Κατασκευάστε έναν αισθητήρα στάθμης νερού με αισθητήρα υπερήχων και οικιακό βοηθό

Αν και υπάρχουν αρκετοί δείκτες στάθμης νερού και συσκευές που είναι διαθέσιμες για την παρακολούθηση της στάθμης σε μια εναέρια δεξαμενή νερού, αυτές οι συσκευές συχνά διατίθενται σε βαριά τιμή και με περιορισμένη λειτουργικότητα. Επιπλέον, απαιτούν ηλεκτρόδια εμβάπτισης ή διακόπτη στο νερό για να λειτουργήσουν. αυτό μπορεί να μολύνει το νερό και να διαβρωθεί με τον καιρό.

Τι θα γινόταν όμως αν μπορούσατε να δημιουργήσετε έναν ασύρματο και ανέπαφο αισθητήρα στάθμης νερού που βασίζεται σε Wi-Fi που αναφέρει το υπόλοιπο νερό στη δεξαμενή σας απευθείας στο smartphone σας; Σε αυτόν τον οδηγό DIY, θα κατασκευάσουμε έναν τέτοιο δείκτη στάθμης νερού χρησιμοποιώντας μια πλακέτα NodeMCU και έναν υπερηχητικό αισθητήρας που βρίσκεται στο επάνω μέρος του καλύμματος της δεξαμενής νερού και αναφέρει τα δεδομένα στο smartphone σας μέσω του Home Βοηθός.

Πώς λειτουργεί?

Ένας υπερηχητικός αισθητήρας στάθμης νερού λειτουργεί στέλνοντας ηχητικά κύματα σε μια συγκεκριμένη συχνότητα (γνωστά και ως υπερηχητικά κύματα) και λαμβάνοντας το ανακλώμενο κύμα από το στοχευόμενο αντικείμενο. Ο αισθητήρας υπολογίζει και αναφέρει την απόσταση μεταξύ του αισθητήρα και του αντικειμένου με βάση το χρόνο που χρειάζεται το ηχητικό κύμα ή το υπερηχητικό κύμα για να ταξιδέψει και να ανακλαστεί.

Ο αισθητήρας υπερήχων αναφέρει την τιμή της απόστασης σε εκατοστά (cm) από προεπιλογή. Μαζί με το βάθος της δεξαμενής, αυτή η τιμή που αναφέρεται από τον αισθητήρα υπερήχων μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την εύρεση του το υπόλοιπο νερό στη δεξαμενή υπολογίζοντας την απόσταση μεταξύ της στάθμης του νερού της δεξαμενής και του υπερήχου αισθητήρας.

Πράγματα που θα χρειαστείτε

Για να δημιουργήσετε αυτόν τον έξυπνο αισθητήρα στάθμης νερού, χρειάζεστε τα εξής:

• Ένα MCU που βασίζεται σε ESP8266, όπως NodeMCU, D1 Mini, ESP01, κ.λπ.
• Ένας αισθητήρας υπερήχων SR04
• Καλώδια βραχυκυκλωτήρα

Για αυτό το έργο, συνιστάται η χρήση ενός αδιάβροχου αισθητήρα υπερήχων JSN-SR04 για την αποφυγή βλάβης του αισθητήρα λόγω υγρασίας.

Βήματα για την κατασκευή ενός έξυπνου αισθητήρα στάθμης νερού

Μπορείτε να ακολουθήσετε τα παρακάτω βήματα για να δημιουργήσετε έναν έξυπνο ανεπαφικό αισθητήρα στάθμης νερού υπερήχων που βασίζεται σε Wi-Fi για να παρακολουθείτε την κατανάλωση νερού και να γλιτώσετε από το να ανεβείτε τις σκάλες ή το δοχείο νερού για να το ελέγξετε χειροκίνητα. Μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε αυτόν τον αισθητήρα για να παρακολουθείτε τη στάθμη της δεξαμενής αλατιού.

Βήμα 1: Εγκαταστήστε και ρυθμίστε το Home Assistant

Το Home Assistant (HA) προτιμάται αλλά δεν απαιτείται για την κατασκευή ενός έξυπνου αισθητήρα ή ελεγκτή στάθμης νερού που βασίζεται σε Wi-Fi. Ωστόσο, εάν θέλετε να λαμβάνετε ειδοποιήσεις, να παρακολουθείτε την ημερήσια/εβδομαδιαία/μηνιαία κατανάλωση ή να προσθέτετε αυτοματισμούς με βάση το επίπεδο του ρεζερβουάρ, πρέπει να ρυθμίσετε το Home Assistant.

Μπορείτε να ακολουθήσετε τον προηγούμενο οδηγό μας για εγκαταστήστε το Home Assistant στο Raspberry Pi ή ένα παλιό φορητό υπολογιστή. Εάν δεν θέλετε να εγκαταστήσετε ή να ρυθμίσετε το Home Assistant, μπορείτε να αναβοσβήσετε το υλικολογισμικό Tasmota και να το χρησιμοποιήσετε για να ελέγξετε τη στάθμη του νερού. Αν και δεν είναι τόσο διαισθητικό όσο το Home Assistant, κάνει τη δουλειά του και αναφέρει την ακατέργαστη αξία μέσω μιας ιστοσελίδας.

Βήμα 2: Μετρήστε το βάθος της δεξαμενής

Πρέπει να μετρήσετε το βάθος της δεξαμενής. Μπορείτε να το κάνετε μετρώντας το ύψος της δεξαμενής από έξω ή μέσα χρησιμοποιώντας μια μεζούρα.

Μόλις κάνετε τη μέτρηση, μετρήστε την απόσταση μεταξύ του καλύμματος της δεξαμενής όπου θα εγκατασταθεί ο αισθητήρας υπερήχων και του χείλους της δεξαμενής νερού. Αυτή είναι η απόσταση που πρέπει να αφαιρέσετε από το συνολικό βάθος.

Για παράδειγμα, εάν το ύψος της δεξαμενής είναι 120 cm και η απόσταση μεταξύ του αισθητήρα στο κάλυμμα και το χείλος του νερού είναι 10 cm, τότε το βάθος είναι 120 - 10 = 110 εκ.

Βήμα 2: Μεταγλώττιση του υλικολογισμικού

Για μεταγλώττιση υλικολογισμικού, ανοίξτε το Home Assistant και εγκαταστήστε το ESPHome πρόσθετο αν δεν το έχετε κάνει ήδη. Στη συνέχεια, ακολουθήστε αυτά τα βήματα:

1. Κάντε κλικ στο +Νέα Συσκευή κουμπί και μετά κάντε κλικ Να συνεχίσει.
2. Εισαγάγετε το όνομα για το αρχείο υλικολογισμικού, όπως π.χ αισθητήρας στάθμης νερού, και κάντε κλικ Επόμενο.
3. Επιλέξτε το MCU που έχετε, όπως NodeMCU, ESP32 ή D1 Mini, και κάντε κλικ Επόμενο. Στη συνέχεια κάντε κλικ Παραλείπω.

Τώρα βρείτε το αισθητήρας στάθμης νερού έργο και κάντε κλικ Επεξεργασία. Αυτό ανοίγει το αισθητήρας στάθμης νερού.yamlαρχείο. Στο αρχείο, αντιγράψτε και επικολλήστε αυτόν τον κωδικό YAML. Στον κώδικα, επεξεργαστείτε τα εξής:

• Εισαγάγετε το SSID Wi-Fi και τον κωδικό πρόσβασής σας.
• Επεξεργαστείτε τις τιμές στους τύπους παρακάτω φίλτρα με την απόσταση μεταξύ αισθητήρα και χείλους νερού και το πλήρες ύψος της δεξαμενής.
• Κάντε κλικ Αποθηκεύσετε.
• Συνδέστε το NodeMCU, ESP32 ή D1 mini στον υπολογιστή σας χρησιμοποιώντας ένα καλώδιο micro USB και, στη συνέχεια, κάντε κλικ στο Εγκαθιστώ.
• Επιλέξτε το Συνδέστε σε αυτόν τον υπολογιστή επιλογή. Αυτό θα ξεκινήσει τη μεταγλώττιση του κώδικα YAML και θα δημιουργήσει ένα αρχείο υλικολογισμικού (waterlevelsensor.bin). Αυτό μπορεί να διαρκέσει λίγο.
• Αφού ολοκληρωθεί η μεταγλώττιση του υλικολογισμικού, κάντε κλικ Λήψη έργου για να κατεβάσετε το waterlevelsensor.bin αρχείο.

Βήμα 3: Κάντε Flash το υλικολογισμικό στο NodeMCU

Για να αναβοσβήσετε το υλικολογισμικό waterlevelsensor.bin, μπορείτε να κάνετε λήψη του ESPHome-Flasher εργαλείο ή χρησιμοποιήστε τον ιστό ESPHome. Τα βήματα είναι τα εξής:

Αφού κάνετε λήψη του υλικολογισμικού, κάντε κλικ Ανοίξτε το ESPHome Web.

Κάντε κλικ Συνδέω-συωδεομαι και, στη συνέχεια, επιλέξτε τη σειριακή θύρα COM USB όπου είναι συνδεδεμένο το NodeMCU, το D1 Mini ή το ESP32.

Κάντε κλικ Εγκαθιστώ. Κάντε κλικ Επιλέξτε το αρχείο, περιηγηθείτε στο waterlevelsensor.bin αρχείο υλικολογισμικού και κάντε κλικ Εγκαθιστώ. Μόλις αναβοσβήσει το υλικολογισμικό, αποσυνδέστε το καλώδιο USB.

Βήμα 4: Συνδέστε τον αισθητήρα υπερήχων με το NodeMCU

Ανατρέξτε στο παρακάτω διάγραμμα για να συνδέσετε τον αισθητήρα υπερήχων SR04 με την πλακέτα MCU.

NodeMCU/ESP32/D1 Mini	SR04 Αισθητήρας υπερήχων
3V3	Vcc
D5	Κομψός
D6	Ηχώ
GND	GND

Εάν χρησιμοποιείτε την αδιάβροχη μονάδα υπερήχων JSN SR04 M-2, συνδέστε τις ακίδες όπως φαίνεται στο διάγραμμα.

NodeMCU/ESP32/D1 Mini	Αισθητήρας υπερήχων JSN-SR04
Vin	5V
D5	Κομψός
D6	Ηχώ
GND	GND

Μόλις συνδεθεί ο αισθητήρας υπερήχων στη MCU, επανασυνδέστε το καλώδιο USB. Η συσκευή θα συνδεθεί αυτόματα στο δίκτυο Wi-Fi με βάση τα στοιχεία που εισαγάγατε στον κωδικό και θα εμφανίζεται ως Σε σύνδεση στο Πίνακας ελέγχου ESPHome.

Κάντε κλικ κούτσουρα σύμφωνα με το αισθητήρας στάθμης νερού. Αυτό θα εμφανίσει τα αρχεία καταγραφής και τα δεδομένα που λαμβάνονται από τον αισθητήρα.

Εάν τα αρχεία καταγραφής εμφανίζουν τις πληροφορίες όπως φαίνεται στο στιγμιότυπο οθόνης, μπορείτε να προχωρήσετε και να διαμορφώσετε τον αισθητήρα στο Home Assistant.

Αν δείτε "Η μέτρηση απόστασης έληξε", κάντε τα εξής:

• Ελέγξτε ότι έχετε συνδέσει σωστά τις ακίδες του αισθητήρα υπερήχων με τη MCU.
• Η μονάδα JSN SR04 M-2 μπορεί να έχει μέγεθος 20-400 cm. Επομένως, κρατήστε το αντικείμενο τουλάχιστον 20 cm μακριά. Πρέπει επίσης να κάνετε αλλαγές στον κώδικα ανάλογα.
• Ο αισθητήρας υπερήχων που χρησιμοποιήσαμε ενδέχεται να μην καταφέρει να μετρήσει απόσταση μεγαλύτερη από 400 cm. Εάν το ρεζερβουάρ σας είναι βαθύτερο από 400 cm (ασυνήθιστο), αυτό μπορεί να μην λειτουργεί για εσάς.

Βήμα 5: Προσθέστε έξυπνο αισθητήρα στάθμης νερού στο Home Assistant

Για να προσθέσετε τον υπερηχητικό αισθητήρα στάθμης νερού στο Home Assistant για παρακολούθηση, ακολουθήστε τα εξής βήματα:

1. Στο Home Assistant, μεταβείτε στο Διαμόρφωση > Συσκευές και υπηρεσίες.
2. ο αισθητήρας στάθμης νερού θα πρέπει να ανακαλύπτονται και να καταχωρούνται αυτόματα. Εάν όχι, κάντε κλικ Προσθήκη ενοποίησης.
3. Αναζητήστε και επιλέξτε ESPHome.
4. Εισαγάγετε τη διεύθυνση IP του αισθητήρας στάθμης νερού. Μπορείτε να το βρείτε από τα αρχεία καταγραφής ή τον δρομολογητή Wi-Fi. Αφού εισαγάγετε τη διεύθυνση IP, κάντε κλικ υποβάλλουν.
5. Επιλέξτε μια περιοχή και κάντε κλικ Φινίρισμα.
6. CΟ αισθητήρας θα εμφανίζεται στη λίστα ESPHome. Κάντε κλικ αισθητήρας στάθμης νερού και επιλέξτε την οντότητα.
7. Κάντε κλικ Προσθήκη στο Lovelace.
8. Επιλέξτε ένα δωμάτιο και κάντε κλικ Επόμενο.
9. Αυτό θα προσθέσει το αισθητήρας στάθμης νερού στο ταμπλό.

Μπορείτε να προσαρμόσετε περαιτέρω την προεπιλεγμένη κάρτα προσθέτοντας τα ακόλουθα στο πρόγραμμα επεξεργασίας κώδικα:

τύπος: μετρητής
όνομα: Αισθητήρας στάθμης νερού
μονάδα: '%'
οντότητα: αισθητήρας.αισθητήρας στάθμης νερού
 πράσινο: 0
 κίτρινο: 45
 κόκκινο: 85

Βήμα 6: Εγκαταστήστε τον αισθητήρα στο κάλυμμα της δεξαμενής νερού σας

Μπορείτε τώρα να εγκαταστήσετε τον αισθητήρα στη δεξαμενή νερού σας. Για το έργο, χρησιμοποιήσαμε τον αισθητήρα SR04, ο οποίος δεν είναι αδιάβροχος. Για να το κάνουμε αδιάβροχο χρησιμοποιήσαμε διάφανη θήκη και αρκετό βερνίκι νυχιών για να μονώσουμε τα ηλεκτρικά εξαρτήματα της πλακέτας.

Ανοίξαμε δύο μικροσκοπικές τρύπες και χρησιμοποιήσαμε ένα μεταλλικό σύρμα για να κρατήσουμε τη μονάδα SR04 συνδεδεμένη στο κάλυμμα. Μια άλλη μεγαλύτερη τρύπα έγινε για τα καλώδια που συνδέονται με τον αισθητήρα υπερήχων. Χρησιμοποιήσαμε ένα μακρύ καλώδιο 4 πυρήνων για τη διασύνδεση του αισθητήρα υπερήχων με το NodeMCU καθώς η δεξαμενή βρίσκεται στην ταράτσα και η θερμοκρασία εδώ μπορεί να αυξηθεί στους 40-45°C.

Μπορείτε να διατηρήσετε και τα δύο σε μία θήκη και να τροφοδοτήσετε το NodeMCU. Επίσης, διασφαλίστε καλή ισχύ σήματος Wi-Fi όταν εγκαθιστάτε το NodeMCU ή τον αισθητήρα. Διαβάστε τον οδηγό μας πώς να ενισχύσετε το σήμα Wi-Fi σας για να επεκτείνετε το εύρος Wi-Fi.

Ελέγξτε την αντλία νερού για να διατηρήσετε τη δεξαμενή γεμάτη

Ενσωματώνοντας τον έξυπνο αισθητήρα στάθμης νερού με το Home Assistant, μπορείτε να προσθέσετε αυτοματισμό για να λαμβάνετε ειδοποιήσεις στο smartphone σας ή μέσω του Alexa/Google Assistant όταν η στάθμη της δεξαμενής είναι χαμηλή ή γεμάτη. Ομοίως, μπορείτε να προσθέσετε αυτοματισμό για να ενεργοποιήσετε την αντλία νερού για να γεμίσει τη δεξαμενή όταν είναι χαμηλή και να την απενεργοποιήσετε αυτόματα μόλις η στάθμη της δεξαμενής φτάσει σε ένα συγκεκριμένο επίπεδο, όπως 90-100%.

Επιπλέον, μπορείτε να προσθέσετε έναν αδιάβροχο αισθητήρα θερμοκρασίας, όπως έναν DS18B20, στον έξυπνο αισθητήρα στάθμης νερού για έλεγχο και παρακολούθηση της θερμοκρασίας του νερού της δεξαμενής.

Πώς να φτιάξετε μια οικιακή ενεργειακή οθόνη DIY χρησιμοποιώντας το ESP8266

Διαβάστε Επόμενο

Σχετικά με τον Συγγραφέα