esp32 lora water level meter

มิเตอร์ระดับน้ำ

การวัดระดับน้ำของบ่อน้ำอัตโนมัติด้วยการส่ง LORA โดยใช้ ESP32

การตั้งค่าการวัด

หลอดได้รับการแก้ไขในน้ำพุโดยมีระดับต่ำกว่าระดับน้ำต่ำสุดที่คาดไว้ ปั๊มพัดอากาศเข้าไปในท่อจนกว่าจะมีฟองออกจากปลายล่าง จากนั้นความดันอากาศในท่อจะเป็นสัดส่วนกับความสูงของคอลัมน์น้ำที่ถูกบังคับ ปั๊มจะต้องแข็งแรงพอสำหรับระดับน้ำที่คาดหวังสูงสุด

แนวคิดสำหรับหลักการนี้นำมาจากหัวข้อการสนทนานี้

อาจใช้วาล์วทางเดียวในหลอดเพื่อหลีกเลี่ยงการบุกรุกของสิ่งสกปรกและเพื่อลดระยะเวลาการสูบน้ำที่จำเป็นเพื่อยืดอายุการใช้งานแบตเตอรี่ จากนั้นตำแหน่งของมันจะต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าไม่มีแรงดันถาวรที่เซ็นเซอร์ซึ่งอาจทำให้เกิดความเสียหายเมื่อเวลาผ่านไปและยังป้องกันการวัดความดันเป็นศูนย์ การสูญเสียความดันที่เกิดจากวาล์วนี้จะต้องได้รับการชดเชยในการคำนวณเช่นกัน

เซ็นเซอร์ปั๊มวาล์วและความดันสามารถนำมาจากจอภาพความดันโลหิตราคาถูก ADS ADS1115 16 บิต ADC ใช้ในการวัดแรงดันเซ็นเซอร์ขนาดเล็กของมิลลิโวลต์บางตัว ESP32 µC ควบคุมขั้นตอนการวัดและส่งผล

ขั้นตอนการวัด

1. ตรวจสอบให้แน่ใจว่าความดันที่เซ็นเซอร์มีเวลาพอที่จะผ่อนคลาย (ปั๊มปิดวาล์วเปิด)
2. อ่านความดันระดับศูนย์
3. ปิดวาล์วเริ่มปั๊มและวัดซ้ำ ๆ จนกว่าแรงดันจะหยุดเพิ่มขึ้น ซึ่งหมายความว่าตอนนี้หลอดเต็มไปด้วยอากาศอย่างสมบูรณ์ ... หรือปั๊มไม่แข็งแรงพอ :-)
4. ระดับผลลัพธ์เหนือระดับล่างสุดของหลอดคือความแตกต่างระหว่างความดันทั้งสองนี้แปลงเป็นความสูงของคอลัมน์น้ำ ขึ้นอยู่กับความยาวและเส้นผ่านศูนย์กลางของหลอดอาจต้องมีการแก้ไขชดเชยเล็กน้อยเพื่อชดเชยการสูญเสียความดันของอากาศที่ไหล
5. หยุดปั๊มเปิดวาล์ว

Lorawan / TTN

โมดูล LORA: HOPERF RFM95W, SX1276 ที่เข้ากันได้และเสาอากาศ Helix สำหรับ 868 MHz

พลิกด้านหน้า / ด้านหลังในแนวนอน:

ห้องสมุด: TTN-ESP32 ใช้งานง่ายและควรมีปัญหาเรื่องเวลาน้อยลงใน ESP32 กว่า Arduino LMIC เนื่องจากมันขึ้นอยู่กับงาน ESP-IDF/FREERTOS แม้ว่าจะต้องการ ESP-IDF แต่ก็ยังสามารถใช้ร่วมกับ Arduino Libs ได้เพราะสิ่งเหล่านี้ยังขึ้นอยู่กับ ESP-IDF lib_compat_mode = off ใน platform.ini ช่วยให้การใช้งานด้วยเฟรมเวิร์ก arduino

การประหยัดและฟื้นฟูสถานะ Lora ผ่านการนอนหลับลึกในหน่วยความจำ RTC ทำได้โดย TTNSession

น้ำหนักบรรทุก

ไบต์ 0 และ 1 มีระดับน้ำเป็นมิลลิเมตรเป็นจำนวนเต็ม 16 บิตไบต์สูงก่อน ไบต์ 2 และ 3 มีแรงดันแบตเตอรี่ใน Millivolt เป็นจำนวนเต็ม 16 บิตไบต์สูงก่อน จำนวนเต็ม 16 บิตเหล่านี้ถูกเข้ารหัสเป็นส่วนประกอบของทั้งสองถ้าเป็นลบซึ่งอาจปรากฏขึ้นสำหรับระดับน้ำ

ตัวถอดรหัสรูปแบบการบรรทุก TTN ดู ttn_decoder.js มันถอดรหัส 03 E0 0F 10 ถึง

 {
   "batteryVolt": 3.856,
   "levelMeter": 0.992
 }

ฮาร์ดแวร์

ต้นแบบการทำงานครั้งแรก

การใช้พลังงาน

การใช้พลังงานเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการใช้งานแบตเตอรี่ เป้าหมายคือต้องเข้าถึงแบตเตอรี่เพียงปีละครั้งในขณะที่ระดับของบ่อน้ำจะวัดทุก ๆ 5 นาที

หลังจากการเพิ่มประสิทธิภาพจำนวนมากการใช้พลังงานจะถูกครอบงำโดยปั๊มและวาล์วแม้ว่าจะใช้งานได้เพียงไม่กี่วินาทีในแต่ละรอบ เฟสที่ใช้งานอยู่นี้ได้ถูกลดลงเป็นขั้นต่ำที่แน่นอนซึ่งยังสามารถส่งมอบการวัดที่เชื่อถือได้ มันอาจจะได้รับการปรับปรุงเพิ่มเติมด้วยวาล์วทางเดียวในหลอดที่ทำให้อากาศอยู่ใน แต่ยังคงปล่อยแรงดันจากเซ็นเซอร์

เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพกระแสการนอนหลับลึกจะมีการใช้บอร์ด EZSBC ESP32-01 ซึ่งนำไปสู่ ​​12 µA ที่ยอดเยี่ยมจริงๆ บอร์ดนี้มีพฤติกรรมที่ดีที่สุดของการทดสอบทั้งหมดดูการทดสอบการจ่ายเงิน ESP32 เพื่อให้ได้กระแสไฟฟ้าต่ำนี้วงจรรอบนอกสำหรับการวัดและ LORA จะถูกจัดหาโดยหน่วยงานควบคุมแรงดันไฟฟ้า 3.3 V แยกต่างหากซึ่งสามารถเปิดและปิดได้โดยซอฟต์แวร์ การใช้หมุด GPIO ปกติสำหรับ SPI และผลลัพธ์อื่น ๆ ล้มเหลวเนื่องจากไม่สามารถแยกหรือดึงต่ำได้ในระหว่างการนอนหลับลึก สิ่งนี้นำไปสู่กระแสรั่วไหลอย่างมาก อย่างไรก็ตามสิ่งนี้เป็นไปได้สำหรับหมุด GPIO ที่ขับเคลื่อนด้วย RTC ซอฟต์แวร์เตรียมความพร้อมสำหรับการนอนหลับลึกโดยการแยกหรือดึงต่ำ (ถือ) PIN ใดที่พฤติกรรมไม่ชัดเจน

นี่คือรอบการวัดหนึ่งรอบด้วยการส่ง LORA (โดยไม่ต้องเข้าร่วม):

• ปั๊มและค่าใช้จ่าย ~ 0.6 วินาที - 3.5 วินาทีขึ้นอยู่กับระดับน้ำและแรงดันไฟฟ้าปั๊มแรงดันไฟฟ้าปั๊มที่สูงขึ้นนำไปสู่เฟสที่สั้นกว่ามาก
• การส่งสัญญาณ LORA ใช้งาน ~ 0.1 s
• เฟสตื่นเต็ม ~ 9 s

การประมาณอายุการใช้งานแบตเตอรี่ดูแบตเตอรี่

ต้นแบบที่ดีที่สุด:

การตรวจสอบแบตเตอรี่

ในการตรวจสอบแรงดันแบตเตอรี่ที่เหลืออยู่จะถูกป้อนเข้าสู่ช่องว่างฟรีอื่นของ ADC โดยใช้ตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้า มันถูกขับเคลื่อนจากแรงดันไฟฟ้าส่วนปลายที่สลับได้ก่อนที่ตัวควบคุมเพื่อหลีกเลี่ยงการระบายแบตเตอรี่ที่ไม่จำเป็น สวิตช์ทรานซิสเตอร์ทำให้เกิดการสูญเสียแรงดันไฟฟ้า 30 ถึง 40 mV ซึ่งอาจเป็น (แต่ไม่ได้) ชดเชยในซอฟต์แวร์เช่นเดียวกับการเบี่ยงเบนของตัวต้านทาน

แผนผัง

ไดอะแกรมวงจร Kicad:

สิ่งที่ต้องทำ

• PCB
• รายละเอียดเกี่ยวกับส่วนประกอบการตรวจสอบความดันโลหิตที่ใช้แล้ว
• แบตเตอรี่ใดที่จะใช้สำหรับ 1a โดยไม่ต้องเปลี่ยน?
• รูปภาพของส่วนประกอบการติดตั้ง ...
• เข้าสู่การนอนหลับหลังจากเข้าร่วมล้มเหลวลองเข้าร่วมในครั้งต่อไป การเข้าร่วมไม่น่าเชื่อถือจริงๆ ... หรือไปที่ ABP อย่างสมบูรณ์และพยายามจัดเก็บเคาน์เตอร์เฟรมใน NVM
• เอกสารและลิงค์ไลบรารีที่ใช้แล้ว