Sensor de piscina solar de cocodril: 7 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:11

Aquest instructiu mostra com construir un sensor de piscina força especial per mesurar la temperatura de la piscina i transmetre-la a través de WiFi a l’aplicació Blynk i a un broker MQTT. L’anomeno “sensor de piscina solar de cocodril”. Utilitza l’entorn de programació Arduino i una placa ESP8266 (Wemos D1 mini pro).

Què té d’especial aquest projecte?

• L’aspecte és fantàstic
• Totalment independent de les fonts d’energia (el panell solar alimenta la bateria LiPo)
• Sensor de connexió WiFi ESP8266 de baixa potència
• Sensor de temperatura més aviat d’alta precisió
• Transmissió de dades de temperatura i tensió a l’aplicació Blynk per al vostre telèfon mòbil
• Envia també una marca de temps "darrera actualització" a l'aplicació Blynk
• Transmissió de dades de temperatura i tensió a un broker MQTT
• Celsius i Fahrenheit commutables
• Es pot reprogramar

El vostre nivell d'habilitat: intermedi a experimentat

Subministraments

Per a aquesta compilació, haureu de saber com funciona:

• IDE Arduino (entorn de programació)
• un soldador
• un trepant
• un ganivet esmolat
• cola epoxi
• cola calenta
• espuma esprai industrial
• color esprai

Pas 1: components necessaris

Aquestes coses són necessàries per construir aquest bonic sensor de piscina:

• El cap de cocodril (plàstic escumat) que es troba aquí: Amazon: Cap de cocodril
• O alternativament: embarcació de vaixell (Aliexpress). Consulteu el pas 6 per a això.
• ESP8266 Wemos D1 mini pro: (Aliexpress)
• Panell solar 0.25W 45x45mm: (Aliexpress)
• ** EDITAR després d'un any d'ús: us recomano utilitzar una bateria més forta com la 18650 (exemple: Aliexpress)
• Mòdul de carregador de bateria TP4056: (Aliexpress)
• Sensor de temperatura impermeable DS 18b20: (Aliexpress)
• Filferro de 22 AWG (Aliexpress)
• Prototip de placa PCB 5x7cm (Aliexpress)
• Resistències de 220 Ohm i 4,7 kOhm
• un curt cable USB a MicroUSB

addicionalment:

• Sellant d'escuma aïllant al mercat del bricolatge o aquí: (Amazon)
• Pintura impermeable al mercat del bricolatge o aquí: (Amazon)
• Filler primer spray @ DIY market o aquí: (Amazon)
• Epoxi líquid per a un mercat de bricolatge impermeable @
• Cola calenta

És possible que hàgiu d’utilitzar una impressora 3D per imprimir una coberta impermeable per al port USB.

Pas 2: electrònica

Vaig pensar que era més fàcil començar amb alguns d'aquests prototips de prototipus universals de bricolatge i vaig trobar que un 5x7cm és perfecte per a aquest propòsit.

Passos de construcció:

1. Prepareu el D1 mini pro per utilitzar una antena externa:

   1. Resistència de 0 Ohm sense soldar al costat de l'antena ceràmica
   2. Gireu la resistència de 0 Ohm cap avall i soldeu la connexió amb l'antena externa (trobareu una bona explicació aquí - Pas 5)
2. Col·loqueu les peces i decidiu el disseny del prototip de PCB abans de començar a soldar
3. Soldeu els pins al D1 mini pro
4. Soldeu els passadors de separació al tauler prototip
5. Soldeu els pins de la placa del carregador al prototip de PCB
6. Soldeu el tauler del carregador als passadors
7. Talleu el cable del sensor de temperatura a una longitud de 20 cm
8. Consulteu la imatge superior per connectar el sensor de temperatura
9. Soldeu el cable al panell solar
10. NO TAMBÉ soldeu els cables del panell solar al tauler; cal que s’enganxin primer al cap del cocodril.
11. Seguiu l'esquema Fritzing anterior per soldar totes les connexions restants al PCB
12. Una vegada que tots els components estiguin connectats i soldats, utilitzeu una mica de cola calenta per fixar la bateria. De vegades, el D1 mini pro causa problemes amb el port sèrie si es connecten els ports D0 i RST. El que he fet servir (vegeu l’enllaç d’Aliexpress) no tenia aquest problema. Si teniu aquest problema, pot ser que hàgiu d'utilitzar un pont o un commutador per desconnectar els dos pins per penjar un codi nou. Però (!) Llavors no teniu cap oportunitat de reprogramar un cop segellat el cap de cocodril. En aquest cas, tampoc no cal que porteu el port USB a l’exterior (per exemple, per perforar un tercer forat).

Pas 3: Part 1 de maquinari (Preparació del cap de cocodril)

En aquest pas preparem la part posterior del cap de cocodril per obtenir prou espai per a l'electrònica. I estem perforant alguns forats per a l’antena, el panell solar i el port USB. Primer vaig planejar el meu projecte sense el port USB. Però aleshores vaig pensar que seria impossible per a mi fer algunes actualitzacions de programari un cop s’hagi segellat de nou el cocodril. Per tant, vaig decidir utilitzar un cable USB curt micro-USB a USB per permetre l'accés extern a la placa ESP8266. Passos següents:

• Utilitzeu un ganivet afilat per tallar una mica més de 7x5 cm (mida del tauler prototip) de la superfície dura
• Feu servir una cullera per eliminar l’escuma més suau de l’interior
• Assegureu-vos que teniu prou espai per als cables i la placa
• Proveu si s'adapta i si encara hi ha espai per cobrir-lo més endavant

Ara practiqueu dos o tres forats al cap:

• per al panell solar
• per a l'antena
• (opcional) per al port USB per permetre la programació posterior

Utilitzeu epoxi de dos components (5 minuts) per enganxar i segellar de nou aquests forats. Utilitzeu prou cola epoxi. Assegureu-vos que després quedi impermeable.

1. Enganxeu el cable del panell solar al cap i segleu correctament el forat
2. Enganxeu el panell solar entre els ulls
3. Enganxeu la presa de l'antena al cap i segleu correctament el forat
4. Enganxeu l'endoll USB i tanqueu correctament el forat

Per evitar que l'aigua causi corrosió al port USB, vaig imprimir en 3D una petita tapa protectora.

Pas 4: programari

Cal tenir un entorn Arduino en execució. Si no, comproveu-ho.

La configuració del maquinari és senzilla (al meu Mac):

LOLIN (WEMOS) D1 mini Pro, 80 MHz, Flash, 16M (14M SPIFFS), memòria inferior v2, desactivada, cap, només esbós, 921600 a /dev/cu. SLAB_USBtoUART

Obteniu el codi Arduino aquí: codi Arduino a Github

El codi envia la temperatura i el voltatge de la bateria a Blynk. Només cal que carregueu l'aplicació Blynk al vostre telèfon mòbil i creeu un projecte nou. Blynk us enviarà un testimoni d'autenticació per a aquest projecte. Introduïu aquest testimoni al fitxer Settings.h. S'enviarà la configuració predeterminada

• la temperatura fins al PIN VIRTUAL 11
• la tensió al PIN VIRTUAL 12
• l’última marca de temps actualitzada al PIN 13 VIRTUAL

però és fàcil canviar aquests pins al codi. Simplement jugueu amb tots els ginys de Blynk amb V11, V12 i V13: és divertit. Si no n’esteu d’acord, llegiu les instruccions del meu amic Debasish, la majoria d’això s’explica allà al pas 19.

El programari també està preparat per utilitzar un broker MQTT.

A Settings.h hi ha una variable global anomenada MQTT. Cal definir-ho com a vertader o fals, segons si utilitzeu MQTT o no.

En el meu cas, estic fent servir un broker MQTT (Orange PI Zero, Mosquitto, Node-Red) i un tauler de control on s’uneixen totes les meves dades del sensor. Si no coneixeu MQTT, deixeu que Google us ajudi a configurar-lo.

Si esteu familiaritzat amb MQTT, estic segur que entendreu el codi.

Pas 5: Part 2 del maquinari (segellat de nou)

En aquest pas hem d’empaquetar tota l’electrònica (programari carregat i provat) i segellar de nou la panxa del cocodril. Personalment veig dues possibles solucions:

1. Feu servir un vidre acrílic i enganxeu-lo amb cola epoxi impermeable al ventre. Per al cable del sensor de temperatura, utilitzeu un conducte de cable impermeable (em sap greu haver triat aquesta opció; després de tot el que he passat, recomanaria encaridament seguir aquest camí).
2. Feu servir una escuma industrial i ompliu els buits de nou i, a continuació, utilitzeu pintura impermeable per segellar. I acabar-lo amb farcit i pintura.

Així que vaig decidir l'opció 2. Els passos són els següents:

1. Soldeu el cable del panell solar a la placa
2. Connecteu el cable de l'antena
3. Connecteu el cable USB a la placa ESP8266 (I NO a la placa de càrrega)
4. Premeu tot el cable i la placa al forat
5. Deixeu penjar 5-10 cm del cable del sensor de temperatura
6. Utilitzeu l’escuma industrial per omplir tots els buits (compte: l’escuma s’expandeix molt)
7. Deixeu-lo assecar i talleu després l’escuma amb un ganivet esmolat
8. Ara utilitzeu pintura impermeable (s’utilitza per arreglar sostres) i pinteu-la per tot arreu
9. Deixeu-lo assecar i utilitzeu el spray de pintura de farciment per produir una escorça dura (heu de fer-ho una vegada i una altra)
10. EDICIÓ IMPORTANT (després d’unes setmanes a l’aigua): apliqueu dos o tres recobriments a tot l’epoxi líquid per donar un revestiment realment impermeable.
11. Deixeu-lo assecar - ACABAT!

Pas 6: construcció alternativa

Com que la primera versió amb el coco segueix sent la meva preferida, he de reconèixer que he triat la bateria incorrecta (massa feble). Malauradament, ja no puc canviar la bateria perquè està segellada al cos del crocs.

Per això, vaig decidir fer una altra solució amb un vaixell com a carrosseria per accedir millor a l'electrònica i a la bateria si fos necessari.

Canvis:

• Shell (https://www.aliexpress.com/item/32891355836.html)
• Bateria LiIon 18650
• Inserció impresa en 3D per muntar les dues taules (ESP8266 i mòdul carregador)

Pas 7: Apèndix: pantalles / sensors addicionals

Si voleu anar més enllà de mostrar les dades de l'agrupació només a l'aplicació Blynk, també podeu enviar-les a un corredor MQTT. Això us permet utilitzar diverses possibilitats més per mostrar dades de la vostra piscina (o altres) en diferents dispositius. Un seria Node Red Dashboard en un Raspberry Pi (vegeu la imatge superior) o una pantalla de matriu LED. Si esteu interessats en la matriu LED, trobeu el codi aquí:

Per cert, vaig combinar aquest projecte amb l'Estació Meteorològica Solar, inclosa una predicció meteorològica de Zambretti d'aquest projecte:

La inspiració d’aquesta estació meteorològica solar va ser de la meva amiga índia Debasish. Trobeu la seva informació aquí:

Primer premi del Concurs de Sensors