雨水タンク PIC を楽しむ マイコン 水位計
手作り
 MICROCHIP 社のマイクロプロセサーの学習 水位計 容量表示
Rev.
69
 Original :2012-08-23 Thu.
 Updated :2016-01-20 Wed.
雨水タンク
もくじ
雨水タンク
前ページへ
雨水タンク
次のページ


 雨水貯水量 マイコン 表示 回収 送水 デジタル表示


テレ・メータリングシステム の制作  TWE-lite DIP を使った作品例


_

  命題 1、半径100mの範囲内に四個の貯水タンクがある。
      2、四個は個々に異なる容量を持つ ( 300函 1,000 )。
      3、個々のタンクの現時点の貯水量を屋内で知る装置を制作せよ。


2015-12-23 
 10年以上おつきあいしているクライアントの要望で、『100m先の3セットの貯水タンクの貯水量を屋内で知る装置』の制作依頼
を受けた。表示される数値は、最大貯水量の 10% 、つまり 400肇織鵐なら 40-80-120-160 -- 400 表示、300肇織鵐なら
30-60-90-120 表示となるわけで、可能ならばより小さいステップを希望とのことだった。
 屋内へ貯水データを送るため、 100m も配線を引き回すことは大変なので、無線でデータ通信を行うことを考えた。
 

 一見難しそうなミッションだが、73歳の私でも過去の作品の流用などで、二日でプロトタイプを仕上げることができた。上(
は現時点のプロトタイプだ。 本来は4行表示の LCD モジュールを使うのだが、手元に部材が無かったため2行表示の LCD
モジュールを使っている。
 表示は10秒ごとに1号タンクから4号タンク(受注作品は4号タンク表示がスキップされる。)がローリング表示する。このプロト
タイプをクライアントへ送付し内諾を得られたので、今回のミッションを正式スタートした。 ⇒⇒

MICROCHIP 社のマイクロプロセサーの学習
PIC16F873 に挑戦

2012-08-25 Sat.
 2010年に製作した貯水タンクの貯水量表示モジュールは特に問題もなく稼働しているが
今回以下の様な理由で、より使いやすく改造することにした。

1、 その後雨水タンク No.2 を追加したが、追加タンクの貯水量がこのモジュールでは表示できない事。
   現在 No.2 追加タンクの貯水量は、屋外のタンク自体に表示モジュールを設置している。
2、 現在の 500肇織鵐の表示単位は 50箸覆里如 100--150--200 の様に変化するが、よりきめ細かく、
   たとえば 20斑碓未箸靴董120--140--160-- の様に表示したい。
2010年3月に製作した作品。
3、現行の貯水量表示モジュールはディスクリート、つまりリレーとスイッチングダイオードのマトリックス / ツリ
  ー方式なので、今回の様なシステム変更に柔軟に対応できない。
  製作コスト、完成後の変更の自由度を考慮して、今回はマイクロプロセサーを使ったプログラムコントロー
  ル方式を試みたい事。

 最大の問題は、プログラム開発環境が大きく変わるため 70才の私の能力では途中でギブアップする可能性
もあるのだが、あえてスタートした。

 Water gate 23 の改善テスト中のスナップ


memo'  
 2012-10-07 マイクロプロセサーを使ったプログラムコントロー
ル方式の作品が完成。仮設置して本番テスト開始 ⇒⇒ 
  

貯水量表示モジュールを更にモディファイ
  2012年10月
  残り湯タンク/雨水タンクの貯水量表示モジュールに
  大幅なモデファイを加えた。 ⇒⇒


_
異なるアイデア。
超音波を利用して貯水量を知る。

2014-05-02 Fri.
 現在進行中 ( As 2014年5月 ) のふたつのプロトタイプを紹介しておこう。(

 これ()は超音波スピーカーと超音波マイクロフォンを利用したモデルだ。
超音波を利用した距離測定はよく知られたアイデアで、このモデルもタンク上部にセットされ、超音波スピーカー
から、約 40kHz の超音波を水面に照射し、その反射波の時間差で水面までの距離情報を得ている。

画像最下部中央に見える2個の銀色に筒状のものが超音波スピーカー & マイクロフォンだ。画像中央のマイクロ
プロセサーで超音波の発振、距離データの把握を行っている。

 タンクの貯水量は、水面の高さから計算で求められるが、今回使用のマイクロプロセサーと私のプログラミング
能力のレベルの関係で、1セットのマイクロプロセサーでは無理なので、(画像には見えないが、)計算専用に別の
マイクロプロセサーで、得られたパラメーターを元に『貯水量』を計算して画像上部の液晶で表示している。表示さ
れた数値(↓)は、現在200箸鮹水、満タンに対して 40% の貯水率を示している。

 過去のマイクロプロセサーを応用した作品は取り扱うすべてのデータはディジタルだったが、今回の作品はアナログ
的な個所が多い。たとえば得られた情報をリアルタイムに表示すると、数値がめまぐるしく変わり読みづらくなるため
一定時間の平均値を表示している。
 温度などの影響を受け、誤差が出やすいこと、湿度の高い環境での長期間の安定動作の不安、(私の設計基準は
6年以上の安定動作)などから、トライアルモデルと割り切り、実用化は考えず、70才を越えた私のプログラミング能力
の訓練が主目的でスタートしたのだが、当初想定していた以上の安定性を知り、実用モデルも製作した。
(この件、後述 )

2016-01-10
 何事でも継続するとそれなりの結果が得られるものだ。70歳を越える私だが、数年前『もしできるなら・・・』と夢想してい
た屋外タンクの貯水量を書斎で、無線で受信するシステムも実現できた。(
 
 2016年01月
 屋外の四カ所にある貯水タンクの貯水量を屋内で 
 モニターする作品の制作を進めています。⇒⇒
 

_
2014-05-02 Fri.
 こちら()がプロトタイプ No.2モデルだ。この画像は先日風呂にセットして水面の高さを読み取るテストを行った
時のものだ。



 このモデルも MICROCHIP 社の PIC16F84A を使用している。超音波を水面に照射し、反射波が返ってくる時間から
水位の高さを知る基本アイデアは同じだ。黄緑色の窓に水面までの距離が表示されている。


 表示している数値は超音波トランスミッターから水面(今回は水を張っていないので底)までの距離が表示されている。
メジャーを使った実測値は 42.5cm だった。

 超音波を利用したアイデアは、タンク側の加工は不要などのメリットもあるが、最大の拒否理由は、個別のタンクに特定さ
れた仕様になってしまうことだ。 私が過去製作したリードスイッチ方式は、同一の作品を 500箸任300リットルでも相互に
使用可能だが、この作品はたとえば、[ 500肇織鵐の上部から25造琉銘屬縫札奪箸垢襪海函 ] の様にセット条件が特定され、
他のタンクで再使用したい場合はプログラムのパッチ(修正)が要求されることなのだ。
 また、タンク側上部に一定以上の大きさの開口部が要求されることもマイナス条件だろう。無論対策として防水型の超音波
スピーカー & マイクロフォンを使用し、密閉されたタンク内にセットすれば、開口部の問題も解消できる案もあるのだが、、。

 蛇足だが、超音波トランスミッターは超音波スピーカー、超音波レシーバーは超音波マイクロフォンとも呼ばれる。実は
両者の構造は全く同じなのだ。
超音波 Tx/Rx モジュールは安価に入手可能だ。
 ジャンクボックスから取り出して並べた超音波モジュール。
トランスミッター(スピーカー) とレシーバー(マイクロフォン)で構成される。
 教科書的に述べるならば、『使用する場合は超音波を送信するモジュールとその超音波の受信モジュールを同一メーカー
のペアで使用しなさい。』・・・なのだが、、、。
相互の区別はラベルを見ないと判別は困難だ。

相互の区別はラベルを見ないと判別は困難だ。
 送受コンポーネントは基本的に同じ構造なのでラベルやロゴで判断しましょう。送信側には Send / Speaker を
意味する S とか Transmitter を意味する T が、受信側には Receiver を意味する R が刻印されていることが多い。
などと言いたいところだが・・・・・・・。
 実は、トランスミッターとレシーバーを相互に間違えて接続しても多くの場合ほとんど問題なく動作する。またプラス
/マイナスの極性を誤接続しても部品が破壊される事はない。基本的にパルスドライブ回路で使用する商品なので、
直流を加えると性能低下の可能性があると記された資料を見かけたことがある。

私は今回の試作その他の時も両者を全く区別しないで使用している。ジャンクボックスから外観を無視して2個取り出
し、勝手に片方を Tx 、残りを Rx として組み立てているが今まで問題が起きたことはない。厳密には両者の区別があ
るのだろうが、私が作る作品はそこまでシビアでないのだろう。


 具体例を示そう。今回のプロトタイプ-2の左右の [ 目の色 ] が違っているが、片方は Murata 製の送信モジュール、
他方は不明メーカー製( Taiwan と刻印)だが、これも Tx と記されて送信モジュールだと判断できる。つまり送信モジ
ュール間で送受しているわけだが、特に問題なく動作している。実は内外殆どの製品は 40kHz 仕様として設計製作さ
れているのだ。


 今回もお風呂でテスト。準備のため、風呂床に置いたプロトタイプ-2君はすでパワーオン状態なので、律儀に『センサーから
カメラの三脚まで37cm です。』と教えてくれている。


 水面をにらむプロトタイプ-2君。手で水面を波立たせると、表示はプラスマイナス2cm程度で変化するが、大きく
乱れることはない。
 実際に貯水タンクにセットして貯水量表示する場合の注意点を挙げてみると、我々が入手可能な貯水タンクはタル型だ。
水位の変化と貯水量はリニアーではなく、同量の貯水量変化でもタンクの上、中、下の部分では水位変化量は異なってくる。
そのため単純な計算式のプログラムでは貯水量を正しく追従/表示できない。そのため、プログラミングにはテクニックが
要求されることになる。
 かなりの精度で水位が把握できることを利用すれば、現物のタンクで実測した水位と貯水量をテーブルインデックス方式で
プログラミングすることで、数年間の実績のあるフロートスイッチ方式に無いおもしろいものもできそうである。

2014-06-01 Sun

 現在プロトタイプ No.2は、タマローリー社の 500肇織鵐 ( LT-500 )に特定したプログラムが FVT (フィールド ベリフ
ァイ テスト) 中だ。今回採用した超音波回路は安定度が抜群で、 1cm の分解能力を持っている。実際の稼働では温度
などの影響を加味する必要があるだろうが、上()画像の様に Empty表示が可能なのだ。500肇織鵐の残量がバケ
ツ一杯分あるか否かの判断可能なセンサーは他には見つからないのではないだろうか。

メインタンクを購入した。
 この大きさ(約1,100cm x 800cm x 850cm )のタンクの水位 1cm の分解能力を持つのだ。


 現時点の表示は 25肇好謄奪廖△弔泙 25-50-75----475-500-Full のモードで FVT 中だが、プログラムメモリー
の容量(現時点のメモリー占有率 70%)にも関係するが 20肇好謄奪廚癲焚椎修も)・・・。

 タンク仕様の 500箸凌絨未ら4cm 上昇時点で、上()画像のメッセージが表示される。web でサーチすると
超音波発振回路の多くの事例が見られるが、中には、『この回路ではとうてい動作しないだろうな。』とおもわれる
ものもあるが、プロトタイプ No.2の安定した性能は、選択した回路が大きく寄与しているのだろう。

2014-06-14 Sat

 ほぼ90%完成した作品。 

FYI : 製作作業報告 ⇒⇒

2014-06-23

 その後、水位センサー部と表示部に分離したモジュールを製作。表示モジュールは.2偕の書斎のワイヤレスプリンター横に
置いた。撮影時点の貯水量は 450 箸鯢充┐靴討い襦2菫例は赤色 LED 表示だが、液晶表示モジュールも製作済みだ。

2015-12-23 
 10年以上おつきあいしているクライアントの要望で、『100m先の3セットの貯水タンクの貯水量を屋内で知る装置』の制作依頼
を受けた。表示される数値は、最大貯水量の 10% 、つまり 400肇織鵐なら 40-80-120-160 -- 400 表示、300肇織鵐なら
30-60-90-120 表示となるわけで、可能ならばより細かいステップを希望とのことだった。
 屋内へ貯水データを送るため、 100m も配線を引き回すことは大変なので、この様なケースは無線でデータ通信を行うことと
なる。
 

 上記(↑)作品の制作リポート。2016年1月の時点で現在進行形。 ⇒⇒


 これは 2017年バージョンの貯水量表示モジュールだ。 製作報告 ⇒⇒


雨水タンク製作
もくじへ
雨水タンク
前ページへ
雨水タンク
次のページ
残り湯を
トイレで再利用 もくじ

来訪者を暖かな灯りで迎えたい。
     夜間の来訪者や帰宅者を暖かな灯りで迎えたい
     
     エントランスの照明をやわらかな灯りに、、、 DIY で改装

デジカメによる 野性動物の記録

デジカメ de 野鳥観察 へ進む
観察記録のアーカイブ 野生動物観察記録

観察記録のアーカイブ
カメラや撮影機材などの情報 デジカメ手作り工房

カメラや撮影機材などの情報

デジタルカメラ カメラ 
How much money do you save? DIY でエコトイレ⇒上下水道料金を節約

DIY でトイレを節水モード化しよう

野鳥観察グラフィティ       
   File name : Pick_Labo_01.html