مستشعر مستوى الماء

تعريف مستشعر مستوى الماء

مستشعر مستوى الماء هو جهاز إلكتروني مصمم لقياس مستوى الماء في خزان أو حاوية أخرى. يمكن استخدام مستشعرات مستوى المياه في مجموعة متنوعة من التطبيقات ، مثل أنظمة الري وخزانات المياه المنزلية ومحطات معالجة مياه الصرف الصحي والآبار وخزانات المياه الجوفية.

هناك عدة أنواع من مستشعرات مستوى الماء ، بما في ذلك مستشعرات التعويم ، وأجهزة الاستشعار فوق الصوتية ، وأجهزة الاستشعار السعوية ، وأجهزة استشعار الضغط. تعمل مستشعرات الطفو عن طريق قياس موضع الطفو على سطح الماء ، بينما تستخدم المستشعرات فوق الصوتية الموجات الصوتية لقياس المسافة بين المستشعر وسطح الماء. تقيس المستشعرات السعوية مستوى الماء عن طريق قياس السعة الكهربائية بين لوحين ، بينما تقيس مستشعرات الضغط الضغط الذي يمارسه الماء على جهاز استشعار مغمور.

غالبًا ما تستخدم مستشعرات مستوى الماء جنبًا إلى جنب مع أجهزة التحكم في مستوى المياه للتحكم في تدفق المياه داخل وخارج الخزان أو حاوية أخرى. يمكن استخدامها أيضًا لمراقبة مستويات المياه في المناطق المعرضة لخطر الفيضانات أو لقياس مستويات المياه الجوفية.

أنواع مجسات مستوى الماء

توجد عدة أنواع من مجسات مستوى الماء، وتشمل:

1- مجسات الماء بالتماس: وتشمل مجسات الضغط ومجسات العزم ومجسات التدفق. تستخدم هذه المجسات لقياس الماء في الأحواض والتجمعات المائية وخزانات المياه.

2- مجسات الماء بدون تماس: وتشمل مجسات الماء بالأشعة تحت الحمراء ومجسات الماء بالموجات فوق الصوتية. تعتمد هذه المجسات على إرسال إشارات من خلال الماء وقياس الانعكاسات أو العودة. تستخدم هذه المجسات في التطبيقات التي تتطلب عدم تلامس المياه مع المجس.

3- مجسات الماء بالطفو: وتتكون من جهاز يطفو على سطح الماء ويرتبط بالمجس. عندما يرتفع الماء، يرتفع الجهاز أيضاً مع الماء، وبالتالي يتغير الموقف النسبي للمجس بالنسبة للجهاز. تستخدم هذه المجسات في الخزانات وحمامات السباحة والتطبيقات الأخرى التي تتطلب قياس مستوى الماء.

4- مجسات الماء الحرارية: وتستخدم هذه المجسات لقياس درجة حرارة الماء ومستوى الماء في نفس الوقت. تعتمد هذه المجسات على تغيير مقاومتها الكهربائية بالتبعية لدرجة حرارة الماء. يمكن استخدام هذه المجسات في التطبيقات التي تتطلب قياس درجة حرارة الماء ومستواه في نفس الوقت.

تختلف المجسات فيما بينها في طريقة العمل والدقة والتكلفة والتطبيقات المناسبة لكل نوع، ويتم اختيار النوع المناسب بناءً على الاحتياجات والمتطلبات المحددة لكل تطبيق.

دبابيس استشعار مستوى الماء

فيما يلي الدبابيس الشائعة التي يمكن العثور عليها في مستشعرات مستوى الماء المتوافقة مع Arduino:

دبوس الطاقة (+): يُستخدم دبوس الطاقة لتزويد مستشعر مستوى الماء بالجهد الكهربي. عادة ما يتم توصيل هذا الدبوس بمصدر طاقة 5 فولت على Arduino.
الدبوس الأرضي (-): يستخدم الدبوس الأرضي لتوصيل مستشعر مستوى الماء بأرض Arduino.
دبوس الإخراج التناظري (S): تحتوي بعض مستشعرات مستوى الماء على خرج تناظري يوفر جهدًا يتناسب مع مستوى الماء. عادة ما يتم توصيل هذا الدبوس بدبوس تمثيلي على Arduino ، مثل A0 ، A1 ، إلخ.

الميكروكنترولر المتوافقة مع مستشعر مستوى الماء

توجد العديد من الميكروكنترولر المتوافقة مع مستشعر مستوى الماء، ومن بينها:

1- أردوينو (Arduino): وهي لوحة إلكترونية تستخدم في تطوير العديد من المشاريع الإلكترونية، ويمكن استخدامها لتوصيل مجسات مستوى الماء بسهولة.

2- راسبيري باي (Raspberry Pi): وهي لوحة كمبيوتر صغيرة الحجم تستخدم لتطوير العديد من المشاريع المختلفة، وتتوافق مع العديد من مجسات مستوى الماء.

3- ميكروكنترولرات أخرى مثل PIC وSTM32 وESP8266 وغيرها.

يتطلب استخدام مستشعر مستوى الماء مع الميكروكنترولر برمجة خاصة تتوافق مع الميكروكنترولر ونوع المستشعر المستخدم.

برمجة مستشعر مستوى الماء

يمكن برمجة مستشعر مستوى الماء باستخدام لغة البرمجة المناسبة للميكروكنترولر المستخدم. على سبيل المثال، إذا تم استخدام لوحة أردوينو، يمكن استخدام لغة البرمجة Arduino IDE لبرمجة المستشعر. وفيما يلي مثال بسيط لبرمجة مستشعر مستوى الماء على أردوينو باستخدام لغة البرمجة Arduino IDE:

1- توصيل الأسلاك: يجب توصيل الأسلاك بين مستشعر مستوى الماء والأردوينو وفقًا للتوصيل الصحيح للمستشعر.

2- كتابة البرنامج: يجب كتابة برنامج بسيط للتحكم في المستشعر وقراءة القيمة المقاسة منه. يمكن استخدام دالة analogRead() في Arduino IDE لقراءة القيمة الرقمية من المستشعر، ثم تحويل هذه القيمة إلى قيمة الارتفاع الفعلي باستخدام العلاقة المعرفة بين القيمة الرقمية والارتفاع.

3- تشغيل البرنامج: يتم تحميل البرنامج على الأردوينو باستخدام واجهة USB، ثم يمكن اختبار المستشعر والتحقق من صحة القيم المقاسة.

وهذه هي الخطوات الأساسية لبرمجة مستشعر مستوى الماء، ويجب تخصيص البرنامج حسب الاحتياجات الخاصة بكل مشروع محدد.

دور مستشعر مستوى الماء في الروبوتات

يتم استخدام مستشعر مستوى الماء في العديد من تطبيقات الروبوتات، ويتمثل دوره الرئيسي في قياس مستوى الماء في الخزانات والحواض وغيرها من المواضع التي يمكن تخزين الماء فيها. ويمكن استخدام هذه المعلومات في التحكم في أنظمة التزود بالمياه والتصريف وغيرها من العمليات المرتبطة بالماء في الروبوتات.

من الأمثلة الشائعة لاستخدام مستشعر مستوى الماء في الروبوتات هي الروبوتات المائية التي تستخدم لتنظيف المسابح والحواض الصغيرة. يتم تثبيت المستشعر على الروبوت وتستخدم القراءات لتحديد مستوى الماء في المسبح أو الحوض، مما يساعد الروبوت في تحديد الحجم المطلوب من المياه لتنظيف المكان بشكل صحيح.

كما يمكن استخدام مستشعر مستوى الماء في الروبوتات الزراعية لقياس مستوى الماء في التربة، مما يساعد في تحديد متى يجب ري المحاصيل وكمية الماء المطلوبة لذلك. كما يمكن استخدام المستشعر في نظام الري الآلي لتحديد متى يجب تشغيل وإيقاف نظام الري بناءً على مستوى الماء المتاح في التربة.

بشكل عام، يساعد مستشعر مستوى الماء في الروبوتات في تحسين أداء الروبوت وزيادة كفاءة استخدام المياه في العديد من التطبيقات المختلفة.