مدار تشخیص و نمایش سطح آب مخزن با هشدار صوتی

در این پست از سایت اِمیک, یک مدار بسیار کاربردی با نام مدار تشخیص و نمایش سطح آب مخزن با هشدار صوتی معرفی شده است. از این مدار می توان برای تشخیص و نمایش سطح آب در مخازن استفاده کرد.

این مدار دارای هفت سطح تشخیص است و با بالا آمدن آب، LED های مربوط به سطوح مختلف به ترتیب روشن می شوند. با رسیدن آب به بالاترین سطح، که نشان دهنده پر شدن مخزن است، بازر (Buzzer) نیز فعال شده و هشدار صوتی ایجاد می کند. همچنین با پایین آمدن سطح آب، LED های نشانگر نیز به ترتیب و متناسب با کاهش سطح آب خاموش می شوند.

در ادامه، عملکرد این مدار و نحوه کار قطعات آن را بیشتر بررسی خواهیم کرد. شماتیک این مدار کاربردی به صورت زیر است:

مدار بالا از قطعات کاملا معمولی و ارزان قیمتی تشکیل شده است. این قطعات را به راحتی می توانید از فروشگاه های قطعات الکترونیکی تهیه کنید.

عملکرد مدار

برای تشخیص سطح آب، هشت الکترود M1 تا M8 در ارتفاع های مختلف مخزن قرار می گیرند. منظور از الکترود، یک رسانا مانند سیم مسی است که مثلاً حدود یک سانتی متر از انتهای آن لخت شده و روکش آن برداشته شده است تا با آب تماس پیدا کرده و سطح آب را تشخیص دهد. بنابراین می توانید برای هر یک از الکترودها یا حسگرهای M1 تا M8 از یک تکه سیم مسی استفاده کنید و آنها را مطابق شماتیک، در ارتفاع های مختلف داخل مخزن قرار دهید.

M8 الکترود مشترک است و به مثبت 12 ولت متصل می شود و الکترودهای M1 تا M7 در ارتفاع های مختلف مخزن قرار می گیرند.

آب به دلیل رسانایی الکتریکی، هنگام تماس با M8 و هر یک از الکترودهای M1 تا M7، یک مسیر جریان بین آنها ایجاد می کند. در نتیجه، ورودی مربوط به آن سطح در ULN2003A فعال می شود و LED مربوط به آن سطح روشن خواهد شد.

با بالا آمدن آب، الکترودها به ترتیب با آب تماس پیدا می کنند و LED های مربوط به سطوح مختلف روشن می شوند. هنگامی که آب به بالاترین سطح برسد، Buzzer نیز فعال شده و رسیدن آب به سطح نهایی و پر شدن مخزن را اعلام می کند.

همچنین با پایین آمدن سطح آب، ارتباط الکترودهای سطوح بالاتر با M8 قطع شده و LED های مربوط به سطوح بالاتر نیز به ترتیب خاموش می شوند.

تحلیل مدار

آی سی ULN2003A یک آرایه شامل هفت درایور ترانزیستوری دارلینگتون است که خروجی های آن از نوع Open Collector هستند. به زبان ساده، هر کانال این آی سی مانند یک کلید الکترونیکی عمل می کند که می تواند خروجی مربوطه را به زمین متصل کند.

اگر ورودی یک کانال در حالت بدون تحریک یا سطح پایین باشد، ترانزیستور داخلی آن خاموش است و خروجی در حالت شناور (High-Z) قرار می گیرد. اما اگر ورودی در سطح ولتاژ مثبت قرار گیرد، ترانزیستور داخلی روشن شده و خروجی مربوطه را به زمین، یعنی نزدیک به صفر ولت، متصل می کند. بنابراین خروجی های ULN2003A خودشان ولتاژ مثبت ایجاد نمی کنند و فقط بین حالت شناور و اتصال به زمین تغییر وضعیت می دهند.

در این مدار، M8 به مثبت 12 ولت متصل است و M1 تا M7 به ورودی های ULN2003A متصل شده اند. زمانی که آب به یکی از این الکترودها برسد، به دلیل رسانایی آب، یک مسیر جریان بین M8 و آن الکترود ایجاد می شود و ورودی کانال مربوطه در سطح ولتاژ مثبت قرار می گیرد. در نتیجه، خروجی همان کانال به زمین متصل شده و جریان از LED مربوطه عبور می کند. به این ترتیب LED روشن شده و سطح آب مشخص می شود.

LED های LED1 تا LED7 برای نمایش هفت سطح مختلف آب استفاده شده اند و مقاومت های R1 تا R7 با مقدار 1kΩ جریان عبوری از LED ها را محدود می کنند. LED8 نیز به همراه R8 برای نشان دادن روشن بودن مدار استفاده شده است.

در بالاترین سطح، خروجی مربوط به کانال آخر ULN2003A علاوه بر LED7، بازر را نیز فعال می کند. بنابراین با رسیدن آب به بالاترین الکترود، بازر فعال شده و هشدار صوتی رسیدن آب به سطح نهایی را ایجاد می کند.

می توانید برای تشخیص راحت تر وضعیت آب، LED1 را به رنگ قرمز انتخاب کنید. این LED نشان دهنده پایین ترین سطح آب و تقریبا خالی بودن مخزن است. LED2 را می توانید زرد انتخاب کنید تا کم بودن سطح آب را نشان دهد و LED های دیگر را به رنگ سبز انتخاب کنید که نشان دهنده مناسب بودن سطح آب مخزن هستند.

تغذیه مدار بالا 12 ولت DC می باشد. یک PCB مناسب نیز برای مدار بالا طراحی شده که از انتهای مطلب قابل تهیه است.

لیست قطعات:

• مقاومت  R1,R2,R3,R4,R5,R6,R7,R8=1K اهم
• آی سی   U1=ULN2003A به همراه سوکت
• ال ای دی 5 میلیمتر 8 عدد (LED1 تا LED8)
• بازر 12 ولت اکتیو (Buzzer)
• M1 تا M8 مطابق توضیحات بالا می توانید از 8 تکه سیم مسی استفاده کنید

سوالات و نظرات خود را می‌توانید در زیر مطرح کنید.