Como detectar a precipitação usando o sensor de chuva?

O mundo está sofrendo com mudanças climáticas inesperadas e essas mudanças são causadas por diversas atividades praticadas pelo homem. Quando essas mudanças ocorrem a temperatura sobe drasticamente podendo resultar em fortes chuvas, inundações, etc. Economizar água é responsabilidade de cada um de cada cidadão e se não prestarmos atenção para preservar esta necessidade básica da vida, sofreremos muito em breve . Neste projeto, criaremos um alarme de chuva para que, quando a chuva começar, possamos fazer algumas ações para economizar água, já que poderíamos fornecer água para as plantas, podemos fazer algum hardware para enviar essa água para o tanque superior, etc. O circuito detector de água da chuva detectará a água da chuva e gerará um alerta para as pessoas próximas para que possam tomar medidas imediatas. O circuito não é muito complexo e pode ser preparado por qualquer pessoa que tenha algum conhecimento básico sobre componentes elétricos como resistores, capacitores e transistores.

Circuito de alarme de chuva

Como integrar componentes elétricos básicos para projetar o circuito Rainsensor?

Agora, como temos a ideia básica do nosso projeto, vamos avançar para a coleta dos componentes, projetar o circuito no software para teste e, finalmente, montá-lo no hardware. Faremos este circuito em uma placa PCB e a seguir colocaremos em um local adequado para que sempre que começar a chover possamos ser avisados ​​pelo alarme.



Etapa 1: componentes necessários (hardware)

  • Sensor de gota de chuva (x1)
  • Transistor BC548 (x1)
  • LEDs (x1)
  • 1N4007 Diodo de junção PN (x1)
  • Resistor 220 KΩ (x1)
  • Resistor de 10 KΩ (x1)
  • Resistor de 470 KΩ (x1)
  • 3,3 KΩ Resistor (x2)
  • Resistor 68 KΩ (x1)
  • Capacitor de 22 µF (x1)
  • Capacitor 100 µF (x2)
  • Capacitor de cerâmica 10nF (x1)
  • Capacitor de cerâmica 100pF (x1)
  • Campainha (x1)
  • Jumper Wires
  • Placa de ensaio (x1)
  • FeCl3
  • Placa PCB (x1)
  • Ferro de solda
  • Pistola de cola quente
  • Multímetro digital

Etapa 2: Componentes necessários (software)

  • Proteus 8 Professional (pode ser baixado de Aqui )

Depois de baixar o Proteus 8 Professional, projete o circuito nele. Incluímos simulações de software aqui para que seja conveniente para iniciantes projetar o circuito e fazer as conexões apropriadas no hardware.



Etapa 3: estudar os componentes

Agora, como fizemos uma lista de todos os componentes que vamos usar neste projeto. Vamos dar um passo adiante e fazer um breve estudo de todos os principais componentes de hardware.



Sensor de gota de chuva: O módulo do sensor de gota de chuva detecta chuva. Ele funciona segundo o princípio da Lei de Ohm. (V = IR). Quando não há chuva a resistência do sensor será muito alta, pois não há condução entre os fios do sensor. Assim que a água da chuva começa a cair sobre o sensor, o caminho de condução é feito e a resistência entre os fios é reduzida. Quando a condução é reduzida, o componente elétrico que está conectado ao sensor é acionado e seu estado muda.

Sensor de gota de chuva

Este sensor também pode ser feito em casa se tivermos a placa PCB. Aqueles que não querem comprar este sensor podem fazê-lo em casa fazendo um padrão de trem de pulso com a ajuda de uma coisa afiada como uma faca. O diâmetro dos pulsos deve ser de aproximadamente 3 cm e o mesmo padrão pode ser feito conforme mostrado na foto acima. Fiz este sensor em casa e anexei a foto abaixo:



Sensor de gota de chuva projetado em casa

555 Timer IC: Este IC tem uma variedade de aplicações, como fornecer atrasos de tempo, como um oscilador, etc. Existem três configurações principais do IC do temporizador 555. Multivibrador astável, multivibrador monoestável e multivibrador biestável. Neste projeto, vamos usá-lo como um Astable multivibrador. Neste modo, o IC atua como um oscilador que gera um pulso quadrado. A frequência do circuito pode ser ajustada sintonizando o circuito. ou seja, variando os valores dos capacitores e resistores que são usados ​​no circuito. O IC irá gerar uma frequência quando um pulso quadrado alto é aplicado ao REDEFINIR PIN.

555 Timer IC

Buzzer: PARA Campainha é um dispositivo de sinalização de áudio ou um alto-falante no qual um efeito piezoelétrico é usado para produzir som. Uma voltagem é aplicada ao material piezoelétrico para produzir um movimento mecânico inicial. Em seguida, os ressonadores ou os diafragmas são usados ​​para converter esse movimento em um sinal sonoro audível. Esses alto-falantes ou campainhas são comparativamente fáceis de usar e têm uma ampla gama de aplicações. Por exemplo, eles são usados ​​em relógios digitais de quartzo. Para aplicações ultrassônicas, operam bem na faixa de 1-5 kHz e até 100 kHz.

Campainha

Transistor NPN BC 548: É um transistor de uso geral usado principalmente para duas finalidades principais (comutação e amplificação). A faixa de valor de ganho para este transistor está entre 100-800. Este transistor pode suportar uma corrente máxima de cerca de 500mA, portanto, não é usado no tipo de circuito que possui cargas que operam com amperes maiores. Quando o transistor é polarizado, ele permite que a corrente flua através dele e esse estágio é chamado saturação região. Quando a corrente de base é removida, o transistor é desligado e entra totalmente Corte fora região.

Transistor BC 548

Etapa 4: Diagrama de blocos

Fizemos um diagrama de blocos para compreender facilmente o princípio de funcionamento do circuito.

Diagrama de bloco

Etapa 5: Compreendendo o princípio de funcionamento

Depois de montar o hardware veremos que assim que a água cair no sensor de chuva a placa começará a conduzir e como resultado ambos os transistores girarão EM e, portanto, o LED também acenderá porque está conectado ao emissor do transistor Q1. Quando o transistor Q2 vai para a região de saturação, o capacitor C1 se comporta como um jumper entre ambos os transistores Q1 e Q3 e será carregado pelo resistor R4. Quando Q3 vai para a região de saturação, REDEFINIR O pino do IC do temporizador 555 será acionado e um sinal será enviado no pino de saída 3 do IC no qual o buzzer está conectado e, portanto, o buzzer começará a tocar. Quando não haverá chuva não haverá condução e a resistência do sensor é muito alta, portanto o pino RESET do IC não é acionado resultando em nenhum alarme.

Etapa 6: Simular o circuito

Antes de fazer o circuito, é melhor simular e examinar todas as leituras em um software. O software que vamos usar é o Suíte Proteus Design . Proteus é um software no qual circuitos eletrônicos são simulados.

  1. Depois de baixar e instalar o software Proteus, abra-o. Abra um novo esquema clicando no ISIS ícone no menu.

    New Schemetic.

  2. Quando o novo esquema aparecer, clique no P ícone no menu lateral. Isso abrirá uma caixa na qual você pode selecionar todos os componentes que serão usados.

    Novo Esquema

  3. Agora digite o nome dos componentes que serão usados ​​para fazer o circuito. O componente aparecerá em uma lista do lado direito.

    Selecionando Componentes

  4. Da mesma forma, como acima, pesquise todos os componentes. Eles aparecerão no Dispositivos Lista.

    Lista de Componentes

Etapa 7: Fazendo um layout de PCB

Como vamos fazer o circuito de hardware em um PCB, primeiro precisamos fazer um layout de PCB para este circuito.

  1. Para fazer o layout do PCB no Proteus, primeiro precisamos atribuir os pacotes do PCB a cada componente do esquema. para atribuir pacotes, clique com o botão direito do mouse no componente que deseja atribuir ao pacote e selecione Ferramenta de embalagem.

    Atribuir Pacotes

  2. Clique na opção ARIES no menu superior para abrir um esquema de PCB.
  3. Na Lista de componentes, coloque todos os componentes na tela em um desenho que você deseja que seu circuito se pareça.
  4. Clique no modo de trilha e conecte todos os pinos que o software está dizendo para você conectar apontando uma seta.
  5. Quando todo o layout for feito, ficará assim:

Etapa 8: Diagrama de Circuito

Depois de fazer o layout do PCB, o diagrama do circuito ficará assim.

Diagrama de circuito

Etapa 9: Configurando o Hardware

Como agora simulamos o circuito no software e está funcionando perfeitamente bem. Agora, vamos seguir em frente e colocar os componentes no PCB. Um PCB é uma placa de circuito impresso. É uma placa totalmente revestida com cobre de um lado e totalmente isolante do outro lado. Fazer o circuito no PCB é comparativamente um processo demorado. Depois que o circuito é simulado no software e seu layout de PCB é feito, o layout do circuito é impresso em papel manteiga. Antes de colocar o papel manteiga na placa PCB, use o raspador de PCB para esfregar a placa de modo que a camada de cobre na placa seja diminuída da parte superior da placa.

Removendo a camada de cobre

Em seguida, o papel manteiga é colocado na placa PCB e passado até que o circuito seja impresso na placa (leva aproximadamente cinco minutos).

Passando a placa PCB

Agora, quando o circuito é impresso na placa, ele é mergulhado no FeCl3solução de água quente para remover o cobre extra da placa, apenas o cobre sob o circuito impresso será deixado para trás.

Gravura PCB

Depois disso, esfregue a placa PCB com o raspador para que a fiação fique proeminente. Agora faça os furos nos respectivos locais e coloque os componentes na placa de circuito.

Perfuração de furos em PCB

Solde os componentes na placa. Finalmente, verifique a continuidade do circuito e se ocorrer descontinuidade em algum lugar, desosolde os componentes e conecte-os novamente. É melhor aplicar cola quente usando uma pistola de cola quente nos terminais positivo e negativo da bateria para que os terminais da bateria não possam ser separados do circuito.

Configurando o DMM para verificação de continuidade

Etapa 10: Testando o circuito

Depois de montar os componentes de hardware na placa PCB e verificar a continuidade, precisamos verificar se nosso circuito está funcionando corretamente ou não, testaremos nosso circuito. Primeiramente conectaremos a bateria e depois jogaremos um pouco de água no sensor e verificaremos se o LED começa a acender e a campainha começa a tocar ou não. Se isso acontecer, significa que concluímos nosso projeto.

Hardware montado para teste

Formulários

  1. Pode ser usado nos campos para alertar os agricultores sobre a chuva.
  2. A aplicação mais comum é que pode ser utilizado em automóveis para que sempre que comece a chover o motorista vire EM os limpadores ao ouvir o som da campainha.
  3. Se algum hardware for instalado para armazenar a água da chuva nos tanques superiores, este circuito é muito útil em casa, pois notifica as pessoas que moram na casa assim que a chuva começa e elas podem, então, tomar as providências necessárias para armazenar essa água.