Làm thế nào để phát hiện lượng mưa bằng cách sử dụng cảm biến mưa?

Thế giới đang phải chịu đựng những thay đổi khí hậu bất ngờ và những thay đổi này là do các hoạt động khác nhau của con người thực hiện. Khi những thay đổi này xảy ra, nhiệt độ sẽ tăng lên đột ngột và có thể dẫn đến mưa lớn, lũ lụt, ... Tiết kiệm nước là trách nhiệm của mỗi người dân và nếu không chú ý giữ gìn sự sống cần thiết cơ bản này, chúng ta sẽ bị thiệt hại nặng nề trong thời gian ngắn. . Trong dự án này, chúng tôi sẽ tạo ra một thiết bị báo động mưa để khi mưa bắt đầu, chúng tôi có thể thực hiện một số hành động để tiết kiệm nước vì chúng tôi có thể cung cấp nước đó cho cây trồng, chúng tôi có thể tạo ra một số phần cứng để gửi nước đó trong bể chứa trên cao, v.v. Mạch phát hiện nước mưa sẽ phát hiện nước mưa và tạo ra cảnh báo cho những người gần đó để họ có thể hành động ngay lập tức. Mạch này không phức tạp lắm và có thể được chuẩn bị bởi bất kỳ ai có một số kiến ​​thức cơ bản về các thành phần điện như điện trở, tụ điện và bóng bán dẫn.

Làm thế nào để tích hợp các thành phần điện cơ bản để thiết kế mạch Rainsensor?

Bây giờ, khi chúng ta có ý tưởng cơ bản về dự án của mình, hãy chuyển sang thu thập các thành phần, thiết kế mạch trên phần mềm để thử nghiệm và cuối cùng lắp ráp nó trên phần cứng. Chúng tôi sẽ tạo mạch này trên bảng mạch PCB và sau đó đặt nó ở một nơi thích hợp để bất cứ khi nào mưa bắt đầu, chúng tôi có thể được thông báo bằng chuông báo động.

Bước 1: Các thành phần cần thiết (Phần cứng)

Bước 2: Các thành phần cần thiết (Phần mềm)

Sau khi tải xuống Proteus 8 Professional, hãy thiết kế mạch trên đó. Chúng tôi đã đưa các mô phỏng phần mềm vào đây để có thể thuận tiện cho người mới bắt đầu thiết kế mạch và tạo kết nối thích hợp trên phần cứng.

Bước 3: Nghiên cứu các thành phần

Bây giờ chúng ta đã lập danh sách tất cả các thành phần mà chúng ta sẽ sử dụng trong dự án này. Hãy để chúng tôi tiến thêm một bước và đi qua một nghiên cứu ngắn gọn về tất cả các thành phần phần cứng chính.

Cảm biến hạt mưa:Mô-đun cảm biến hạt mưa phát hiện lượng mưa. Nó hoạt động dựa trên nguyên tắc của Định luật Ohm. (V = IR). Khi trời không có mưa, điện trở trên cảm biến sẽ rất cao vì không có sự dẫn điện giữa các dây dẫn trong cảm biến. Ngay sau khi nước mưa bắt đầu rơi vào cảm biến, đường dẫn được tạo ra và điện trở giữa các dây bị giảm. Khi độ dẫn điện giảm, thành phần điện được kết nối với cảm biến sẽ được kích hoạt và trạng thái của nó thay đổi.

Cảm biến này cũng có thể được chế tạo tại nhà nếu chúng ta có bảng mạch PCB. Những người không muốn mua cảm biến này có thể tự làm tại nhà bằng cách tạo mô hình tàu xung với sự trợ giúp của một thứ sắc bén như dao. Đường kính của các xung phải xấp xỉ 3 cm và có thể tạo ra các mẫu tương tự như trong hình trên. Mình đã làm cảm biến này tại nhà và đính kèm hình bên dưới:

555 IC hẹn giờ: IC này có nhiều ứng dụng như cung cấp độ trễ thời gian, làm bộ dao động, v.v ... Có ba cấu hình chính của IC hẹn giờ 555. Multivibrator linh hoạt, multivibrator monostable và multivibrator có thể bistable. Trong dự án này, chúng tôi sẽ sử dụng nó như một Đáng kinh ngạc multivibrator. Ở chế độ này, IC hoạt động như một bộ dao động tạo ra một xung vuông. Tần số của mạch có thể được điều chỉnh bằng cách điều chỉnh mạch. tức là bằng cách thay đổi các giá trị của tụ điện và điện trở được sử dụng trong mạch. IC sẽ tạo ra một tần số khi một xung vuông cao được áp dụng cho CÀI LẠI ghim.

Buzzer: A Buzzerlà một thiết bị phát tín hiệu âm thanh hoặc một loa trong đó hiệu ứng áp điện được sử dụng để tạo ra âm thanh. Một hiệu điện thế được đặt vào vật liệu áp điện để tạo ra chuyển động cơ học ban đầu. Sau đó, các bộ cộng hưởng hoặc các màng chắn được sử dụng để chuyển chuyển động này thành tín hiệu âm thanh nghe được. Những loa hoặc bộ rung này tương đối dễ sử dụng và có nhiều ứng dụng. Ví dụ, chúng được sử dụng trong đồng hồ thạch anh kỹ thuật số. Đối với các ứng dụng siêu âm, hoạt động tốt trong dải tần 1-5 kHz và lên đến 100 kHz.

Bóng bán dẫn NPN BC 548: Nó là một bóng bán dẫn đa năng được sử dụng cho hai mục đích chính chủ yếu là (Chuyển mạch và khuếch đại). Phạm vi của giá trị khuếch đại cho bóng bán dẫn này là từ 100-800. Bóng bán dẫn này có thể xử lý dòng điện tối đa khoảng 500mA do đó nó không được sử dụng trong loại mạch có tải hoạt động trên ampe lớn hơn. Khi bóng bán dẫn được phân cực nó cho phép dòng điện chạy qua nó và giai đoạn đó được gọi là bão hòa khu vực. Khi dòng điện cơ bản được loại bỏ, bóng bán dẫn sẽ tắt và nó đi vào hoàn toàn Cắt khu vực.

Bước 4: Sơ đồ khối

Ta đã lập sơ đồ khối để dễ hiểu nguyên lý làm việc của mạch.

Bước 5: Tìm hiểu nguyên tắc làm việc

Sau khi lắp ráp phần cứng, chúng ta sẽ thấy rằng ngay sau khi nước rơi vào cảm biến mưa, bo mạch sẽ bắt đầu dẫn điện và kết quả là cả hai bóng bán dẫn sẽ quay TRÊNvà do đó đèn LED cũng sẽ BẬT vì nó được kết nối với bộ phát của bóng bán dẫn Q1. Khi bóng bán dẫn Q2 đi trong vùng bão hòa, tụ điện C1 sẽ hoạt động như một bộ nối giữa cả hai bóng bán dẫn Q1 và Q3 và nó sẽ được sạc bằng điện trở R4. Khi Q3 đi vào vùng bão hòa, CÀI LẠIchân của IC hẹn giờ 555 sẽ được kích hoạt và tín hiệu sẽ được gửi đến chân đầu ra 3 của IC tại đó bộ rung được kết nối và do đó bộ rung sẽ bắt đầu đổ chuông. Khi không có mưa sẽ không có hiện tượng dẫn điện và điện trở của cảm biến rất cao, do đó chân RESET của IC không được kích hoạt dẫn đến không có báo động.

Bước 6: Mô phỏng mạch

Trước khi tạo mạch, tốt hơn là nên mô phỏng và kiểm tra tất cả các kết quả đọc trên một phần mềm. Phần mềm chúng tôi sẽ sử dụng là Proteus Design Suite. Proteus là một phần mềm mô phỏng các mạch điện tử.

1. Sau khi bạn tải xuống và cài đặt phần mềm Proteus, hãy mở nó. Mở một giản đồ mới bằng cách nhấp vào ISISbiểu tượng trên menu.
2. Khi giản đồ mới xuất hiện, hãy nhấp vào Pbiểu tượng trên menu bên. Thao tác này sẽ mở ra một hộp trong đó bạn có thể chọn tất cả các thành phần sẽ được sử dụng.
3. Bây giờ gõ tên của các thành phần sẽ được sử dụng để tạo mạch. Thành phần sẽ xuất hiện trong danh sách ở phía bên phải.
4. Theo cách tương tự, như trên, hãy tìm kiếm tất cả các thành phần. Chúng sẽ xuất hiện trong Thiết bị Danh sách.

Bước 7: Tạo bố cục PCB

Vì chúng ta sẽ tạo mạch phần cứng trên PCB, trước tiên, chúng ta cần tạo bố cục PCB cho mạch này.

1. Để tạo bố cục PCB trên Proteus, trước tiên chúng ta cần gán các gói PCB cho mọi thành phần trên giản đồ. để gán gói, nhấp chuột phải vào thành phần bạn muốn gán gói và chọn Dụng cụ đóng gói.
2. Nhấp vào tùy chọn ARIES trên menu trên cùng để mở sơ đồ PCB.
3. Từ Danh sách Thành phần, Đặt tất cả các thành phần trên màn hình theo thiết kế mà bạn muốn mạch của mình trông giống như vậy.
4. Nhấp vào chế độ theo dõi và kết nối tất cả các chân mà phần mềm đang yêu cầu bạn kết nối bằng cách trỏ một mũi tên.
5. Khi toàn bộ bố cục được tạo, nó sẽ trông như thế này:

Bước 8: Sơ đồ mạch

Sau khi bố trí PCB, sơ đồ mạch sẽ như thế này.

Bước 9: Thiết lập phần cứng

Như bây giờ chúng ta đã mô phỏng mạch trên phần mềm và nó đang hoạt động hoàn toàn tốt. Bây giờ chúng ta hãy tiếp tục và đặt các thành phần trên PCB. PCB là một bảng mạch in. Nó là một bảng được phủ hoàn toàn bằng đồng ở một mặt và cách điện hoàn toàn với mặt còn lại. Tạo mạch trên PCB tương đối là một quá trình dài. Sau khi mạch được mô phỏng trên phần mềm và bố cục PCB của nó được tạo, bố cục mạch được in trên giấy bơ. Trước khi đặt giấy bơ lên ​​bảng PCB, hãy sử dụng máy cạo PCB để chà lên bảng sao cho lớp đồng trên bo mạch được giảm bớt từ phía trên của bảng.

Sau đó, giấy bơ được đặt trên bảng PCB và ủi cho đến khi mạch được in trên bảng (Mất khoảng năm phút).

Bây giờ, khi mạch in trên bảng, nó được nhúng vào FeCl₃ dung dịch nước nóng để loại bỏ đồng thừa ra khỏi bo mạch, chỉ còn lại đồng dưới mạch in.

Sau đó, chà bo mạch PCB bằng máy cạo để hệ thống dây điện sẽ nổi bật. Bây giờ hãy khoan các lỗ ở những nơi tương ứng và đặt các linh kiện lên bảng mạch.

Hàn các thành phần trên bảng. Cuối cùng, kiểm tra tính liên tục của mạch và nếu sự gián đoạn xảy ra ở bất kỳ vị trí nào, hãy khử hàn các linh kiện và kết nối chúng lại. Tốt hơn là dùng súng bắn keo nóng bôi keo nóng lên các cực dương và cực âm của pin để các cực của pin có thể không bị tách ra khỏi mạch.

Bước 10: Kiểm tra mạch

Sau khi lắp ráp các thành phần phần cứng trên bảng mạch PCB và kiểm tra tính liên tục, chúng ta cần kiểm tra xem mạch của chúng ta có hoạt động tốt hay không chúng ta sẽ kiểm tra mạch của chúng ta. Đầu tiên, chúng tôi sẽ kết nối pin và sau đó chúng tôi sẽ nhỏ một ít nước lên cảm biến và kiểm tra xem đèn LED có bắt đầu phát sáng hay không và còi có bắt đầu đổ chuông hay không. Nếu điều này xảy ra có nghĩa là chúng tôi đã hoàn thành dự án của mình.

Các ứng dụng

1. Nó có thể được sử dụng trên đồng ruộng để cảnh báo cho nông dân về mưa.
2. Ứng dụng phổ biến nhất là nó có thể được sử dụng trong Ô tô để bất cứ khi nào có mưa, người lái xe quay đầu TRÊNcần gạt nước lắng nghe âm thanh của còi.
3. Nếu một số phần cứng được lắp đặt để lưu trữ nước mưa vào các bể chứa trên cao thì mạch này rất hữu ích ở nhà vì nó thông báo cho những người sống trong nhà ngay khi mưa bắt đầu và sau đó họ có thể sắp xếp thích hợp để lưu trữ nước đó.