. In dit geval was er een veel langere tijd nodig in de verbindingslus om te controleren of er een verbinding was gemaakt. Over het algemeen wordt ongeveer 500 ms gebruikt, maar 5000 ms was vereist in deze WiFi-configuratie, de moeite waard om aan te passen als er verbindingsproblemen zijn. Details over het ontvangen van e-mailherinneringen van ThingSpeak worden beschreven in de Instructable Waterontharder Salt Monitor.

Stap 5: Montage

De componenten voor de monitor zijn in "vogelnest"-stijl rond de ESP-07-module aangesloten, zodat alles wat kortsluiting kan veroorzaken, wordt omhuld. De module wordt gemakkelijk beschadigd door te veel hitte en daarom moeten deze verbindingen eenmalig en snel worden gesoldeerd. De monitor wordt in twee fasen gemonteerd. Allereerst zijn de sensor en ESP-07 bedraad met een tijdelijke USB-adapter om de ESP-07 te programmeren met behulp van de Arduino IDE. Door een korte slaaptijd van 10 seconden te gebruiken, wordt al snel duidelijk of de chip verbinding maakt met het wifi-netwerk en metingen naar ThingSpeak verzendt. Zodra alles correct werkt, wordt de chip opnieuw geprogrammeerd met de gewenste slaaptijden. De rode LED moet van de module worden verwijderd om het stroomverbruik te minimaliseren. Als er een externe antenne is aangesloten, moet ook de keramische antenneverbinding worden verwijderd. Gebruik de chip niet zonder een antenne, de stroom zal de chip bakken in plaats van de ruimte in te gaan. De tweede fase omvat het verwijderen van de USB-adapter en het monteren van de componenten in een doos. De VL53L1X-module werd in de tankontluchtingsdop gemonteerd met behulp van twee nylon afstandhouders. Zorg ervoor dat de sensor vrij zicht heeft op het olieoppervlak en dat er geen bladeren, spinnenwebben of spinnen in de weg zitten. Houd de aansluitdraad ook ver uit de buurt van de sensor om storende reflecties te voorkomen.

Stap 6: Installatie

De ontluchtingsdop wordt teruggeplaatst op de olietank en zorgt ervoor dat deze waterpas is en dat er geen obstakels zijn van de sensor naar het olieoppervlak. De monitor is naast de ventilatieopening gemonteerd, er werden kleine magneten gebruikt om de box op zijn plaats te houden. Dit werkt niet met plastic tanks! Leun nu achterover en controleer het oliepeil vanuit uw luie stoel.

Klik om mijn olietankpeil te zien.