Monitor de tanque de aceite WiFi: 6 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:40

Hay varias formas de comprobar la cantidad de combustible que queda en el depósito de aceite de calefacción. La forma más sencilla es utilizar una varilla, muy precisa pero no muy divertida en un día frío de invierno. Algunos tanques están equipados con un visor, que nuevamente da una indicación directa del nivel de aceite, pero el tubo se vuelve amarillo con el tiempo, lo que dificulta la lectura. Peor aún, pueden ser una causa de fugas de aceite si no se aíslan. Otro tipo de medidor usa un flotador que acciona un dial. No es particularmente preciso y el mecanismo puede bloquearse con el tiempo.

Aquellos con bolsillos profundos pueden comprar un sensor remoto que se puede ver dentro de la casa. Un sensor accionado por batería, generalmente ultrasónico, transmite la profundidad del aceite a un receptor en la casa. Se puede usar un receptor de red independiente para ver el nivel de aceite o el receptor se puede conectar a Internet para monitoreo remoto Lo que se necesita es un sensor conectado a WiFi impulsado por batería que pueda monitorear el tanque durante años a la vez y enviar recordatorios por correo electrónico cuando el nivel de aceite baja. Dicho dispositivo se describe en este Instructable. Un sensor mide la profundidad del aceite midiendo el tiempo que tarda la luz en reflejarse desde la superficie del aceite. Cada pocas horas, un módulo ESP8266 sondea el sensor y transmite los datos a Internet. El servicio gratuito ThingSpeak se utiliza para mostrar el nivel de aceite y enviar un correo electrónico de recordatorio cuando el nivel de aceite es bajo.

Suministros

Los principales componentes utilizados en este proyecto se enumeran a continuación. El artículo más caro es el sensor de profundidad, un módulo VL53L1X que se puede encontrar en línea por aproximadamente $ 6. Tenga cuidado de no seleccionar la generación anterior VL53L0X, aunque más barata, tiene un rendimiento inferior y requiere un software diferente. El otro elemento clave es el módulo ESP8266. Las versiones con reguladores de voltaje integrados e interfaz USB son ciertamente más fáciles de usar, pero con una corriente de espera más alta, no son ideales para el funcionamiento con batería. En cambio, el módulo ESP-07 básico se utiliza con la opción de una antena externa para un rango adicional. Los componentes utilizados en este proyecto son:

• Soporte para pilas AA
• Módulo de rango VL53L1X
• Diodo Shottky BAT43
• Transistor 2N2222 o similar
• Condensador 100nF
• 2 resistencias de 5k
• 1 x resistencia de 1k
• 2 resistencias de 470 ohmios
• Módulo adaptador serie FT232RL
• Batería de cloruro de tionilo de litio tamaño AA
• Módulo microcontrolador ESP-07
• Misceláneas, alambre, caja, etc.

Paso 1: Elección del sensor

Los sensores ultrasónicos se utilizan generalmente para medir el nivel de aceite tanto comercialmente como en proyectos de bricolaje. El HC-SR04 ultrasónico fácilmente disponible o el HS-100 más nuevo se utilizan a menudo en monitores caseros a un costo de alrededor de $ 1 más o menos. Funcionaron bien en el banco, pero dieron lecturas aleatorias cuando apuntaron hacia el tubo de ventilación del tanque de aceite para ubicar la superficie del aceite. Esto probablemente se debió a los reflejos de las diferentes superficies en el tanque de acero, un tanque de plástico puede funcionar mejor. Como alternativa, se probó en su lugar un sensor óptico de tiempo de vuelo VL53L1X. Las lecturas del tanque eran mucho más estables, por lo que se optó por este tipo de sensor como alternativa. La hoja de datos del VL53L1X brinda información sobre la resolución de este sensor en diferentes condiciones de medición, ver imagen. El uso de un tiempo de muestreo de 200 ms proporciona una resolución de unos pocos mm. Sin duda, los números de la hoja de datos se tomaron en las mejores condiciones de laboratorio posibles, por lo que se realizó una prueba rápida al sensor para verificar la resolución. El sensor se colocó sobre el tubo de ventilación del tanque de aceite y se registraron algunos miles de lecturas utilizando un presupuesto de tiempo de 200 ms. Un gráfico de distribución de las lecturas en el tanque confirma que este sensor puede medir el nivel de aceite con una resolución de aproximadamente +/- 2 mm. Durante un período de tiempo más largo, hay una tendencia diaria en la que el nivel de aceite cae unos pocos mm durante la noche y se recupera durante el día. La causa más probable es que el aceite se contraiga a medida que se enfría durante la noche y se expanda nuevamente con el calor del día. Quizás, después de todo, la historia sobre la compra de petróleo por volumen en un día frío sea cierta.

Paso 2: diagrama de circuito

El diagrama de circuito muestra cómo el módulo ESP-07 está conectado al VL53L1X. Un adaptador USB FT242 está conectado temporalmente al ESP-07 para cargar el software y verificar el funcionamiento. Cuando el ESP-07 se pone en suspensión profunda, la corriente cae a aproximadamente 20 uA, una señal de activación restablece el dispositivo a través del diodo. Es posible poner el sensor en modo de espera usando el pin XSHUT pero resultó más fácil encender el sensor encendido y apagado usando un transistor. Cuando el ESP-07 se activa, el sensor se enciende y luego se apaga una vez que se toma una lectura. Esto también tiene la ventaja de eliminar la corriente de espera del VL53L1X. Cuando se trata de cargar un nuevo programa, es necesario mantener una resistencia de 5k entre tierra y GPIO0 mientras la unidad se enciende para ingresar al modo flash. Después de cargar el código, encienda y apague el dispositivo para que funcione normalmente.

Paso 3: Energía de la batería

Se utiliza una sola batería de cloruro de litio-tionilo (Li-SOCI2) de tamaño AA para impulsar este proyecto. Si busca en Internet, encontrará proveedores de este tipo de batería por tan solo 2 dólares cada uno. La gran ventaja de estas baterías es la estabilidad de 3.6V durante la vida útil de la batería, ideal para alimentar el chip ESP8266 sin requerir una regulación de voltaje adicional. Un tanque de aceite de calefacción dura muchos meses, por lo que el nivel de aceite solo necesita revisarse unas pocas veces al día. día como máximo. Las mediciones en un monitor completo arrojaron una corriente de sueño profundo de 22uA. La forma de onda de voltaje a través de una resistencia de 0.5 Ohm en el circuito de la batería indicó una corriente promedio de 75 mA durante 6.9 segundos cuando está despierto. Durante un año, el circuito usará 193 mAh en modo de suspensión. Si las mediciones del nivel de aceite se toman cada 7 horas, entonces se usan 180 mAh cada año. Sobre esta base, una batería de 2600 mAh durará más de 6 años.

Paso 4: software

La biblioteca Pololu Arduino VL53L1X se utiliza para inicializar el sensor de rango y acceder a las lecturas de distancia. El código para enviar datos a ThingSpeak proviene de su ejemplo de sensor de humedad y algún código adicional impulsa el transistor que alimenta el sensor. El ESP8266 solo puede dormir profundamente hasta 70 minutos y despertarse solo. La forma de solucionar este problema es permitir que el chip se active y vuelva a ponerlo en reposo inmediatamente, manteniendo un recuento en la memoria. Cuando el monitor se conecte a su red WiFi, deberá incluir su SSID WiFi y contraseña en el código. Además, si usa ThingSpeak, agregue su código API. El boceto de Arduino para cargar se adjunta en el archivo de texto. Necesitará copiarlo en su IDE de Arduino. Antes de flashear el código, conecte GPIO0 a tierra a través de una resistencia de 5k antes de encender. El código para conectar el ESP-07 a la red WiFI se usa ampliamente en otros proyectos. En este caso, se necesitó mucho más tiempo en el bucle de conexión para verificar que se realizó una conexión. Generalmente se usan alrededor de 500 ms, pero se requirieron 5000 ms en esta configuración de WiFi, vale la pena ajustar si hay problemas de conexión. Los detalles sobre la recepción de recordatorios por correo electrónico de ThingSpeak se describen en el Instructable del Monitor de sal del ablandador de agua.

Paso 5: Montaje

Los componentes del monitor están conectados en forma de "nido de pájaros" alrededor del módulo ESP-07, protegiendo todo lo que pueda sufrir un cortocircuito. El módulo se daña fácilmente por demasiado calor, por lo que estas conexiones necesitan soldarse una vez y rápidamente. El monitor se ensambla en dos etapas. En primer lugar, el sensor y el ESP-07 están conectados con un adaptador USB temporal para programar el ESP-07 utilizando el IDE de Arduino. El uso de un tiempo de suspensión corto de 10 segundos pronto mostrará si el chip se está conectando a la red WiFi y enviando lecturas a ThingSpeak. Una vez que todo funciona correctamente, el chip se reprograma con los tiempos de reposo deseados. El LED rojo debe apalancarse fuera del módulo para minimizar el consumo de corriente. Además, si se conecta una antena externa, también es necesario quitar el enlace de la antena de cerámica. No opere el chip sin una antena, la energía freirá el chip en lugar de ir al espacio. La segunda etapa consiste en quitar el adaptador USB y montar los componentes en una caja. El módulo VL53L1X se montó dentro de la tapa de ventilación del tanque con dos cables de nailon. separe los espaciadores. Asegúrese de que el sensor tenga una vista clara de la superficie del aceite, sin hojas, telarañas o arañas en el camino. Además, mantenga el cable de conexión alejado del sensor para evitar reflejos falsos.

Paso 6: instalación

La tapa de ventilación se vuelve a colocar en el tanque de aceite asegurándose de que esté nivelada y no haya obstrucciones desde el sensor hasta la superficie del aceite. El monitor está montado al lado del respiradero, se usaron pequeños imanes para mantener la caja en su lugar. ¡Esto no funcionará con tanques de plástico! Ahora siéntese y verifique el nivel de aceite desde la comodidad de su hogar.

Haga clic para ver el nivel de mi tanque de aceite.