PULSNÍ VODOMĚR A PRŮTOKOMĚR S ARDUINO NANO

Vágner Vlastimil

Vyrobený modul umožňuje využít ARDUINO jako vodoměru s průtokoměrem YF-S201, FS400A, FS300A nebo vodoměrem s impulsním výstupem se zobrazením na LCD znakovém displeji 2 * 16 znaků se sériovým rozhraním [2]. Programem se na LCD zobrazuje počet litrů za minutu a spotřebované množství vody v ml, hodnota v ml je z důvodu že uvedené průtokoměry jsou schopny měřit průtok (spotřebu vody) od několika ml. Přípravek rozšiřuje podobná zapojení uveřejněná v [1]. Hotový přípravek je kamarádem na zahradě testován druhý rok a zatím pracuje bez závad je použit s impulsním vodoměrem, na měření spotřebované vody na zahradě při doplňování vody do zásobníku. Použitý vodoměr je typ ET I s jedním impulsem na 1litr a trvalým průtokem 2.5m3/hod.

POPIS MODULU

Modul zapojený dle schéma na Obr.č.01 umožňuje měření spotřeby vody (kapaliny) zvoleným průtokoměrem YF-S201, FS300A, FS400A nebo vodoměrem s impulsním výstupem. Modul je tvořen destičkou ARDUINO NANO osazenou po odzkoušení programu do DPS s šroubovými konektory, během testovaní je vhodné použít DPS pro nasunutí destičky ARDUINO NANO která je osazena konektory (kolíčky) s vyvedeným napájením a datovými piny. Napájení je ze zdroje 7 - 9VDC které je na destičce Arduino Nano stabilizováno na hodnotu 5VDC toto napětí napájí použitý modul průtokoměru nebo výstupní část (tranzistor) v optočlenu PCF 817, vstup pulsů z průtokoměru nebo pulsního vodoměru je připojen na datový pin D2 který snímá sestupnou hranu signálu a tento pin je současně rezistorem 15K připojen ke kladnému napájecímu napětí 5VDC. V případě použití pulsního vodoměru je vhodné použít přípravek dle zapojení na Obr.č.02 kde je použit na oddělení vstupu D2 optočlen PCF817 aby nedošlo ke zničení vstupu D2, destička je vyrobena na univerzální vrtané DPS vstup od snímače ve vodoměru je připojený na vstupní diodu v optočlenu, tato část je napájena z jiného napájecího zdroje kdy pro větší vzdálenost vodoměru od vyhodnocovací jednotky je použito vyššího napájecího napětí. Spínací tranzistor v optočlenu při aktivaci propustí záporné napájecí napětí na vstup D2 který je programově testován na vstupní hodnotu logickou „0“, a tento impuls (sled impulsů) je v programu použit pro výpočty spotřeby vody.

ODZKOUŠENÍ MODULU

Před nahráním programu do ARDUINO NANO v IDE ARDUINO si ve spuštěném programu musíme změnit konstantu dle parametrů použitého průtokoměru YF-S201, FS300A, FS400A, nebo vodoměru u použitého průtokoměru zadáme konstantu která je uvedena na Obr.č.01. V případě použitého vodoměru s impulsním výstupem si tuto hodnotu pokud není uvedena přímo na vodoměru musíme zjistit z dokumentace. V programu je zadaná hodnota konstanty „1“ což je v tomto případě konstanta vodoměru s impulsním výstupem který použil kamarád. Po zadání konstanty nahrání programu a poté osazení destičky s ARDUINO NANO do zkušební desky připojíme napájení a připojíme zkušební zdroj NF signálu u kterého je možné měnit výstupní frekvenci a nastavíme si frekvenci například 1Hz a připojíme výstup NF signálu ke vstupu D2 a na LCD se již musí zobrazovat na prvním řádku L/min na druhém řádku se pak zobrazují hodnoty co by spotřebované vody. Maximální zobrazení spotřebované vody na LCD displeji je 99000000 ml, po této hodnotě dojde k vynulování a program bude počítat od začátku. K zobrazení pokud se na LCD zobrazí hodnota například 9564ml tak hodnota spotřebované vody je 9.564L protože hodnota se zobrazuje v ml (mililitrech), tak že celková hodnota 99000000 ml je 99000L. Po odzkoušení funkčnosti umístíme hotový přípravek do připravené montážní krabice toto je již soukromá věc jak bude celek umístěn a používán. Hlavní věc je že u finálního výrobku nesmíme zapomenout osadit pojistku na přívodu 230VAC osobně osazuji také pojistku na DC výstupu napájecího zdroje napájející již hotové přípravky. Na toto testování používám zdroj signálu XY PWM GENERÁTOR 0 – 150Khz kdy dobře simuluje tvar impulsů z použitých průtokoměrů nebo impulsního vodoměru.

SCHÉMA ZAPOJENÍ MODULU

průtokoměry

Průtokoměr YF-S201 je možno osadit do potrubí které je „G1/2“, má možnost měření počtu impulsů jako vodoměr pak je počet impulsů na litr 450, nebo může měřit průtok kdy se zvětšujícím průtokem se zvyšuje i frekvence která je pak měřena a přepočítána na množství průtoku v litrech dle zadaného vzorce kde se musí zadat konstanta 7.5. Vzorec na výpočet množství průtoku v litrech je podle výrobce : naměřená frekvence / konstantou a výsledek je pak průtok v litrech 225Hz / 7.5 = 30L / minutu. Pro kontrolu při testování je možné vypočítat velikost frekvence která odpovídá průtoku v litrech podle vzorce zadaný počet litrů * konstanta výsledek je pak hodnota frekvence 30L * 7.5 = 225Hz, maximální průtok který je průtokoměr YF-S201 schopen měřit je 1 až 30L /minutu.

Průtokoměr FS300A je možno osadit do potrubí které je „G3/4“, průtokoměr měří průtok kdy se zvětšujícím průtokem se zvyšuje i frekvence která je pak měřena a přepočítána na množství průtoku v litrech dle zadaného vzorce kde se musí zadat konstanta 5.5. Vzorec na výpočet množství průtoku v litrech je podle výrobce naměřená frekvence / konstantou a výsledek je pak průtok v litrech 330 / 5.5 = 60L / minutu. Pro kontrolu při testování je možné vypočítat velikost frekvence která odpovídá průtoku v litrech podle vzorce zadaný počet litrů * konstanta výsledek je pak hodnota frekvence 60 * 5.5 = 330Hz, maximální průtok který je průtokoměr FS300A schopen měřit je 1 až 60L /minutu.

Průtokoměr FS400A je možno osadit do potrubí které je „G1“, průtokoměr měří průtok kdy se zvětšujícím průtokem se zvyšuje i frekvence která je pak měřena a přepočítána na množství průtoku v litrech dle zadaného vzorce kde se musí zadat konstanta 4.8. Vzorec na výpočet množství průtoku v litrech je podle výrobce naměřená frekvence / konstantou a výsledek je pak průtok v litrech 330 / 5.5 = 60L / minutu. Pro kontrolu při testování je možné vypočítat velikost frekvence která odpovídá průtoku v litrech podle vzorce zadaný počet litrů * konstanta výsledek je pak hodnota frekvence 60 * 5.5 = 330Hz. Maximální průtok který je průtokoměr FS400A schopen měřit je stejný jako u průtokoměru FS300A a je 1 až 60L / minutu, bližší popis ke všem průtokoměrům YF-S201, FS300A, FS400A je možné získat na internetu kde jsou popsány podrobněji.

Popis programu

Program má název Pulsni_vodomer.ino jde o upravený program pro použití s Arduino Nano pro uvedenou potřebu, kdy bude v budoucnu rozšířen o další funkce na ovládání. Program snímá impulsy na datovém pinu D2 kdy je využito přerušení na tomto pinu změnou stavu z logické „1“ na logickou „0“. Vstupní pin D2 je mimo dobu kdy je sepnut kontakt ve vodoměru, průtokoměru připojen na kladný pól +5V rezistorem 15K, program je možné si upravovat dle svých potřeb.