Индикатор уровня воды c помощью Arduino Nano

Урок показывает как с помощью Arduino Nano сделать устройство, которое измеряет уровень воды и отображает его на ЖК-экране.

Arduino Nano - это небольшая плата, полная и дружественная макетной плате, основанная на ATmega328 (Arduino Nano 3.x). Она имеет более или менее ту же функциональность что и Arduino Duemilanove, но в другой комплектации.

Проект основан на Arduino Nano и взаимодействует с другими датчиками. Это руководство показывает, как с помощью Arduino Nano сделать устройство, которое измеряет уровень воды и отображает его на ЖК-экране. Поэтому в этом проекте я буду использовать ультразвуковой модуль HC-SR04 для измерения уровня воды и ЖК-дисплея I2C, чтобы увидеть уровень воды в см.

Шаг 1. Инструменты и компоненты

Для этого проекта нам понадобятся:

• Arduino Nano
• HC-SR04 Ultrasonic Модуль
• LCD-дисплей
• LCD i2c
• Bread Board (макетная плата)
• Провода
• Контейнер с водой

Шаг 2. Начало работы с HC-SR04

HC-SR04 или ультразвуковой датчик - это электронное устройство, которое работает по принципу передачи и отражения. Этот датчик имеет два контакта, названных как контакты TRIG и ECHO.

Функция вывода ECHO состоит в том, чтобы излучать волны на канал. Эти волны проходят через среду как волна и отражаются назад, когда она попадает на объект или препятствие по пути распространения. Время, затраченное на излучение и отражение, рассчитывается и используя это значение мы определяем расстояние приближающегося к нам препятствия.

Ультразвуковой датчик подключается к Nano следующим образом:

• Контакт TRIG подключен к цифровому выводу Nano 9
• Штырь ECHO подключен к цифровому выводу Nano 10
• Вывод VCC подключается к положительному макетной платы
• Штырь GND подключен к отрицательному макетной платы

Шаг 3. Подключение ЖК-дисплея

16x2 ЖК-дисплей Arduino сначала припаян к I2C. Я использую драйвер I2C просто для устранения беспорядочного и большого количества перемычек, что делает возможным подключение большего количества датчиков и устройств вывода. I2c хватает 4 выводов, чтобы получить функцию ЖК-дисплея, когда традиционный ЖК-дисплей имеет 12 контактов. Краткое описание контактов I2C ниже.

• Линия данных (SDA): эта линия или линия передачи I2C используется для передачи данных от передатчика к приемнику. Символ, который должен отображаться на ЖК-дисплее, передается по этой линии.
• Линия синхронизации (SCL): это контрольная линия I2C, которая определяет скорость передачи символов, как импульс синхронизации в традиционных триггерах.

I2C подключаются следующим образом:

• Штырь SDA подключен к аналоговому выводу A5
• Контакт SCL подключается к аналоговому выводу A4
• Вывод VCC подключается к положительному макетной платы
• GND-контакт подключен к отрицательному макетной платы

Мы закончили с оборудованием, давайте теперь перейдем к коду.

Шаг 4. Код (скетч)

Код довольно прост. Кроме того, мы теперь добавляем еще несколько библиотек для работы ЖК-дисплея I2C - LiquidCrystal_I2C, Wire.

Убедитесь, что вы ввели правильный адрес I2C в коде, адрес по умолчанию для I2C равен 0x3f.

Скопируйте и вставьте код ниже в Arduino IDE и выберите Arduino Nano и правильный порт, затем нажмите «Загрузить».

#include "Wire.h" // For I2C
#include "LCD.h" // For LCD
#include "LiquidCrystal_I2C.h" // Added library*
//Set the pins on the I2C chip used for LCD connections
//ADDR,EN,R/W,RS,D4,D5,D6,D7
LiquidCrystal_I2C lcd(0x3f,2,1,0,4,5,6,7); // 0x27 is the default I2C bus address of the backpack-see article

#define echoPin 3 // Echo Pin (OUTPUT pin in RB URF02)
#define trigPin 2 // Trigger Pin (INPUT pin in RB URF02)

int led = 5;
int maximumRange = 350; // Maximum range needed
int minimumRange = 0; // Minimum range needed
long duration, distance; // Duration used to calculate distance
int brightness;

void setup() {
 lcd.begin (16,2); // 16 x 2 LCD module
   lcd.setBacklightPin(3,POSITIVE); // BL, BL_POL
   lcd.setBacklight(HIGH);
 Serial.begin (9600);
 pinMode(trigPin, OUTPUT);
 pinMode(echoPin, INPUT);
 pinMode(led, OUTPUT);
}

void loop() {
// The following trigPin/echoPin cycle is used to determine the distance of the nearest object by bouncing soundwaves off of it.
 digitalWrite(trigPin, LOW); 
 delayMicroseconds(2); 
 digitalWrite(trigPin, HIGH);
 delayMicroseconds(10); 
 digitalWrite(trigPin, LOW);
 duration = pulseIn(echoPin, HIGH);
 distance = duration/58.2; //Calculate the distance (in cm) based on the speed of sound.
 lcd.home (); // Set cursor to 0,0
 lcd.print("The Water Level is");
 lcd.setCursor (0,1);
 lcd.print(distance); // Custom text
 lcd.print("cm");
 Serial.println(distance); // distance in cm
 brightness= map(distance,1,100,0,255); 
 analogWrite(led, brightness);   
 delay(1000); //Delay 50 ms
}

Шаг 5. Результат

И после того, как вы завершили проект, вы должны увидеть, как Arduino отображает уровень воды на ЖК-дисплее. Вы можете добавить дополнительный зуммер, чтобы вы знали, что уровень воды достигнет определенного порога.