Hoe regenval detecteren met een regensensor?

De wereld lijdt onder onverwachte klimaatveranderingen en deze veranderingen worden veroorzaakt door verschillende activiteiten van de mensheid. Wanneer deze veranderingen zich voordoen, wordt de temperatuur dramatisch verhoogd en dit kan resulteren in hevige regenval, overstromingen, enz. Water besparen valt onder de verantwoordelijkheid van elke burger en als we geen aandacht besteden aan het behouden van deze basisbehoefte van het leven, zullen we binnenkort zwaar lijden . In dit project zullen we een regenalarm creëren zodat we, wanneer de regen begint, een aantal acties kunnen ondernemen om water te besparen, aangezien we dat water aan planten kunnen leveren, we wat hardware kunnen maken om dat water in de Overhead-tank te sturen, enz. Het regenwaterdetectorcircuit detecteert het regenwater en genereert een waarschuwing voor de mensen in de buurt, zodat ze onmiddellijk actie kunnen ondernemen. Het circuit is niet erg complex en kan worden voorbereid door iedereen die enige basiskennis heeft van elektrische componenten zoals weerstanden, condensatoren en transistors.

Circuit voor regenalarm

Hoe elementaire elektrische componenten te integreren voor het ontwerpen van een regensensorcircuit?

Nu we het basisidee van ons project hebben, gaan we verder met het verzamelen van de componenten, het ontwerpen van het circuit op software om te testen en het uiteindelijk op hardware te monteren. We maken deze schakeling op een printplaat en plaatsen deze vervolgens op een geschikte plek zodat we bij regen kunnen worden gewaarschuwd door het alarm.

Stap 1: Benodigde componenten (hardware)

Regendruppelsensor (x1)
BC548-transistor (x1)
LED's (x1)
1N4007 PN-verbindingsdiode (x1)
220 KΩ weerstand (x1)
10 KΩ weerstand (x1)
470 KΩ weerstand (x1)
3.3 KΩ weerstand (x2)
68 KΩ weerstand (x1)
22 µF condensator (x1)
100 µF condensator (x2)
10nF keramische condensator (x1)
100pF keramische condensator (x1)
Zoemer (x1)
Doorverbindingsdraden
Breadboard (x1)
FeCl3
Printplaat (x1)
Soldeerbout
Heet lijmpistool
Digitale multimeter

Stap 2: Benodigde componenten (software)

Proteus 8 Professional (kan worden gedownload van Hier )

Na het downloaden van de Proteus 8 Professional, ontwerp je het circuit erop. We hebben hier softwaresimulaties opgenomen, zodat het voor beginners handig kan zijn om het circuit te ontwerpen en de juiste aansluitingen op de hardware te maken.

Stap 3: de componenten bestuderen

Nu we een lijst hebben gemaakt van alle componenten die we in dit project gaan gebruiken. Laten we nog een stap verder gaan en een korte studie van alle belangrijke hardwarecomponenten doornemen.

Regendruppelsensor: De regendruppelsensormodule detecteert regen. Het werkt volgens het principe van de wet van Ohm. (V = IR). Als het niet regent, zal de weerstand op de sensor erg hoog zijn omdat er geen geleiding is tussen de draden in de sensor. Zodra het regenwater op de sensor begint te vallen, wordt het geleidingspad gemaakt en wordt de weerstand tussen draden verminderd. Wanneer de geleiding wordt verminderd, wordt de elektrische component die op de sensor is aangesloten geactiveerd en verandert zijn toestand.

Regendruppelsensor

Deze sensor kan ook thuis gemaakt worden als we de printplaat hebben. Degenen die deze sensor niet willen kopen, kunnen hem thuis maken door een pulstreinpatroon te maken met behulp van een scherp ding zoals een mes. De diameter van de pulsen moet ongeveer 3 cm zijn en hetzelfde patroon kan worden gemaakt zoals weergegeven in de bovenstaande afbeelding. Ik heb deze sensor thuis gemaakt en de onderstaande afbeelding bijgevoegd:

Regendruppelsensor thuis ontworpen

555 Timer IC: Dit IC heeft een verscheidenheid aan toepassingen, zoals het leveren van tijdvertragingen, als een oscillator, enz. Er zijn drie hoofdconfiguraties van het 555 timer-IC. Astabiele multivibrator, monostabiele multivibrator en bistabiele multivibrator. In dit project zullen we het gebruiken als een Stabiel multivibrator. In deze modus fungeert de IC als een oscillator die een vierkante puls genereert. De frequentie van het circuit kan worden aangepast door het circuit af te stemmen. d.w.z. door de waarden van condensatoren en weerstanden die in het circuit worden gebruikt te variëren. De IC genereert een frequentie wanneer een hoge blokpuls wordt toegepast op de RESET pin.

555 Timer IC

Zoemer: NAAR Zoemer is een audiosignaalapparaat of een luidspreker waarin een piëzo-elektrisch effect wordt gebruikt om geluid te produceren. Er wordt spanning op het piëzo-elektrische materiaal toegepast om een eerste mechanische beweging te produceren. Vervolgens worden de resonatoren of de diafragma's gebruikt om deze beweging om te zetten in een hoorbaar geluidssignaal. Deze luidsprekers of zoemers zijn relatief eenvoudig te gebruiken en hebben een breed scala aan toepassingen. Ze worden bijvoorbeeld gebruikt in digitale kwartshorloges. Voor ultrasone toepassingen werken ze goed in het bereik van 1-5 kHz en tot 100 kHz.

Zoemer

BC 548 NPN-transistor: Het is een transistor voor algemeen gebruik die voornamelijk voor twee hoofddoeleinden wordt gebruikt (schakelen en versterken). Het bereik van de versterkingswaarde voor deze transistor ligt tussen 100-800. Deze transistor kan een maximale stroom van ongeveer 500 mA aan en wordt daarom niet gebruikt in het type circuit dat belastingen heeft die werken op grotere ampères. Wanneer de transistor is voorgespannen, kan er stroom doorheen stromen en die fase wordt genoemd verzadiging regio. Wanneer de basisstroom wordt verwijderd, is de transistor uitgeschakeld en gaat deze volledig naar binnen Afsnijden regio.

BC 548-transistor

Stap 4: Blokschema

We hebben een blokschema gemaakt om het werkingsprincipe van het circuit gemakkelijk te begrijpen.

Blokdiagram

Stap 5: Het werkingsprincipe begrijpen

Na het monteren van de hardware zullen we zien dat zodra het water op de regensensor valt het bord gaat geleiden en als gevolg daarvan zullen beide transistors gaan draaien. AAN en daarom zal de LED ook AAN gaan omdat hij is verbonden met de emitter van transistor Q1. Wanneer de transistor Q2 in het verzadigingsgebied gaat, zal de condensator Cl zich gedragen als een jumper tussen de beide transistoren Q1 en Q3 en zal deze worden opgeladen door weerstand R4. Als Q3 in het verzadigingsgebied gaat, is de RESET pin van 555 timer IC wordt geactiveerd en een signaal wordt verzonden naar de output pin 3 van het IC waarop de zoemer is aangesloten en dus de zoemer zal gaan rinkelen. Als er geen regen zal zijn, zal er geen geleiding zijn en is de weerstand van de sensor erg hoog, daarom wordt de RESET-pin van IC niet geactiveerd, wat resulteert in geen alarm.

Stap 6: Simulatie van het circuit

Voordat u de schakeling maakt, is het beter om alle metingen op software te simuleren en te onderzoeken. De software die we gaan gebruiken is de Proteus Design Suite . Proteus is een software waarop elektronische schakelingen worden gesimuleerd.

Nadat u de Proteus-software heeft gedownload en geïnstalleerd, opent u deze. Open een nieuw schema door op het ISIS pictogram op het menu.
Nieuw schema.
onbekende USB-apparaatpoort reset mislukt
Wanneer het nieuwe schema verschijnt, klikt u op het P. pictogram in het zijmenu. Hierdoor wordt een venster geopend waarin u alle componenten kunt selecteren die zullen worden gebruikt.
Nieuw schema
Typ nu de naam van de componenten die zullen worden gebruikt om het circuit te maken. De component verschijnt in een lijst aan de rechterkant.
Componenten selecteren
Zoek op dezelfde manier als hierboven in alle componenten. Ze verschijnen in het Apparaten Lijst.
Componentenlijst

Stap 7: een PCB-layout maken

Omdat we het hardwarecircuit op een PCB gaan maken, moeten we eerst een PCB-layout voor dit circuit maken.

Om de PCB-lay-out op Proteus te maken, moeten we eerst de PCB-pakketten toewijzen aan elk onderdeel van het schema. om pakketten toe te wijzen, klikt u met de rechtermuisknop op de component waaraan u het pakket wilt toewijzen en selecteert u Verpakkingstool.
Wijs pakketten toe
Klik op de optie ARIES in het bovenste menu om een PCB-schema te openen.
Plaats vanuit de componentenlijst alle componenten op het scherm in een ontwerp dat u wilt dat uw circuit eruitziet.
Klik op de trackmodus en verbind alle pinnen die de software u vertelt om verbinding te maken door een pijl aan te wijzen.
Als de hele lay-out is gemaakt, ziet het er als volgt uit:

Stap 8: schakelschema

Na het maken van de print layout ziet het schakelschema er als volgt uit.

Schakelschema

Stap 9: De hardware installeren

Zoals we nu het circuit op software hebben gesimuleerd en het werkt prima. Laten we nu verder gaan en de componenten op PCB plaatsen. Een PCB is een printplaat. Het is een plaat die aan de ene kant volledig bekleed is met koper en aan de andere kant volledig isolerend. Het maken van de schakeling op de printplaat is relatief een langdurig proces. Nadat het circuit op de software is gesimuleerd en de PCB-lay-out is gemaakt, wordt de circuitlay-out afgedrukt op boterpapier. Voordat je het boterpapier op de printplaat legt, gebruik je de printplaat scrapper om over de print te wrijven zodat de koperlaag aan boord vanaf de bovenkant van de print minder wordt.

De koperlaag verwijderen

Vervolgens wordt het boterpapier op de printplaat gelegd en gestreken totdat de schakeling op het bord is gedrukt (het duurt ongeveer vijf minuten).

De printplaat strijken

Nu, wanneer het circuit op het bord wordt afgedrukt, wordt het in de FeCl gedompeld₃oplossing van heet water om extra koper van het bord te verwijderen, alleen het koper onder de print blijft achter.

PCB-etsen

Wrijf daarna met de scrapper over de printplaat zodat de bedrading goed zichtbaar is. Boor nu de gaten op de betreffende plaatsen en plaats de componenten op de printplaat.

Boorgaten in printplaten

Soldeer de componenten op het bord. Controleer ten slotte de continuïteit van het circuit en als er ergens een onderbreking optreedt, soldeer de componenten los en sluit ze weer aan. Het is beter om hete lijm aan te brengen met een heet lijmpistool op de positieve en negatieve polen van de batterij, zodat de polen van de batterij niet van het circuit kunnen worden losgemaakt.

De DMM instellen voor continuïteitscontrole

Stap 10: Het circuit testen

Nadat we de hardwarecomponenten op de printplaat hebben gemonteerd en de continuïteit hebben gecontroleerd, moeten we controleren of ons circuit naar behoren werkt of niet, we zullen ons circuit testen. Eerst gaan we de batterij aansluiten en daarna laten we wat water op de sensor vallen en kijken of de LED gaat branden en de zoemer begint te rinkelen of niet. Als dit gebeurt, betekent dit dat we ons project hebben voltooid.

Hardware gemonteerd voor testen

Toepassingen

Het kan in de velden worden gebruikt om boeren te waarschuwen voor regen.
De meest voorkomende toepassing is dat het in auto's kan worden gebruikt, zodat de bestuurder bij regen begint te draaien AAN de wissers bij het luisteren naar het geluid van de zoemer.
Als er wat hardware is geïnstalleerd om het regenwater op te slaan in de bovenliggende tanks, dan is dit circuit thuis erg handig omdat het de mensen die in het huis wonen op de hoogte stelt zodra de regen begint en ze de juiste maatregelen kunnen nemen om dat water op te slaan.