Construiți un senzor de nivel al apei cu un senzor cu ultrasunete și un asistent acasă

Deși există mai mulți indicatori și dispozitive de nivel de apă disponibile pentru a monitoriza nivelul într-un rezervor de apă deasupra capului, aceste dispozitive vin adesea la un preț ridicat și cu funcționalitate limitată. În plus, au nevoie de electrozi de scufundare sau un comutator în apă pentru a funcționa; aceasta poate contamina apa și se poate coroda în timp.

Dar ce se întâmplă dacă ai putea construi un senzor de nivel al apei, fără fir și fără contact, bazat pe Wi-Fi, care raportează apa rămasă în rezervor direct pe smartphone-ul tău? În acest ghid DIY, vom construi un astfel de indicator de nivel al apei folosind o placă NodeMCU și un ultrasonic senzor care se află în partea de sus a capacului rezervorului de apă și raportează datele către smartphone-ul dvs. prin Acasă Asistent.

Cum functioneazã?

Un senzor de nivel de apă cu ultrasunete funcționează prin trimiterea undelor sonore la o anumită frecvență (cunoscută și sub numele de unde ultrasonice) și primirea undei reflectate de la obiectul vizat. Senzorul calculează și raportează distanța dintre senzor și obiect în funcție de timpul necesar undei sonore sau undei ultrasonice pentru a călători și reflecta.

Senzorul cu ultrasunete raportează valoarea distanței în centimetri (cm) în mod implicit. Împreună cu adâncimea rezervorului, această valoare raportată de senzorul cu ultrasunete poate fi utilizată pentru a găsi apa rămasă în rezervor prin calcularea distanței dintre nivelul apei din rezervor și ultrasunete senzor.

Lucruri de care veți avea nevoie

Pentru a construi acest senzor inteligent de nivel al apei, aveți nevoie de următoarele:

• Un MCU bazat pe ESP8266, cum ar fi NodeMCU, D1 Mini, ESP01 etc.
• Un senzor ultrasonic SR04
• Fire jumper

Pentru acest proiect, se recomandă să utilizați un senzor ultrasonic rezistent la apă JSN-SR04 pentru a preveni deteriorarea senzorului din cauza umidității.

Pași pentru a construi un senzor inteligent de nivel al apei

Puteți urma pașii de mai jos pentru a construi un senzor inteligent de nivel de apă cu ultrasunete, fără contact, bazat pe Wi-Fi pentru a monitoriza consumul de apă și a te scuti de a urca scările sau rezervorul de apă pentru a-l verifica manual. De asemenea, puteți utiliza acest senzor pentru a monitoriza nivelul unui rezervor de sare.

Pasul 1: Instalați și configurați Home Assistant

Home Assistant (HA) este preferat, dar nu este necesar pentru a construi un senzor sau un controler inteligent de nivel al apei bazat pe Wi-Fi. Cu toate acestea, dacă doriți să primiți notificări, să urmăriți consumul zilnic/săptămânal/lunar sau să adăugați automatizări în funcție de nivelul rezervorului, trebuie să configurați Home Assistant.

Puteți urma ghidul nostru anterior pentru instalați Home Assistant pe Raspberry Pi sau un laptop vechi. Dacă nu doriți să instalați sau să configurați Home Assistant, puteți să flashați firmware-ul Tasmota și să îl utilizați pentru a verifica nivelul apei. Deși nu este la fel de intuitiv ca Home Assistant, face treaba și raportează valoarea brută printr-o pagină web.

Pasul 2: Măsurați adâncimea rezervorului

Trebuie să măsurați adâncimea rezervorului. Puteți face acest lucru măsurând înălțimea rezervorului din exterior sau din interior folosind o bandă de măsurare.

Odată ce ați efectuat măsurarea, măsurați distanța dintre capacul rezervorului unde va fi instalat senzorul cu ultrasunete și marginea rezervorului de apă. Aceasta este distanța pe care trebuie să o scădeți din adâncimea totală.

De exemplu, dacă înălțimea rezervorului este de 120 cm și distanța dintre senzorul de pe capac și marginea apei este de 10 cm, atunci adâncimea este 120 - 10 = 110cm.

Pasul 2: Compilați firmware-ul

Pentru a compila firmware, deschideți Home Assistant și instalați ESPAcasă supliment dacă nu ați făcut-o deja. Apoi urmați acești pași:

1. Apasă pe + Dispozitiv nou buton și apoi faceți clic Continua.
2. Introduceți numele fișierului firmware, cum ar fi senzor de nivel al apei, și faceți clic Următorul.
3. Selectați MCU pe care îl aveți, cum ar fi NodeMCU, ESP32 sau D1 Mini și faceți clic Următorul. Apoi apasa Ocolire.

Acum găsiți senzor de nivel al apei proiect și faceți clic Editați | ×. Aceasta deschide senzor de nivel de apă.yamlfişier. În fișier, copiați și lipiți acest cod YAML. În cod, editați următoarele:

• Introduceți SSID-ul și parola Wi-Fi.
• Editați valorile din formulele de mai jos filtre cu distanța dintre senzor și marginea apei și înălțimea plină a rezervorului.
• Clic Salva.
• Conectați NodeMCU, ESP32 sau D1 mini la computer folosind un cablu micro USB și apoi faceți clic Instalare.
• Alege Conectați-vă la acest computer opțiune. Aceasta va începe compilarea codului YAML și va genera un fișier firmware (waterlevelsensor.bin). Acest lucru poate dura ceva timp.
• După ce firmware-ul este compilat, faceți clic Descărcați proiectul pentru a descărca senzor de nivel al apei.bin fişier.

Pasul 3: Flash-ul firmware-ului pe NodeMCU

Pentru a flash-ul firmware-ul waterlevelsensor.bin, puteți descărca ESPHome-Flasher instrument sau utilizați web-ul ESPHome. Pașii sunt următorii:

După descărcarea firmware-ului, faceți clic Deschideți ESPHome Web.

Clic Conectați apoi selectați portul COM serial USB la care este conectat NodeMCU, D1 Mini sau ESP32.

Clic Instalare. Clic Alege fișierul, navigați la senzor de nivel al apei.bin fișier firmware și faceți clic Instalare. Odată ce firmware-ul este flash, deconectați cablul USB.

Pasul 4: Conectați senzorul cu ultrasunete la NodeMCU

Consultați diagrama de mai jos pentru a conecta senzorul ultrasonic SR04 la placa MCU.

NodeMCU/ESP32/D1 Mini	Senzor cu ultrasunete SR04
3V3	Vcc
D5	Trig
D6	Ecou
GND	GND

Dacă utilizați modulul cu ultrasunete JSN SR04 M-2 rezistent la apă, conectați pinii așa cum se arată în diagramă.

NodeMCU/ESP32/D1 Mini	Senzor cu ultrasunete JSN-SR04
Vin	5V
D5	Trig
D6	Ecou
GND	GND

Odată ce senzorul cu ultrasunete este conectat la MCU, reconectați cablul USB. Dispozitivul se va conecta automat la rețeaua Wi-Fi pe baza detaliilor pe care le-ați introdus în cod și va fi afișat ca Pe net în Tabloul de bord ESPHome.

Clic Bușteni sub senzor de nivel al apei. Aceasta va afișa jurnalele și datele primite de senzor.

Dacă jurnalele afișează informațiile așa cum se arată în captură de ecran, puteți continua și configura senzorul în Home Assistant.

Dacă vedeți „Măsurarea distanței a expirat”, faceți următoarele:

• Verificați dacă ați conectat corect pinii senzorului ultrasonic la MCU.
• Modulul JSN SR04 M-2 poate măsura 20-400 cm. Deci, ține obiectul la cel puțin 20 cm distanță. De asemenea, trebuie să faceți modificări în cod în consecință.
• Senzorul cu ultrasunete pe care l-am folosit poate să nu măsoare distanța dincolo de 400 cm. Dacă rezervorul dvs. este mai adânc de 400 cm (neobișnuit), este posibil să nu funcționeze pentru dvs.

Pasul 5: Adăugați senzor inteligent de nivel al apei la Home Assistant

Pentru a adăuga senzorul ultrasonic de nivel al apei la Home Assistant pentru monitorizare, urmați acești pași:

1. În Home Assistant, accesați Configurare > Dispozitive și servicii.
2. The senzor de nivel al apei ar trebui să fie descoperite și listate automat. Dacă nu, faceți clic Adăugați integrare.
3. Căutați și selectați ESPAcasă.
4. Introduceți adresa IP a senzor de nivel al apei. Puteți găsi acest lucru din jurnalele sau din routerul dvs. Wi-Fi. După ce ați introdus adresa IP, faceți clic Trimite.
5. Selectați o zonă și faceți clic finalizarea.
6. CSenzorul va fi listat sub ESPHome. Clic senzor de nivel al apei și selectați entitatea.
7. Clic Adaugă la Lovelace.
8. Alegeți o cameră și faceți clic Următorul.
9. Aceasta va adăuga senzor de nivel al apei la tabloul de bord.

Puteți personaliza în continuare cardul implicit adăugând următoarele în editorul de cod:

tip: gabarit
nume: Senzor de nivel al apei
unitate: '%'
entitate: senzor.waterlevelsensor
 verde: 0
 galben: 45
 roșu: 85

Pasul 6: Instalați senzorul pe capacul rezervorului de apă

Acum puteți instala senzorul în rezervorul de apă. Pentru proiect, am folosit senzorul SR04, care nu este impermeabil. Pentru a-l face impermeabil, am folosit o carcasă transparentă și suficientă oja pentru a izola componentele electrice de pe placă.

Am făcut două găuri mici și am folosit un fir metalic pentru a menține modulul SR04 atașat de capac. O altă gaură mai mare a fost făcută pentru firele conectate la senzorul cu ultrasunete. Am folosit un fir lung cu 4 fire pentru a interfața senzorul cu ultrasunete cu NodeMCU, deoarece rezervorul este situat pe acoperiș și temperatura aici poate crește la 40-45°C.

Puteți să le păstrați pe ambele într-un singur caz și să furnizați energie NodeMCU. De asemenea, asigurați-vă că semnalul Wi-Fi este o putere bună atunci când instalați NodeMCU sau senzorul. Citiți ghidul nostru pe cum să vă măriți semnalul Wi-Fi pentru a extinde raza Wi-Fi.

Controlați pompa de apă pentru a menține rezervorul plin

Prin integrarea senzorului inteligent de nivel al apei cu Home Assistant, puteți adăuga automatizare pentru a primi alerte pe smartphone-ul dvs. sau prin Alexa/Google Assistant atunci când nivelul rezervorului este scăzut sau plin. În mod similar, puteți adăuga automatizare pentru a porni pompa de apă pentru a umple rezervorul atunci când acesta se epuizează și îl puteți opri automat odată ce nivelul rezervorului atinge un anumit nivel, cum ar fi 90-100%.

În plus, puteți adăuga o sondă cu senzor de temperatură rezistent la apă, cum ar fi DS18B20, la senzorul inteligent de nivel al apei pentru a verifica și monitoriza temperatura apei din rezervor.

Cum să construiți un monitor de energie de uz casnic DIY folosind ESP8266

Citiți în continuare

Despre autor