Krokodílový solárny bazénový senzor: 7 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:55

Tento návod ukazuje, ako vytvoriť pomerne špeciálny bazénový senzor na meranie teploty bazéna a jeho prenos cez WiFi do aplikácie Blynk a do brokera MQTT. Hovorím mu „Krokodílový solárny bazénový senzor“. Používa programovacie prostredie Arduino a dosku ESP8266 (Wemos D1 mini pro).

Čo je na tomto projekte také zvláštne?

• Vzhľad je jednoducho skvelý
• Úplne nezávislý na zdrojoch energie (solárny panel napája batériu LiPo)
• Nízkoenergetický snímač ESP8266 pripojený k WiFi
• Skôr vysoko presný snímač teploty
• Dátový prenos teploty a napätia do aplikácie Blynk APP pre váš mobilný telefón
• Odošle tiež časovú pečiatku „poslednej aktualizácie“do aplikácie Blynk
• Prenos údajov o teplote a napätí brokerovi MQTT
• Prepínateľné stupne Celzia a Fahrenheita
• Dá sa preprogramovať

Úroveň vašich znalostí: stredne pokročilý až skúsený

Zásoby

Pre túto zostavu budete potrebovať vedieť, ako pracovať s:

• Arduino IDE (programovacie prostredie)
• spájkovačka
• vŕtačka
• ostrý nôž
• epoxidové lepidlo
• horúce lepidlo
• priemyselná pena v spreji
• farba v spreji

Krok 1: Potrebné súčasti

Na zostavenie tohto pekného bazénového senzora sú potrebné tieto veci:

• Krokodílová hlava (penový plast) sa nachádza tu: Amazon: Crocodile Head
• ALEBO alternatívne: škrupina lode (Aliexpress). Prečítajte si o tom krok 6.
• ESP8266 Wemos D1 mini pro: (Aliexpress)
• Solárny panel 0,25 W 45 x 45 mm: (Aliexpress)
• ** UPRAVIŤ po jednom roku používania: Dôrazne odporúčam použiť silnejšiu batériu, ako napríklad 18650 (príklad: Aliexpress)
• Modul nabíjačky batérií TP4056: (Aliexpress)
• Vodotesný snímač teploty DS 18b20: (Aliexpress)
• Drôt 22 AWG (Aliexpress)
• Prototypová doska plošných spojov 5x7 cm (Aliexpress)
• Rezistory 220 Ohm a 4,7 kOhm
• krátky kábel USB na MicroUSB

dodatočne:

• Izolačný penový tmel na trhu DIY alebo tu: (Amazon)
• Vodotesná farba na trhu DIY alebo tu: (Amazon)
• Filler primer spray na trhu DIY alebo tu: (Amazon)
• Tekutý epoxid pre vodotesný povlak na trhu pre domácich majstrov
• Horúce lepidlo

Na tlač vodotesného krytu portu USB možno budete musieť použiť 3D tlačiareň.

Krok 2: Elektronika

Myslel som si, že je najľahšie začať s niektorými z týchto univerzálnych prototypových plošných spojov pre domácich majstrov a zistil som, že 5 x 7 cm je na tento účel perfektný.

Kroky stavby:

1. Pripravte D1 mini pro na používanie externej antény:

   1. Odpájajte odpor 0 Ohm vedľa keramickej antény
   2. Otočte odpor 0 Ohm nadol a spájkujte pripojenie k externej anténe (dobré vysvetlenie nájdete tu - krok 5)
2. Pred spájkovaním položte diely a rozhodnite sa o rozložení na prototype DPS
3. Pripájajte kolíky k D1 mini pro
4. Pripájajte distančné kolíky k doske prototypu
5. Spájkujte kolíky pre dosku nabíjačky s prototypom DPS
6. Pripájajte dosku nabíjačky k pinom
7. Odrežte kábel snímača teploty na dĺžku 20 cm
8. Pripojenie teplotného senzora nájdete na obrázku vyššie
9. Pripojte kábel k solárnemu panelu
10. NESPOJUJTE káble solárneho panelu k doske - tie je potrebné najskôr prilepiť na hlavu krokodíla
11. Pri spájkovaní všetkých zostávajúcich pripojení k doske plošných spojov postupujte podľa vyššie uvedenej schémy Fritzing
12. Akonáhle sú všetky súčasti spojené a spájkované, zafixujte batériu horúcim lepidlom. Poznámka: Na uspanie ESP8266 je potrebné prepojiť pin D1 s pinom RST. D1 mini pro niekedy spôsobuje problémy so sériovým portom, ak sú pripojené porty D0 a RST. Ten, ktorý som použil (pozri odkaz na Aliexpress vyššie), nemal tento problém. Ak sa stretávate s týmto problémom, možno budete musieť použiť prepojku alebo prepínač na odpojenie dvoch pinov na odoslanie nového kódu. Ale (!) Potom nemáte šancu preprogramovať, akonáhle bude krokodílová hlava zapečatená. V tomto prípade tiež nemusíte vytiahnuť USB port von (napr. Vyvŕtať tretí otvor).

Krok 3: Hardvér, časť 1 (Príprava krokodílej hlavy)

V tomto kroku pripravíme zadnú stranu krokodílej hlavy, aby sme získali dostatok priestoru pre elektroniku. A vŕtame niekoľko otvorov pre anténu, solárny panel a port USB. Svoj projekt som naplánoval najskôr bez portu USB. Ale potom som si myslel, že by bolo nemožné, aby som vykonal niekoľko aktualizácií softvéru, akonáhle bude krokodíl opäť zapečatený. Preto som sa rozhodol použiť krátky kábel USB micro-USB na USB, ktorý umožní vonkajší prístup k doske ESP8266. Nasledujúce kroky:

• Ostrým nožom odrežte z tvrdého povrchu o niečo viac ako 7 x 5 cm (veľkosť dosky vášho prototypu)
• Pomocou lyžice odstráňte mäkšiu penu zvnútra
• Len sa uistite, že máte dostatok miesta na káble a dosku
• Skúste, či sa zmestí a či je tam ešte priestor na jeho zakrytie neskôr

Teraz vyvŕtajte do hlavy dva alebo tri otvory:

• pre solárny panel
• pre anténu
• (voliteľné) pre port USB na umožnenie neskoršieho programovania

Na zaslepenie a utesnenie týchto otvorov znova použite 2 -komponentný epoxid (5 minút). Používajte dostatočné množstvo epoxidového lepidla! Uistite sa, že potom bude vodotesný!

1. Prilepte kábel solárneho panelu k hlave a otvor riadne utesnite
2. Prilepte solárny panel medzi oči
3. Prilepte zásuvku antény k hlave a otvor riadne utesnite
4. Prilepte zástrčku USB a otvor riadne utesnite

Aby sa zabránilo vzniku vody spôsobujúcej koróziu portu USB, vytlačil som 3D malý ochranný kryt.

Krok 4: Softvér

Musíte mať spustené prostredie Arduino. Ak nie, skontrolujte toto.

Hardvérové nastavenie je priame (na mojom počítači Mac):

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

Kód Arduino získate tu: Kód Arduino na Github

Kód posiela Blynkovi teplotu a napätie batérie. Stačí načítať aplikáciu Blynk do mobilného telefónu a vytvoriť nový projekt. Blynk vám k tomuto projektu pošle autentifikačný token. Tento token zadajte do súboru Settings.h. Odošlú sa predvolené nastavenia

• teplotu na VIRTUÁLNY PIN 11
• napätie na VIRTUÁLNY PIN 12
• posledná aktualizovaná časová pečiatka na VIRTUÁLNY PIN 13

tieto piny v kóde je však možné ľahko zmeniť. Hrajte si so všetkými miniaplikáciami Blynk s V11, V12 a V13 - je to zábava. Ak ste v tom noví, prečítajte si pokyny môjho priateľa Debasisha - väčšina z nich je vysvetlená v kroku 19.

Softvér je pripravený aj na použitie makléra MQTT.

V Settingss.h je globálna premenná s názvom MQTT. Toto musí byť nastavené na hodnotu true alebo false v závislosti od toho, či používate MQTT alebo nie.

V mojom prípade používam makléra MQTT (Orange PI Zero, Mosquitto, Node-Red) a prístrojovú dosku, kde sa spájajú všetky moje údaje zo senzorov. Ak ste v MQTT nováčik, nechajte ho pomôcť s nastavením spoločnosťou Google.

Ak ste oboznámení s MQTT, som si celkom istý, že kódu porozumiete.

Krok 5: Hardvér, časť 2 (Opäť tesnenie)

V tomto kroku musíme zabaliť všetku elektroniku (načítaný a testovaný softvér) a znova utesniť brucho nášho krokodíla. Osobne vidím dve možné riešenia:

1. Akrylovým sklom ho prilepte epoxidovým lepidlom vodotesným k bruchu. Ako kábel snímača teploty použite vodotesný káblový kanál (ľutujem, že som si nevybral túto možnosť - po tom všetkom, ktorým som prešiel, by som veľmi odporučil ísť touto cestou.)
2. Priemyselnou penou opäť vyplňte medzery a potom utesnite vodotesnou farbou. A dokončite ho plnivom a farbou.

Rozhodol som sa teda pre možnosť 2. Kroky sú nasledujúce:

1. Spájkujte kábel solárneho panelu k doske
2. Pripojte kábel antény
3. Pripojte kábel USB k doske ESP8266 (A NIE k nabíjacej doske)
4. Stlačte všetok kábel a dosku do otvoru
5. Nechajte 5-10 cm kábla snímača teploty visieť
6. Na vyplnenie všetkých medzier použite priemyselnú penu (pozor - pena sa silne rozpína)
7. Necháme uschnúť a penu potom ostrým nožom nakrájame
8. Teraz použite vodotesnú farbu (používa sa na opravu striech) a celú natrite
9. Nechajte uschnúť a pomocou rozprašovača natieracej hmoty vytvorte tvrdú kôrku (musíte to robiť znova a znova)
10. DÔLEŽITÁ ÚPRAVA (po niekoľkých týždňoch vo vode): Naneste dve alebo tri vrstvy tekutého epoxidu, aby ste získali skutočne vodotesný povlak.
11. Nechajte uschnúť - DOKONČENÉ!

Krok 6: Alternatívne zostavenie

Keďže prvá stavba s krokodílom je stále moja najobľúbenejšia, musím priznať, že som vybral nesprávnu batériu (príliš slabú). Batériu bohužiaľ už nemôžem vymeniť, pretože je zapečatená v tele krokodílov.

Preto som sa rozhodol urobiť ďalšie riešenie s člnom ako telom, aby som mal v prípade potreby lepší prístup k elektronike a batérii.

Zmeny:

• Shell (https://www.aliexpress.com/item/32891355836.html)
• LiIon batéria 18650
• 3D tlačená vložka na pripevnenie dvoch dosiek (modul ESP8266 a nabíjačka)

Krok 7: Príloha: Ďalšie displeje/snímače

Ak chcete ísť nad rámec zobrazovania údajov o fonde len v aplikácii Blynk, môžete to posunúť aj maklérovi MQTT. To vám umožní využiť niekoľko ďalších možností na zobrazenie údajov vášho fondu (alebo iných) na rôznych zariadeniach. Jeden by bol Node Red Dashboard na Raspberry Pi (pozri obrázok vyššie) alebo LED maticový displej. Ak vás zaujíma matica LED, kód nájdete tu:

Mimochodom, tento projekt som skombinoval so solárnou meteorologickou stanicou vrátane predpovede počasia Zambretti z tohto projektu:

Inšpirácia touto slnečnou meteorologickou stanicou pochádza od môjho indického priateľa Debasisha. Jeho návod nájdete tu:

Prvá cena v súťaži senzorov