Умная насосная станция

Здравствуйте! Написал код для умной насосной станции, может кому нибудь пригодится.
Сподвигнул меня на этот проект часто затапливаемый подвал моего гаража.
Особенность данного проекта в том что его можно использовать не только для откатки воды из чего либо, но и наоборот для поддержания уровня воды в чем либо (система защиты от упуска воды). Для того что бы изменить функцию достаточно снять оба поролоновых поплавка с магнитом и перевернув их на 180 градусов, одеть обратно на поплавковые выключатели
Проект состоит из двух герконных поплавковых выключателей (я использовал такие http://5833.cn.all.biz/ru/goods_poplavkovyj-vyklyuchatel_31205), погружного насоса и релейного модуля для управления насосом от «низковольтной» ARDUINO
В системе используются два поплавка вместо одного по причине того что бы создать некое подобие «механического триггера шмидта» (создать подобие петли гистерезиса),
Можно использовать и один поплавок, но тогда система может стать не стабильной. Например: при срабатывании поплавка запустится насос и откачает 5 милиметров воды за какихто 30 секунд, затем насос остановится, и через две три минуты уровень снова дойдет до уровня включения насоса, и так далее, для электромотора насоса это скоро закончится плачевно. С применением двух поплавков, появляется возможность контроля уровня воды в более широком диапазоне уровней. Можно конечно использовать разнообразные таймеры в программе, но это уже другая тема.
Вместо насоса можно использовать соленоидный клапан, если система слива основана на самотеке, или система пополнения находится под давлением.
Принцип работы таков:
1. Если схема настроена для откатки воды из почти опустошенной емкости:
Предположим что в емкости есть какой-то уровень воды и он постепенно растет, после того как уровень достигнет уровня верхнего поплавка насос запустится и откачает воду до уровня нижнего поплавка, затем система снова ждет пока уровень воды поднимится до уровня верхнего поплавка
2. Если схема настроена для поддержания уровня в наполненной емкости
Предположим что в емкости есть какой то уровень воды, и уровень постепенно падает, после того как уровень в емкости достигнет уровня нижнего поплавка насос запустится и наполнит емкость до уровня верхнего поплавка

Сфера применения:
1. В первом варианте можно контролировать уровень в переодически затапливаемом помещении, поддержание уровня в открытом бассейне, откатка воды из под конденсатосборника системы кондиционирования, система контроля от перелива наполняемой ванны, система откатки воды из сборников дождевой воды на даче, и многое другое
2. Во втором варианте можно контролировать уровень воды в водонапорной станции загородного дома, поддерживать воду в цистерне автоматического полива растительности, автоматический сливной бачек унитаза J, система защиты от упуска воды из расширительной цистерны в водяной системе обогрева загородного дома, система заполнения летнего душа на даче, Электронный дачный водяной колодец, и многое другое
Также система имеет широкую возможность модернизации
код:
/*
Программа для автоматическото управления насосом
Два поплавка контролирут запуск и остановку насоса
В зависимости от установки поплавковых выключателей
система может работать иметь две разные функции
1.Система контроля затопления (Не допускает подъема воды
выше уровня верхнего поплавка при срабатывании верхнего поплавка
запускает насос и откатывает воду до уровня нижнего поплавка)
Пример: Откачка воды из часто затопляемого помещения (подвал гаража)
2.Система поддержания воды в емкости (Не допускает упуска воды ниже нижнего
поплавка, при срабатывании нижнего поплавка наполняет емкость до уровня верхнего поплавка)
Пример: Защита системы отопления загородного дома от упуска воды из контура
(устанавливается в разширительной цистерне),
водонапорная станция на даче, бачек унитаза управляемый электроникой ,
Что бы переключится между этими двумя функциями необходимо
только перевернуть поплавки на поплавковых выключателях
В обоих случаях вместо насоса можно использовать соленоидный клапан
(клапан открывающийся и закрывающийся по средствам электрического сигнала)

*/
#define Apin 8 //PIN верхнего поплавка
#define Bpin 9 //PIN нижнего поплавка
#define PumpRelayPin 13 //PIN насосного релле
boolean floatA = 0; //Состояние верхнего поплавка
boolean floatB = 0; //Состояние нижнего поплавка
boolean Pumpttriger = 0; //Текущее состояние насосного релле (1-ON, 0-OFF)
boolean Lastpumptriger =0; //Предидущее состояние насосного релле

void setup(){
pinMode (Apin,INPUT); //Цифровой PIN верхнего поплавка входной
pinMode (Bpin,INPUT); //Цифровой PIN нижнего поплавка входной
pinMode (PumpRelayPin,OUTPUT);} //цифровой PIN насосного релле выхлдной
void loop(){
floatA=digitalRead(Apin); //Читает состояние PIMа верхнего поплавка и запоминает его
floatB=digitalRead(Bpin); //Читает состояние PIMа нижнего поплавка и запоминает его
if(floatA+floatB==2) //Условие запуска насоса(Остановки)
{Pumpttriger=1;}
Lastpumptriger=!Lastpumptriger;
if((floatA+floatB==0)&&(Lastpumptriger==0)) //Условие Остановки насоса (Запуска)
{Pumpttriger=0;}
if(Pumpttriger==1)
{digitalWrite(PumpRelayPin,HIGH);}
else
{digitalWrite(PumpRelayPin,LOW);}
}
/*
Подключение поплавковых выключателей так же как подключение кнопок
через 10 килоомный резистор подключеный к земле
*/

 

А в чем преимущество перед готовым изделием ? например таким: http://www.agrovodcom.ru/jeelex-drenazhnik.php
Есть и еще дешевле ...
Хотя если цель стояла именно сделать своими руками, уважуха ))

 

Самое главное правильно рабочий код, а вместо поплавков можно подключить что угодно, и это уже будет далеко не насосная станция, а к примеру ветро генератор, или этот код в ключить в более больший код, сделать одной маленькой функцией большлго кода например роботизированого умного дома, и дело здесь далеко не в цене погружного насоса с автоматикой, если разговор идет о насосной станции, этот код может использоваться не только для насосной станции описаной выше, но и для любых кнопочных или цифровых датчиков в других устройствах имеющих абсолютно другое предназначение, где требуется подобный алгоритм работы исполнительного механизма! А что касается цены данного проекта, датчики я купил по 125р за штуку, + цена простого дешового китайского контроллера http://www.elecfreaks.com/store/freaduino-pro-328-5v16mhz-p-373.html +какойнибудь дешоаый погружной насос, в некоторых случаях если не нужна большая производительность насоса, можно использовать от аквариумного фильтра тот вообще рублей 300 стоит, ну и плюс мелочевка, транзистор релле резисторы, стоят копейки.

 

эту программу можно задействовать в гидрофоре какой нибудь системы водоснабжением, так же можно использовать для системы сжатого воздуха состоящей из компрессора и балонов со сжатым воздухом для каких либо потребителей сжатого воздуха, или наоборот в системе вакуумного насоса состоящего из вакуумного насоса и вакуумного акумулятора для тех кто занимается тюнингом авто или просто делает какие либо корпуса чего либо из угле пластика стекло волокна кевлара, в сочетании с эпоксидной смолой (вакуумная станция в этих случаях нужна для качественной формовки изделий)

 

Тоже хотел по весне сделать в гараж, но на MSP430 - она вообще копеечная, и для такой задачи выше крыши ... хотя с 2мя поплавками можно и просто на транзисторах сделать + реле ... Затормозил потому что только 1 датчик есть на руках ... тут или городить ... или задержку запуска насоса просто сделать ... минут 15 например.
p/s кстати не плохая идея использовать 3 датчика - один как аварийный нужен (вдруг граничный датчик забьётся мусором и клин словит) ...

 

Аварийная функция, да это нужная штука, у нас на параходе система откатки льяльных вод в машинном отделениии так работает: накопилась вода в одном из колодцев насос сам запустился, ушла до нижнего уровня, насос сам остановился, еще там есть функция защиты насоса от сухого хода, LONG RUN, по сути это таймер каторый запускается и останавливается вместе с насосом, и выставлен он на 15 минут, если насос запустился и через 15 минут не остановился, срабатывает сигнализация, здесь тоже можно такую защиту сделать.

 

Добавил 3ий аварийный датчик (ещё не проверял на макетке), но не сделал универсальную систему и на откачку и на поддержание ... как то меня вот эта конструкция напрягла - Lastpumptriger=!Lastpumptriger; Видимо проще вообще с нуля переписать код ...


const int Apin = 8; //PIN верхнего поплавка
const int Bpin = 9; //PIN нижнего поплавка
const int Cpin = 10; //PIN аварийного поплавка

const int PumpRelayPin = 13; //PIN насосного релле

boolean floatA = 0; //Состояние верхнего поплавка
boolean floatB = 0; //Состояние нижнего поплавка
boolean floatC = 0; //Состояние аварийного поплавка

boolean Pumpttriger = 0; //Текущее состояние насосного релле (1-ON, 0-OFF)
boolean Lastpumptriger =0;//Предыдущее состояние насосного релле

void setup(){

pinMode (Apin,INPUT); //Цифровой PIN верхнего поплавка входной
pinMode (Bpin,INPUT); //Цифровой PIN нижнего поплавка входной
pinMode (Cpin,INPUT);//Цифровой PIN аварийного поплавка входной
pinMode (PumpRelayPin,OUTPUT); //цифровой PIN насосного релле выходной
// initialize serial communication:
Serial.begin(9600);
}

void loop(){

floatA=digitalRead(Apin); //Читает состояние PIMа верхнего поплавка и запоминает его
floatB=digitalRead(Bpin); //Читает состояние PIMа нижнего поплавка и запоминает его
floatC=digitalRead(Cpin); //Читает состояние PIMа аварийного поплавка и запоминает его

if(floatA+floatB==2) //Условие запуска насоса(Остановки)
{
Serial.println("Pump on");
Pumpttriger=1;
}

Lastpumptriger=!Lastpumptriger;

if((floatA+floatB==0)&&(Lastpumptriger==0)) //Условие Остановки насоса (Запуска)
{
Serial.println("Pump off");
Pumpttriger=0;
}

//Условие Аварийной Остановки насоса при сработке датчика аварийного поплавка
if (floatC==0) {
Serial.println("Pump failure!");
Pumpttriger=0;
}

if(Pumpttriger==1)
{
digitalWrite(PumpRelayPin,HIGH);
}
else
{
digitalWrite(PumpRelayPin,LOW);
}
}

 

Это следует понимать так:

Код (Text):

if(Lastpumptriger == HIGH)
  Lastpumptriger = LOW;
else
  Lastpumptriger = HIGH;

Еще вариант записи того же выражения:

Код (Text):

Lastpumptriger = Lastpumptriger ? LOW : HIGH;

 

Ну что она означает то понятно .... инвертирует просто значение, но оно же будет постоянно туда - сюда прыгать ... чужой код - потёмки )

 

Вообще понятие инверсии для чисел не очень удачно. Когда мы используем число в качестве условного выражения, то любое ненулевое значение будет истиной. Я не уверен, что стандарт даже ansi c декларирует что !0 -- это непременно 1, а не, скажем, 10. А когда мы имеем дело с какой-нибудь реализацией cpp, тут я вообще ни в чем не уверен.
Тот факт, что константа HIGH это 1, это тоже чистое совпадение. Могла бы быть и 5, с точки зрения api ничего не изменилось бы. Имхо, единственный устойчивый вариант этого кода такой:

Код (Text):

lastPumpTrigger = (lastPumpTrigger == HIGH) ? LOW : HIGH;

 

Жаль автор кода пропал ... Мне кажется в оригинале вообще ошибка .... и это переключение тригера состояния должно быть где то в условии ... что то типа этого видимо ...

if(floatA+floatB==2) //Условие запуска насоса(Остановки)
{Pumpttriger=1;
Lastpumptriger=!Lastpumptriger;}

А то сейчас в loop(){ этот тригер же просто прыгает туда - сюда ....

 

Главное все правильно без замечаний работает

 

Привет всем кто заиньересован, в этом проекте, проект конечно простоя но порой нужный, в ближайшее времы напишу более пролдуманную программу, в дополнение к этому проекту, есть несколько полезных идей в дополнение!

 

stdbool.h — заголовочный файл стандартной библиотеки языка программирования С, который содержит четыре макроса для работы с типом данных bool. Данный заголовочный файл появился в стандарте C99.
Определение макросов согласно стандарту IEEE Std 1003.1-2001:

• bool расширяется к _Bool
• true расширяется до 1
• false расширяется до 0
• __bool_true_false_are_defined расширяется до 1

Программы, использующие эти макросы, могут отменять и переопределять bool, true, и false.
Отсюда

 

Как всегда весна подошла неожиданно, и пока не потекло в гараже буду срочно лепить устройство. Делал только на откачку с дополнительным аварийным датчиком. Вот пока переделал из того что выше было под Launchpad от TI (но для ардуинки тоже должно работать). Если кто перепишет под универсальное применение (и на откачку и на поддержание), то будет не плохо =) Как устройство наваяю в железе, выложу фотографии.

Код (Text):

/*
 
Подключение поплавковых выключателей так же как подключение кнопок
через 10 килоомный резистор подключеный к земле.
 
Насос погружной, нижняя часть находится между датчиками B и C.
 
|   _   |
|_A | |  |
|~~~| |~~~|
|_B | |  |
|  \o/  |
|_С      |
|_________|
 
*/
 
const int Apin = 8; //PIN верхнего поплавка
const int Bpin = 9; //PIN нижнего поплавка
const int Cpin = 10;    //PIN аварийного поплавка
 
const int PumpRelayPin = 13;    //PIN насосного релле
 
boolean floatA = 0; //Состояние верхнего поплавка
boolean floatB = 0; //Состояние нижнего поплавка
boolean floatC = 0; //Состояние аварийного поплавка
 
boolean Pumpttriger = 0;    //Текущее состояние насосного релле (1-ON, 0-OFF)
 
void setup(){
 
  pinMode (Apin,INPUT); //Цифровой PIN верхнего поплавка входной
  pinMode (Bpin,INPUT); //Цифровой PIN нижнего поплавка входной
  pinMode (Cpin,INPUT); //Цифровой PIN аварийного поплавка входной
  pinMode (PumpRelayPin,OUTPUT);    //цифровой PIN насосного релле выходной
 
  // initialize serial communication:
  Serial.begin(9600);
}
 
void loop(){
 
  delay(1500);
 
  floatA = digitalRead(Apin);   //Читает состояние PIMа верхнего поплавка и запоминает его
  floatB = digitalRead(Bpin);   //Читает состояние PIMа нижнего поплавка и запоминает его
  floatC = digitalRead(Cpin);   //Читает состояние PIMа аварийного поплавка и запоминает его
 
  if (floatA + floatB == 2) //Условие запуска насоса
  {
    Serial.println("Pump on");
    Pumpttriger=1;
  }
 
  if(floatA+floatB==0)  //Условие Остановки насоса
  {
    Serial.println("Pump off");
    Pumpttriger=0;
  }
 
  //Условие Аварийной Остановки насоса при сработке датчика аварийного поплавка
 
  if (floatC==0) {
    Serial.println("Pump STOP!");
    Pumpttriger=0;
  }
 
  if(Pumpttriger==1)
  {
    digitalWrite(PumpRelayPin,HIGH);
  }
  else
  {
    digitalWrite(PumpRelayPin,LOW);
  }
}

 

объясните пожалуста что означает универсальное и на откачку и поддержание , ну на простом примере, простыми словами, попробую покубатурить, может что и предумаю, возможно поплавки придется заменить на другие датчики, пока не знаю какие, надо подумать, вы главное объясните на примере, а я подумаю!

 

Я просто не правильно выразился видимо ... по идее тоже что и в самом первом скетче имел ввиду - "2.Система поддержания воды в емкости"
Только тот скетч мне вот как то трудно понять ( , поэтому написал свой, просто на откачку ...
p/s сделал поплавковый узел ... думаю чем соединять датчики и МК ... пока решил стандартной витой парой ... надеюсь за недельку доделаю в железе и повезу в гараж на установку ...

 

На поодержание постоянного уровня пока в голову только датчик холла пришол, на поплавок вешаем магнит, и он плавает в трубке, с внешней стороны трубки установлен датчик холла в герметичной емкости, магнит влияет на выходные характеристики датчика холла, которые читает ардуина

 

Ну совсем то точно не требуется никогда ... те же поплавки использовать, только скетч переписать чутка ... я там сверху имел ввиду что мой не универсальный, а только на откачку ... на закачку в водонапорную бочку логику переписать надо ...

 

скетч для обоих вариантов одинаковый, вся разница только в расположении поплавков с магнитами относительно герконов.
. попробую обяснить.: если посмотреть на поплавок в одельности, то у него магнит рассположен не в центре, а у края, мы выбираем расположение магнита переварачивая поплавок на 180 градусов, в первом случае он будет в нижней части, во втором он будет в верхней части поплавкового выключателя, тем самым будет меняться состояние геркона при например нижнем положении магнита в поплавке, то есть простыми словами например, если магнит на поплавке расположен в нижней части то геркон замкнут, если мы перевернем поплавок то магнит, окажется в верхней части поплавка, но в этом случае геркон будет разомкнут