Slim Vloeistofniveau Sensor & Controller met Arduino & Ultrasonische HC-SR04

Onderdelen en Benodigdheden

Apps en online diensten

• Arduino IDE

Over dit project

Het onderstaande diagram toont de ultrasoonsensor en Arduino. Het model was voor presentatiedoeleinden.

Inleiding

Niveaumeters worden in alle industriële sectoren gebruikt. We kunnen hetzelfde toepassen voor kleinschalige of domestieke doeleinden. We hebben een vloeistofniveausensor gebouwd die continue data levert over de bezetting van de tank. Het systeem is een terugkoppelingssysteem: het meet niet alleen het niveau maar stuurt het ook via een pomp.

Constructie

De Arduino is de microcontroller. De HC-SR04 ultrasoonsensor is bovenop de tank gemonteerd. Voor het model werden twee ondergedompelde pompen gebruikt (enkelrichtings). Een tweerichtingspomp zou efficiënter zijn. De pompen krijgen signalen van de Arduino en vereisen 12V, dus een motordriver is nodig (niet in blokdiagram getoond).

Werking

We verdelen het model in twee secties:

• Meetysteem
• Regelsysteem

Meting

De HC-SR04 heeft een zender (40 kHz) en ontvanger. De ultrasoengolf reflecteert op het vloeistofniveau. De sensor heeft 4 pinnen: GND, VCC (3.3V/5V), Trig (trigger), Echo (ontvangst). De tijd tussen trigger en echo geeft de afstand:

duration = pulseIn(echoPin, HIGH);
distance = duration * 0.034 / 2; // in cm

Regelsysteem

De Arduino ontvangt sensordata en stuurt de pompen. In de code stel je de gewenste drempels in:

• Niveau > drempel (bijv. 10 cm): tankpomp aan, reservoirpomp uit → vloeistof afvoeren
• Niveau < drempel (bijv. 6 cm): reservoirpomp aan, tankpomp uit → vloeistof bijvullen

Alleen de tank en één pomp worden in de basisversie gebruikt.

Toekomstige verbeteringen

• Tweerichtingspomp buiten de tank (alleen 1 pomp nodig)
• Resultaat tonen op OLED/LCD scherm
• Data opslaan in cloud via IoT
• Niveau controleren en bekijken via app (Industrie 4.0)
• Veiligheidsbuzzer bij overflow, softwarematige overflow-preventie

Code

Water niveau controller (Arduino)

int tankPump = 3;
int reserviorPump = 2;
int trigPin = 9;  // wit
int echoPin = 10; // bruin
long duration;
int distance;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(tankPump, OUTPUT);
  pinMode(reserviorPump, OUTPUT);
  pinMode(trigPin, OUTPUT);
  pinMode(echoPin, INPUT);
}

void loop() {
  ultrasound();
  pump();
}

void ultrasound() {
  digitalWrite(trigPin, LOW);
  delayMicroseconds(2);
  digitalWrite(trigPin, HIGH);
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(trigPin, LOW);
  duration = pulseIn(echoPin, HIGH);
  distance = duration * 0.034 / 2;
  Serial.print("Distance: ");
  Serial.println(distance);
  delay(1000);
}

void pump() {
  if (distance > 10) {
    digitalWrite(tankPump, HIGH);
    digitalWrite(reserviorPump, LOW);
  } else {
    digitalWrite(tankPump, LOW);
  }
  if (distance < 6) {
    digitalWrite(reserviorPump, HIGH);
    digitalWrite(tankPump, LOW);
  } else {
    digitalWrite(reserviorPump, LOW);
  }
}

Schema's