Cerca de 71% da terra é coberta por água, mas infelizmente apenas 2,5% dela é potável. Com o aumento da população, poluição e mudanças climáticas, espera-se que, em 2025, tenhamos uma escassez perene de água. Por um lado, já existem pequenas disputas entre nações e estados para compartilhar a água do rio, por outro lado, nós, como humanos, desperdiçamos muita água potável devido à nossa negligência.
Pode não parecer grande à primeira vez, mas se sua torneira pingasse uma gota de água uma vez a cada segundo, levaria apenas cerca de cinco horas para desperdiçar um galão de água, que é água suficiente para um humano médio sobreviver por dois dias. Então, o que pode ser feito para impedir isso? Como sempre a resposta, para isso, está no aprimoramento da tecnologia. Se substituirmos todas as torneiras manuais por uma inteligente que abre e fecha automaticamente, não só podemos economizar água, mas também ter um estilo de vida mais saudável, pois não precisamos operar a torneira com as mãos sujas. Portanto, neste projeto, construiremos um dispensador automático de água usando o Arduino e uma válvula solenóide que pode fornecer água automaticamente quando um copo é colocado próximo a ele. Parece legal, certo! Então vamos construir um…
Materiais requisitados
- Válvula solenoide
- Arduino Uno (qualquer versão)
- HCSR04 - Sensor Ultrassônico
- IRF540 MOSFET
- Resistor 1k e 10k
- Tábua de pão
- Fios de conexão
Conceito de Trabalho
O conceito por trás do dispensador automático de água é muito simples. Usaremos um Sensor Ultrassônico HCSR04 para verificar se algum objeto tal que o vidro é colocado antes do dispensador. Uma válvula solenóide será usada para controlar o fluxo de água, que é quando energizada a água fluirá para fora e quando desenergizada a água será interrompida. Então vamos escrever um programa Arduino que sempre verifica se algum objeto está colocado perto da torneira, se sim então o solenóide será ligado e espere até que o objeto seja removido, uma vez que o objeto seja removido o solenóide irá desligar automaticamente fechando o abastecimento de água. Saiba mais sobre como usar o sensor ultrassônico com o Arduino aqui.
Diagrama de circuito
O diagrama de circuito completo para dispensador de água baseado em Arduino é mostrado abaixo
A válvula solenóide usada neste projeto é uma válvula de 12 V com uma classificação de corrente máxima de 1,2 A e uma classificação de corrente contínua de 700 mA. Quando a válvula é ligada, ela consumirá cerca de 700mA para mantê-la ligada. Como sabemos, um Arduino é uma placa de desenvolvimento que opera com 5V e, portanto, precisamos de um circuito de driver de comutação para o solenóide ligá-lo e desligá-lo.
O dispositivo de chaveamento usado neste projeto é o MOSFET IRF540N N-Channel. Ele tem 3 pinos Gate, Source e Drain do pino 1, respectivamente. Conforme mostrado no diagrama de circuito, o terminal positivo do solenóide é alimentado com o pino Vin do Arduino. Porque usaremos um adaptador de 12 V para alimentar o Arduino e, portanto, o pino Vin terá uma saída de 12 V, que pode ser usado para controlar o solenóide. O terminal negativo do solenóide é conectado ao aterramento por meio dos pinos de Fonte e Dreno do MOSFET. Portanto, o solenóide será energizado apenas se o MOSFET estiver ligado.
O pino da porta do MOSFET é usado para ligá-lo ou desligá-lo. Ele permanecerá desligado se o pino do gate estiver aterrado e ligará se uma tensão do gate for aplicada. Para manter o MOSFET desligado quando nenhuma tensão é aplicada ao pino da porta, o pino da porta é puxado para o aterramento através de um resistor de 10k. O pino 12 do Arduino é usado para ligar ou desligar o MOSFET, então o pino D12 é conectado ao pino da porta por meio de um resistor de 1K. Este resistor de 1K é usado para fins de limitação de corrente.
O sensor ultrassônico é alimentado pelos pinos de + 5V e aterramento do Arduino. Os pinos Echo e Trigger são conectados aos pinos 8 e 9, respectivamente. Podemos então programar o Arduino para usar o sensor ultrassônico para medir a distância e ligar o MOSFET quando um objeto for detectado. Todo o circuito é simples e, portanto, pode ser facilmente construído em cima de uma placa de ensaio. O meu parecia algo assim abaixo, depois de fazer as conexões.
Programando a placa Arduino
Para este projeto temos que escrever um programa que utiliza o sensor Ultrassônico HCSR-04 para medir a distância do objeto a sua frente. Quando a distância é inferior a 10 cm, temos que ligar o MOSFET e então temos que desligar o MOSFET. Também usaremos o LED integrado conectado ao pino 13 e o alternaremos junto com o MOSFET para que possamos garantir se o MOSFET está ligado ou desligado. O programa completo para fazer o mesmo é fornecido no final desta página. Logo abaixo, expliquei o programa, dividindo-o em pequenos trechos significativos.
O programa começa com a definição de macros. Temos o gatilho e pino de eco para o sensor ultrassônico e o pino de porta MOSFET e LED como a E / S para nosso Arduino. Portanto, definimos a qual pino eles serão conectados. No nosso hardware que tenha ligado o pino de eco e disparo para 8 e 9 th pino digital respectivamente. Em seguida, o pino MOSFET é conectado ao pino 12 e o LED integrado, por padrão, é conectado ao pino 13. Definimos o mesmo usando as seguintes linhas
#define trigger 9 #define echo 8 #define LED 13 #define MOSFET 12
Dentro da função de configuração , declaramos quais pinos são inseridos e quais são produzidos. Em nosso hardware, apenas o pino Echo do sensor ultrassônico (US) é o pino de entrada e os restantes são pinos de saída. Então, usamos a função pinMode do Arduino para especificar o mesmo mostrado abaixo
pinMode (trigger, OUTPUT); pinMode (eco, INPUT); pinMode (LED, SAÍDA); pinMode (MOSFET, OUTPUT);
Dentro da função de loop principal, chamamos a função chamada measure_distance (). Esta função usa o sensor US para medir a distância do objeto na frente dele e atualiza o valor para a variável ' distância' . Para medir a distância usando o sensor dos EUA, o pino do gatilho deve primeiro ser mantido baixo por dois microssegundos e depois mantido alto por dez microssegundos e novamente mantido baixo por dois microssegundos. Isso enviará uma explosão sônica de sinais ultrassônicos no ar, que será refletido pelo objeto na frente dele e o pino de eco irá captar os sinais refletidos por ele. Em seguida, usamos o valor do tempo gasto para calcular a distância do objeto à frente do sensor. Se você quer saber