Crocodile Solar Pool Sensor: 7 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:32

Αυτό το διδακτικό δείχνει πώς να φτιάξετε έναν μάλλον ειδικό αισθητήρα πισίνας που μετρά τη θερμοκρασία της πισίνας και τη μεταδίδει μέσω WiFi στην εφαρμογή Blynk και σε έναν μεσίτη MQTT. Το ονομάζω "Crocodile Solar Pool Sensor". Χρησιμοποιεί το περιβάλλον προγραμματισμού Arduino και έναν πίνακα ESP8266 (Wemos D1 mini pro).

Τι το ιδιαίτερο έχει αυτό το έργο;

• Η εμφάνιση είναι απλά υπέροχη
• Πλήρως ανεξάρτητη από πηγές ενέργειας (ο ηλιακός πίνακας τροφοδοτεί τη μπαταρία LiPo)
• Αισθητήρας χαμηλής ισχύος ESP8266 WiFi συνδεδεμένος
• Μάλλον αισθητήρας θερμοκρασίας υψηλής ακρίβειας
• Μετάδοση δεδομένων θερμοκρασίας και τάσης στο Blynk APP για το κινητό σας τηλέφωνο
• Στέλνει επίσης μια χρονική σήμανση "τελευταίας ενημέρωσης" στο Blynk APP
• Μετάδοση δεδομένων θερμοκρασίας και τάσης σε μεσίτη MQTT
• Κελσίου και Φαρενάιτ με δυνατότητα εναλλαγής
• Μπορεί να επαναπρογραμματιστεί

Το επίπεδο δεξιοτήτων σας: από ενδιάμεσο έως έμπειρο

Προμήθειες

Για αυτήν την κατασκευή θα πρέπει να γνωρίζετε πώς να εργάζεστε με:

• Arduino IDE (περιβάλλον προγραμματισμού)
• ένα κολλητήρι
• ένα τρυπάνι
• ένα κοφτερό μαχαίρι
• εποξική κόλλα
• ζεστή κόλλα
• βιομηχανικός αφρός ψεκασμού
• χρώμα ψεκασμού

Βήμα 1: Απαιτούνται εξαρτήματα

Αυτά τα πράγματα χρειάζονται για την κατασκευή αυτού του ωραίου αισθητήρα πισίνας:

• Το κεφάλι του κροκόδειλου (αφρώδες πλαστικό) που βρέθηκε εδώ: Amazon: Crocodile Head
• OR εναλλακτικά: Κοχύλι σκάφους (Aliexpress). Ανατρέξτε στο βήμα 6 για αυτό.
• ESP8266 Wemos D1 mini pro: (Aliexpress)
• Ηλιακός πίνακας 0.25W 45x45mm: (Aliexpress)
• ** ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ μετά από ένα χρόνο χρήσης: Συνιστώ ανεπιφύλακτα τη χρήση ισχυρότερης μπαταρίας όπως 18650 (παράδειγμα: Aliexpress)
• Μονάδα φόρτισης μπαταρίας TP4056: (Aliexpress)
• Αδιάβροχος αισθητήρας θερμοκρασίας DS 18b20: (Aliexpress)
• 22 AWG καλώδιο (Aliexpress)
• Πρωτότυπο πλακέτα PCB 5x7cm (Aliexpress)
• Αντίσταση 220 Ohm και 4,7 kOhm
• ένα σύντομο καλώδιο USB σε MicroUSB

Επιπροσθέτως:

• Απομονωτικό στεγανωτικό αφρού @ DIY αγορά ή εδώ: (Amazon)
• Αδιάβροχη βαφή @ DIY αγορά ή εδώ: (Amazon)
• Σπρέι αστάρι πλήρωσης @ DIY αγορά ή εδώ: (Amazon)
• Υγρό εποξικό για αδιάβροχη επίστρωση @ DIY αγορά
• Ζεστή κόλλα

Mightσως χρειαστεί να χρησιμοποιήσετε έναν εκτυπωτή 3D για να εκτυπώσετε ένα αδιάβροχο κάλυμμα για τη θύρα USB.

Βήμα 2: Ηλεκτρονικά

Σκέφτηκα ότι είναι πιο εύκολο να ξεκινήσω με μερικά από αυτά τα γενικά πρωτότυπα PCB DIY και διαπίστωσα ότι ένα 5x7cm είναι ιδανικό για αυτόν τον σκοπό.

Βήματα οικοδόμησης:

1. Προετοιμάστε το D1 mini pro για χρήση εξωτερικής κεραίας:

   1. Unsolder 0 Ohm αντίσταση δίπλα σε κεραμική κεραία
   2. Γυρίστε την αντίσταση 0 Ohm προς τα κάτω και κολλήστε τη σύνδεση με εξωτερική κεραία (καλή εξήγηση βρίσκεται εδώ - Βήμα 5)
2. Τοποθετήστε τα εξαρτήματα και αποφασίστε για τη διάταξη στο πρωτότυπο PCB πριν ξεκινήσετε τη συγκόλληση
3. Συγκολλήστε τις καρφίτσες στο D1 mini pro
4. Συγκολλήστε τους πείρους αναμονής στον πίνακα πρωτοτύπου
5. Συγκολλήστε τις καρφίτσες για την πλακέτα φορτιστή στο πρωτότυπο PCB
6. Συγκολλήστε τη σανίδα φόρτισης στις ακίδες
7. Κόψτε το καλώδιο του αισθητήρα θερμοκρασίας σε μήκος 20 cm
8. Δείτε την παραπάνω εικόνα για τη σύνδεση του αισθητήρα θερμοκρασίας
9. Συγκολλήστε το καλώδιο στον ηλιακό πίνακα
10. ΜΗΝ συγκολλήσετε τα καλώδια του ηλιακού πάνελ στον πίνακα - αυτά πρέπει να κολληθούν πρώτα στο κεφάλι του κροκόδειλου
11. Ακολουθήστε το παραπάνω σχήμα Fritzing για να κολλήσετε όλες τις υπόλοιπες συνδέσεις στο PCB
12. Μόλις συνδεθούν και συγκολληθούν όλα τα εξαρτήματα, χρησιμοποιήστε ζεστή κόλλα για να στερεώσετε την μπαταρία Σημείωση: Για να θέσετε το ESP8266 σε κατάσταση ύπνου, είναι απαραίτητο να συνδέσετε τον πείρο D1 με τον πείρο RST. Μερικές φορές το D1 mini pro προκαλεί προβλήματα με τη σειριακή θύρα εάν είναι συνδεδεμένες οι θύρες D0 και RST. Αυτό που χρησιμοποίησα (δείτε τον σύνδεσμο Aliexpress παραπάνω) δεν είχε αυτό το πρόβλημα. Εάν αντιμετωπίζετε αυτό το πρόβλημα, ίσως χρειαστεί να χρησιμοποιήσετε ένα jumper ή έναν διακόπτη για να αποσυνδέσετε τις δύο ακίδες για τη μεταφόρτωση νέου κώδικα. Αλλά (!) Τότε δεν έχετε καμία πιθανότητα να επαναπρογραμματίσετε μόλις σφραγιστεί το κεφάλι του κροκόδειλου. Σε αυτήν την περίπτωση, δεν χρειάζεται επίσης να φέρετε τη θύρα USB προς τα έξω (π.χ. για να ανοίξετε μια τρίτη τρύπα).

Βήμα 3: Υλικό Μέρος 1 (Προετοιμασία της κεφαλής του κροκόδειλου)

Σε αυτό το βήμα προετοιμάζουμε το πίσω μέρος του κεφαλιού του κροκόδειλου για να έχουμε αρκετό χώρο για τα ηλεκτρονικά. Και ανοίγουμε μερικές τρύπες για την κεραία, τον ηλιακό πίνακα και τη θύρα USB. Σχεδίασα το έργο μου πρώτα χωρίς τη θύρα USB. Αλλά τότε σκέφτηκα ότι θα ήταν αδύνατο για μένα να κάνω κάποιες ενημερώσεις λογισμικού μόλις ο κροκόδειλος σφραγιστεί ξανά. Ως εκ τούτου, αποφάσισα να χρησιμοποιήσω ένα μικρό καλώδιο USB micro-USB σε USB για να επιτρέψω εξωτερική πρόσβαση στην πλακέτα ESP8266. Επόμενα βήματα που πρέπει να κάνετε:

• Χρησιμοποιήστε ένα κοφτερό μαχαίρι για να κόψετε λίγο περισσότερο από 7x5 cm (μέγεθος του πρωτοτύπου σας) από τη σκληρή επιφάνεια
• Χρησιμοποιήστε ένα κουτάλι για να αφαιρέσετε τον μαλακότερο αφρό από το εσωτερικό
• Απλά βεβαιωθείτε ότι έχετε αρκετό χώρο για τα καλώδια και την πλακέτα σας
• Δοκιμάστε αν ταιριάζει και ότι υπάρχει ακόμα λίγος χώρος για να το καλύψετε αργότερα

Τώρα ανοίξτε δύο ή τρεις τρύπες στο κεφάλι:

• για το ηλιακό πάνελ
• για την κεραία
• (προαιρετικό) για τη θύρα USB για ενεργοποίηση μεταγενέστερου προγραμματισμού

Χρησιμοποιήστε εποξικό 2 συστατικών (5 λεπτά) για να κολλήσετε και να σφραγίσετε ξανά αυτές τις τρύπες. Χρησιμοποιήστε αρκετή εποξειδική κόλλα! Βεβαιωθείτε ότι θα είναι αδιάβροχο μετά!

1. Κολλήστε το καλώδιο του ηλιακού πάνελ στην κεφαλή και σφραγίστε σωστά την τρύπα
2. Κολλήστε το ηλιακό πάνελ ανάμεσα στα μάτια
3. Κολλήστε την υποδοχή της κεραίας στην κεφαλή και σφραγίστε σωστά την τρύπα
4. Κολλήστε το βύσμα USB και σφραγίστε σωστά την τρύπα

Για να αποφύγετε τυχόν νερό που προκαλεί διάβρωση στη θύρα USB, εκτύπωσα 3D ένα μικρό προστατευτικό καπάκι.

Βήμα 4: Λογισμικό

Πρέπει να έχετε ένα περιβάλλον λειτουργίας Arduino. Εάν όχι, ελέγξτε αυτό.

Η ρύθμιση υλικού είναι απλή (στο Mac μου):

LOLIN (WEMOS) D1 mini Pro, 80 MHz, Flash, 16M (14M SPIFFS), v2 Lower Memory, Disable, None, Only Sketch, 921600 on /dev/cu. SLAB_USBtoUART

Λάβετε τον κωδικό Arduino εδώ: Κωδικός Arduino στο Github

Ο κωδικός στέλνει τη θερμοκρασία και την τάση της μπαταρίας στο Blynk. Απλώς φορτώστε την εφαρμογή Blynk στο κινητό σας τηλέφωνο και δημιουργήστε ένα νέο έργο. Ο Blynk θα σας στείλει ένα Auth Token για αυτό το έργο. Εισαγάγετε αυτό το διακριτικό στο αρχείο Settings.h. Οι προεπιλεγμένες ρυθμίσεις θα σταλούν

• η θερμοκρασία στον ΕΙΚΟΝΙΚΟ PIN 11
• η τάση στον ΕΙΚΟΝΙΚΟ PIN 12
• η τελευταία ενημερωμένη χρονική σήμανση στον ΕΙΚΟΝΙΚΟ PIN 13

αλλά είναι εύκολο να αλλάξετε αυτές τις καρφίτσες στον κώδικα. Απλά παίξτε με όλα τα γραφικά του Blynk χρησιμοποιώντας τα V11, V12 και V13 - είναι διασκεδαστικό. Εάν είστε νέοι σε αυτό, απλώς διαβάστε τις οδηγίες του φίλου μου Debasish - τα περισσότερα εξηγούνται εκεί στο Βήμα 19.

Το λογισμικό είναι επίσης έτοιμο να χρησιμοποιήσει έναν μεσίτη MQTT.

Στο Settings.h υπάρχει μια καθολική μεταβλητή που ονομάζεται MQTT. Αυτό πρέπει να οριστεί σε true ή false ανάλογα με το αν χρησιμοποιείτε ή όχι MQTT.

Στην περίπτωσή μου χρησιμοποιώ έναν μεσίτη MQTT (Orange PI Zero, Mosquitto, Node-Red) και έναν πίνακα ελέγχου όπου συγκεντρώνονται όλα τα δεδομένα του αισθητήρα μου. Εάν είστε νέοι στο MQTT, αφήστε την Google να σας βοηθήσει να το ρυθμίσετε.

Εάν είστε εξοικειωμένοι με το MQTT, είμαι σίγουρος ότι θα καταλάβετε τον κώδικα.

Βήμα 5: Υλικό Μέρος 2 (Σφράγιση ξανά)

Σε αυτό το βήμα πρέπει να συσκευάσουμε όλα τα ηλεκτρονικά (λογισμικό φορτωμένο και δοκιμασμένο) και να σφραγίσουμε ξανά την κοιλιά του κροκοδείλου μας. Προσωπικά βλέπω δύο πιθανές λύσεις:

1. Χρησιμοποιώντας ένα ακρυλικό γυαλί και κολλήστε το με εποξειδική κόλλα αδιάβροχο στην κοιλιά. Για το καλώδιο του αισθητήρα θερμοκρασίας χρησιμοποιήστε έναν αδιάβροχο αγωγό καλωδίου (λυπάμαι που δεν επέλεξα αυτήν την επιλογή - μετά από όλα αυτά που πέρασα θα συνιστούσα ανεπιφύλακτα να ακολουθήσετε αυτόν τον τρόπο.)
2. Χρησιμοποιώντας ένα βιομηχανικό αφρό και γεμίστε ξανά τα κενά, στη συνέχεια χρησιμοποιήστε αδιάβροχο χρώμα για να σφραγίσετε. Και τελειώστε το με πληρωτικό και χρώμα.

Έτσι αποφάσισα για την επιλογή 2. Τα βήματα είναι τα εξής:

1. Συγκολλήστε καλώδιο ηλιακού πίνακα στον πίνακα
2. Συνδέστε το καλώδιο της κεραίας
3. Συνδέστε καλώδιο USB στην πλακέτα ESP8266 (ΚΑΙ ΟΧΙ στην πλακέτα φόρτισης)
4. Πιέστε όλο το καλώδιο και τον πίνακα στην τρύπα
5. Αφήστε 5-10 εκατοστά από το καλώδιο του αισθητήρα θερμοκρασίας να κρέμεται
6. Χρησιμοποιήστε τον βιομηχανικό αφρό για να καλύψετε όλα τα κενά (Προσέξτε - ο αφρός διαστέλλεται σε μεγάλο βαθμό)
7. Αφήστε το να στεγνώσει και κόψτε τον αφρό μετά με ένα κοφτερό μαχαίρι
8. Τώρα χρησιμοποιήστε λίγο αδιάβροχο χρώμα (χρησιμοποιείται για τη στερέωση οροφών) και βάψτε το παντού
9. Αφήστε το να στεγνώσει και χρησιμοποιήστε το σπρέι βαφής πλήρωσης για να δημιουργήσετε μια σκληρή κρούστα (πρέπει να το κάνετε ξανά και ξανά)
10. ΣΗΜΑΝΤΙΚΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ (μετά από μερικές εβδομάδες στο νερό): Εφαρμόστε δύο ή τρεις επιστρώσεις σε όλο το υγρό εποξικό για να δώσετε μια πραγματικά αδιάβροχη επίστρωση.
11. Αφήστε το να στεγνώσει - ΤΕΛΕΙΩΣΕ!

Βήμα 6: Εναλλακτική κατασκευή

Δεδομένου ότι η πρώτη κατασκευή με το croc εξακολουθεί να είναι η αγαπημένη μου, πρέπει να ομολογήσω ότι επέλεξα λάθος μπαταρία (πολύ αδύναμη). Δυστυχώς δεν μπορώ να αλλάξω πια την μπαταρία γιατί είναι σφραγισμένη στο σώμα του crocs.

Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο αποφάσισα να κάνω μια άλλη λύση με ένα σκάφος ως σώμα για καλύτερη πρόσβαση στα ηλεκτρονικά και την μπαταρία, αν χρειαστεί.

Αλλαγές:

• Shell (https://www.aliexpress.com/item/32891355836.html)
• Μπαταρία LiIon 18650
• Τρισδιάστατο ένθετο για τοποθέτηση των δύο σανίδων (ESP8266 και μονάδα φορτιστή)

Βήμα 7: Προσάρτημα: Πρόσθετες οθόνες/αισθητήρες

Εάν θέλετε να προχωρήσετε πέρα από την εμφάνιση των δεδομένων της πισίνας μόνο στην εφαρμογή Blynk, μπορείτε επίσης να τα προωθήσετε σε έναν μεσίτη MQTT. Αυτό σας επιτρέπει να χρησιμοποιήσετε πολλές ακόμη δυνατότητες για να εμφανίσετε τα δεδομένα της ομάδας σας (ή άλλων) σε διαφορετικές συσκευές. Το ένα θα ήταν το Node Red Dashboard σε ένα Raspberry Pi (δείτε την παραπάνω εικόνα) ή μια οθόνη μήτρας LED. Εάν ενδιαφέρεστε για το LED Matrix, βρείτε τον κωδικό εδώ:

Παρεμπιπτόντως, συνδύασα αυτό το έργο με τον ηλιακό μετεωρολογικό σταθμό, συμπεριλαμβανομένης μιας πρόβλεψης καιρού Zambretti από αυτό το έργο:

Η έμπνευση αυτού του ηλιακού μετεωρολογικού σταθμού προήλθε από τον Ινδό φίλο μου τον Debasish. Βρείτε το διδακτικό του εδώ:

Πρώτο Βραβείο στον Διαγωνισμό Αισθητήρων