DIY 集水坑液位监测仪 - Arduino Nano、MPXV5010DP 与 OLED 显示

组件与物料清单

项目背景

为配合女儿家中的 Ecobee RSM-01 输入板或我的家庭监控项目，需要比超声波传感器更可靠、安装更简便的液位监测方案。选择 MPXV5010DP 差压传感器，0-5V 输出对应 0-10kPa，约 1020mm 水柱高度。

设计思路

• 本地显示：双色 OLED 模块实时显示液位
• 干接点输出：继电器提供报警触点
• 模拟量输出：MCP4725 DAC 提供 0-5V 标准信号，保护传感器免受接线损坏
• I²C 总线：软件修改即可扩展数据上传功能

传感器通过 Tygon 管连接伸入集水坑的铜管，监测主机可远离水面安装。

设计定制 PCB 简化接线，提供多种配置灵活性。

核心代码

#include <SPI.h>
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_MCP4725.h>
#include <math.h>

#define OLED_RESET 4
Adafruit_SSD1306 display(OLED_RESET);
#if (SSD1306_LCDHEIGHT != 64)
#error("Height incorrect, please fix Adafruit_SSD1306.h!");
#endif

Adafruit_MCP4725 dac;

int relayPin = 5;
int analogPin = 0;
int v1 = 0, v2 = 0, v3 = 0, v4 = 0, v5 = 0, v6 = 0, v8 = 0;
float v7 = 0;
int offSet = 40;
int maxSet = 1015;
int maxHeight = 1020;
int ranging = (maxHeight * 0.8) + offSet;
int alarmHeight = 12;
int analogPin2 = 1;
float divisor = 25.4;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("DAC test with DP sensor");
  display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C);
  display.clearDisplay();
  dac.begin(0x60);
  pinMode(relayPin, OUTPUT);
  digitalWrite(relayPin, HIGH);
}

void loop() {
  v1 = analogRead(analogPin2);
  delay(1000);
  if (v1 < offSet) v1 = offSet;
  
  v2 = map(v1, offSet, maxSet, 0, 4095);
  dac.setVoltage(v2, false);
  
  v3 = (v1 - offSet) / 0.8;
  v7 = v3 / divisor;
  v8 = round(v7);
  v4 = map(v1, offSet, ranging, 0, 100);
  v5 = analogRead(analogPin);
  v6 = map(v5, 0, 1023, 0, 5000);
  
  printoled();
  serial();
}

void printoled() {
  display.clearDisplay();
  if (v8 > alarmHeight) {
    display.invertDisplay(true);
    digitalWrite(relayPin, LOW);
  } else {
    display.invertDisplay(false);
    digitalWrite(relayPin, HIGH);
  }
  display.setTextSize(2);
  display.setTextColor(WHITE);
  display.setCursor(0, 0);
  display.println("SUMP LEVEL");
  display.setTextSize(4);
  display.print(v8);
  display.setTextSize(2);
  println("inches");
  display.display();
  delay(500);
}

void serial() {
  Serial.print(" PS analog input: "); Serial.print(v1);
  Serial.print(" Height: "); Serial.print(v3); Serial.print(" mm ");
  Serial.print(v4); Serial.print("%");
  Serial.print(" Converted voltage: "); Serial.print(v6); Serial.println(" mV");
}

原理图

Eagle 6.5.0 设计文件：sump%20level.sch