Su Seviye Alarmı Yapımı: Transistörlü ve Arduino ile

Su seviye alarmı; taşan küvet, dolan su deposu ya da yağmur suyu biriktirme kabı gibi gerçek sorunlara çözüm getirdiği için iyi bir öğrenci projesidir. Bu yazı ortaokul, lise ve meslek lisesi öğrencileri için hazırlandı. İki sürüm anlatıyoruz: Arduino gerektirmeyen transistörlü devre ve su seviye sensörlü Arduino devresi.

Su seviye alarmı nedir?

Su seviye alarmı, bir kaptaki su belirlenen yüksekliğe ulaşınca sesli ya da ışıklı uyarı veren bir devredir. Çalışma ilkesi basittir: musluk suyu, içinde çözünmüş mineraller olduğu için elektriği zayıf da olsa iletir. Su iki iletken probu birbirine bağlayınca küçük bir akım akar ve devre bunu algılar.

Saf (damıtılmış) su ise elektriği çok az iletir. Bu fark, ödevinizde ayrı bir deney konusu olabilir.

Transistör su seviye alarmında ne işe yarar?

Transistör, sudan geçen çok küçük akımı buzzer'ı çalıştıracak kadar büyük bir akıma çevirir. Su, buzzer'ı doğrudan çalıştıracak kadar iyi iletmez. BC547 gibi bir NPN transistörün beyz (B) ucuna küçük bir akım girdiğinde, kolektör (C) ile emiter (E) arasından bunun yaklaşık 100 katından fazla akım geçebilir.

BC547'nin düz yüzü size bakarken ve bacaklar aşağıdayken soldan sağa bacak sırası C, B, E'dir. Transistörün çalışma ilkesini transistör nedir yazısında ayrıntılı anlattık.

Hangi malzemeler gerekir?

Transistörlü sürüm için birkaç ucuz parça, Arduino sürümü için ek olarak bir kart ve sensör gerekir. Malzeme listesi:

Transistörlü su seviye alarmı nasıl yapılır?

Transistörlü su seviye alarmı, biri pilin artısına, diğeri dirençle transistörün beyzine bağlı iki probun suya değmesiyle çalışır. Adımlar:

1. BC547'yi breadboard'a takın. Emiter (E) ucunu pilin eksi (−) ucuna bağlayın.
2. Buzzer'ın uzun bacağını (+) pilin artı (+) ucuna, kısa bacağını (−) transistörün kolektörüne (C) bağlayın.
3. 1 kOhm direncin bir ucunu beyze (B) bağlayın. Diğer ucuna B probunu (soyulmuş tel) bağlayın.
4. A probunu pilin artı (+) ucuna bağlayın.
5. A probunu kabın dibine yakın, B probunu alarmın çalmasını istediğiniz yüksekliğe bantlayın. İki probun arası 1-2 cm olsun.
6. Kaba yavaşça su doldurun. Su B probuna değince buzzer ötmelidir.

Problar birbirine doğrudan değse bile beyz akımı 1 kOhm dirençle yaklaşık (4,5 − 0,7) / 1.000 ≈ 3,8 mA'de kalır; bu, transistör için güvenlidir. Musluk suyu yeterince iletmezse probları birbirine yaklaştırın. Buzzer türlerini aktif ve pasif buzzer farkı yazısında anlattık.

Arduino ile su seviye alarmı nasıl yapılır?

Arduino sürümünde su seviye sensörü suyun yüksekliğini sayıya çevirir, Arduino da bu sayı eşiği geçince buzzer'ı çalıştırır. Bu sürümde alarm seviyesini kodla değiştirebilirsiniz. Bağlantılar:

• Sensörün + ucu → D7 (sensör yalnızca ölçüm anında beslenir)
• Sensörün − ucu → GND
• Sensörün S ucu → A0
• Buzzer'ın uzun bacağı (+) → D8, kısa bacağı (−) → GND

const int SENSOR_GUC = 7, BUZZER = 8;
int esik = 300;   // kendi ölçümünüze göre değiştirin

void setup() {
  pinMode(SENSOR_GUC, OUTPUT);
  pinMode(BUZZER, OUTPUT);
  Serial.begin(9600);
}
void loop() {
  digitalWrite(SENSOR_GUC, HIGH);  // sensörü aç
  delay(10);
  int seviye = analogRead(A0);
  digitalWrite(SENSOR_GUC, LOW);   // sensörü kapat
  Serial.println(seviye);
  digitalWrite(BUZZER, seviye > esik ? HIGH : LOW);
  delay(500);
}

Sensörü yalnızca ölçüm anında beslemek, sudaki iletken izlerin elektrolizle aşınmasını yavaşlatır. Sensör kuruyken değer sıfıra yakındır, su yükseldikçe değer artar. Seri Monitör'de farklı yüksekliklerdeki değerleri okuyup eşiği buna göre seçin.

Hangi güvenlik kurallarına dikkat edilmeli?

Su ve elektrik birlikte kullanıldığı için bu projede yalnızca pil ya da USB ile çalışın; prize (220V) bağlı hiçbir cihazı suya yaklaştırmayın. Diğer kurallar:

• Breadboard'u, Arduino'yu ve pil yuvasını kabın dışında, yüksekte tutun. Suya yalnızca problar ya da sensörün ucu girsin.
• Pil yuvasının uçlarını birbirine değdirmeyin. Islanan, şişen ya da ısınan pili kullanmayın.
• Deneyden sonra pilleri çıkarın; uzun süre bağlı kalırsa biter ve akabilir.
• Su dökülürse önce pili ya da USB kablosunu çıkarın, sonra kurulayın.
• Tuzlu su deneyinden sonra probları ve sensörü temiz suyla durulayıp kurutun.

Ödevinizi nasıl sunarsınız?

Ödevinizi, farklı suların elektriği ne kadar ilettiğini ölçen bir deneyle sunabilirsiniz. Arduino sürümü bu karşılaştırma için uygundur. Örnek kurgu:

• Araştırma sorusu: "Suya tuz eklemek, su seviye sensörünün okuduğu değeri nasıl etkiler?"
• Hipotez: "Tuz suyun iletkenliğini artırır; aynı yükseklikte tuzlu suda daha yüksek değer okunur."
• Ölçüm: Aynı bardakta, aynı yükseklikte musluk suyu, 1 tatlı kaşığı tuzlu su ve varsa damıtılmış su için 5'er değer okuyun ve ortalamasını alın.
• Sunum: Üç ortalamayı bir sütun grafikte gösterin.
• Sonuç: Gerçek bir alarmda eşiğin neden suya göre ayarlanması gerektiğini açıklayın.

Transistörlü sürümü sergide canlı gösterin; ziyaretçi bardağa su döktüğünde buzzer'ın ötmesi projeyi akılda kalıcı yapar. Diğer transistör çeşitlerini transistör kategorisinde bulabilirsiniz.

Sık sorulan sorular

Arduino olmadan su seviye alarmı yapılabilir mi?

Evet, bu yazıdaki transistörlü devre Arduino olmadan çalışır. Bir BC547 transistör, bir 1 kOhm direnç, bir aktif buzzer, iki tel prob ve 3 AA pil yeterlidir. Kod yazmanız gerekmez. Arduino sürümünün avantajı, alarm seviyesini kodla değiştirebilmeniz ve ölçüm değerlerini bilgisayarda görebilmenizdir.

Buzzer çalmıyorsa ne yapmalıyım?

Önce transistörün bacak sırasını kontrol edin; düz yüz size bakarken soldan sağa C, B, E olmalıdır. Sonra iki probu birbirine değdirin: buzzer çalıyorsa devre doğrudur, sorun suyun iletkenliğindedir. Bu durumda probları yaklaştırın. Buzzer'ın uzun bacağının artıya bağlı olduğundan da emin olun.

Problar neden zamanla kararıyor?

Problardan doğru akım geçince suda elektroliz olur ve metal yüzeyler zamanla kararır ya da aşınır. Bu, kısa süreli okul deneyinde sorun yaratmaz. Uzun süre kullanılacak bir alarmda paslanmaz çelik problar kullanılır. Arduino sürümünde sensörü yalnızca ölçüm anında beslemek de aşınmayı belirgin biçimde yavaşlatır.

Bu alarm gerçek bir su deposunda kullanılabilir mi?

Bu yazıdaki devreler eğitim amaçlıdır ve gerçek bir depoda uzun süre güvenilir çalışacak biçimde tasarlanmamıştır. Gerçek uygulamalarda şamandıralı anahtarlar ya da temassız sensörler tercih edilir. Ödevinizde bu farkı belirtmek, gerçek hayat ile maket arasındaki ilişkiyi kurduğunuzu gösterir. Şamandıra ilkesini de posterde kısaca anlatabilirsiniz.

Buzzer yerine LED kullanabilir miyim?

Evet, buzzer yerine bir LED ve seri bağlı 220 ohm direnç kullanabilirsiniz. Transistörlü devrede LED ve direnç, buzzer'ın yerine pil artısı ile kolektör arasına gelir. LED'in uzun bacağı artıya bakmalıdır. İkisini birlikte kullanırsanız hem sesli hem ışıklı uyarı elde edersiniz. Arduino sürümünde LED'i boş bir pine bağlayabilirsiniz.

Özet

• Su seviye alarmı, su belirli yüksekliğe ulaşınca buzzer ile uyarı veren bir devredir.
• Musluk suyu elektriği zayıf iletir; BC547 transistör bu küçük akımı buzzer için yükseltir.
• Transistörlü sürümde problar pilin artısına ve 1 kOhm dirençle beyze bağlanır.
• Arduino sürümünde sensör A0'dan okunur, D7'den beslenir; buzzer D8'e bağlıdır.
• Su ve elektrik yan yana olduğu için yalnızca pil ya da USB kullanın, devreyi kabın dışında tutun.