Krokodýlí solární bazénový senzor: 7 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:18

Tento návod ukazuje, jak vybudovat poměrně speciální bazénové čidlo, které měří teplotu bazénu a přenáší jej přes WiFi do aplikace Blynk a brokerovi MQTT. Říkám tomu „Crocodile Solar Pool Sensor“. Používá programovací prostředí Arduino a desku ESP8266 (Wemos D1 mini pro).

Co je na tomto projektu tak zvláštního?

• Vzhled je prostě skvělý
• Plně nezávislé na zdrojích energie (solární panel napájí baterii LiPo)
• Nízkopříkonový senzor připojený k WiFi ESP8266
• Spíše vysoce přesné teplotní čidlo
• Datový přenos teploty a napětí do aplikace Blynk pro váš mobilní telefon
• Odešle také „poslední aktualizované“časové razítko do aplikace Blynk
• Přenos dat o teplotě a napětí do makléře MQTT
• Přepínatelné stupně Celsia a Fahrenheita
• Lze přeprogramovat

Úroveň vaší dovednosti: středně pokročilá až zkušená

Zásoby

Pro toto sestavení budete potřebovat vědět, jak pracovat s:

• Arduino IDE (programovací prostředí)
• páječka
• vrtačka
• ostrý nůž
• epoxidové lepidlo
• horké lepidlo
• průmyslová stříkací pěna
• barva ve spreji

Krok 1: Potřebné součásti

Tyto věci jsou potřebné k vybudování tohoto pěkného snímače bazénu:

• Krokodýlí hlava (pěnový plast) nalezená zde: Amazon: Crocodile Head
• NEBO alternativně: Boat shell (Aliexpress). Viz krok 6.
• ESP8266 Wemos D1 mini pro: (Aliexpress)
• Solární panel 0,25 W 45 x 45 mm: (Aliexpress)
• ** UPRAVIT po roce používání: Důrazně doporučuji použít silnější baterii, například 18650 (příklad: Aliexpress)
• Modul nabíječky baterií TP4056: (Aliexpress)
• Vodotěsný snímač teploty DS 18b20: (Aliexpress)
• 22 AWG drát (Aliexpress)
• Prototypová deska plošných spojů 5x7cm (Aliexpress)
• Rezistory 220 Ohm a 4,7 kOhm
• krátký kabel USB na MicroUSB

dodatečně:

• Izolační pěnový tmel na trhu DIY nebo zde: (Amazon)
• Vodotěsná barva na trhu DIY nebo zde: (Amazon)
• Filler primer spray @ DIY market nebo zde: (Amazon)
• Tekutý epoxid pro vodotěsný povlak na trhu pro kutily
• Horké lepidlo

K vytištění vodotěsného krytu pro USB port budete možná muset použít 3D tiskárnu.

Krok 2: Elektronika

Myslel jsem, že je nejjednodušší začít s některými z těchto DIY univerzálních prototypových desek plošných spojů a zjistil jsem, že 5x7 cm je pro tento účel prostě ideální.

Kroky stavby:

1. Připravte D1 mini pro na použití externí antény:

   1. Odpojte rezistor 0 Ohm vedle keramické antény
   2. Otočte odpor 0 Ohm dolů a pájte připojení k externí anténě (dobré vysvětlení najdete zde - krok 5)
2. Umístěte součásti a rozhodněte se pro rozložení na prototypu DPS, než začnete pájet
3. Připájejte kolíky k D1 mini pro
4. Připájejte distanční kolíky k prototypové desce
5. Připájejte kolíky desky nabíječky k prototypu DPS
6. Připájejte desku nabíječky k pinům
7. Odřízněte kabel snímače teploty na délku 20 cm
8. Připojení snímače teploty viz obrázek výše
9. Připájejte kabel k solárnímu panelu
10. NESPOJTE kabely solárního panelu k desce - ty je třeba nejprve nalepit na hlavu krokodýla
11. Podle výše uvedeného schématu Fritzing pájejte všechna zbývající připojení k desce plošných spojů
12. Jakmile jsou všechny součásti připojeny a pájeny, použijte k fixaci baterie horké lepidlo. Poznámka: Pro uspání ESP8266 je nutné propojit pin D1 s pinem RST. Pokud je připojen port D0 a RST, někdy D1 mini pro způsobuje problémy se sériovým portem. Ten, který jsem použil (viz odkaz Aliexpress výše), tento problém neměl. Pokud se potýkáte s tímto problémem, možná budete muset použít propojku nebo přepínač k odpojení dvou pinů pro nahrávání nového kódu. Ale (!) Pak nemáte šanci přeprogramovat, jakmile bude krokodýlí hlava zapečetěna. V tomto případě také nemusíte vytahovat port USB ven (např. Vyvrtat třetí otvor).

Krok 3: Hardware Část 1 (Příprava krokodýlí hlavy)

V tomto kroku připravíme zadní stranu krokodýlí hlavy, abychom získali dostatek prostoru pro elektroniku. A vrtáme několik otvorů pro anténu, solární panel a USB port. Naplánoval jsem svůj projekt nejprve bez USB portu. Ale pak jsem si myslel, že pro mě bude nemožné provést nějaké aktualizace softwaru, jakmile bude krokodýl znovu zapečetěn. Proto jsem se rozhodl použít krátký kabel USB micro-USB na USB, který umožní přístup na desku ESP8266 zvenčí. Další kroky:

• Ostrým nožem odřízněte o něco více než 7x5 cm (velikost desky prototypu) z tvrdého povrchu
• Lžící odstraňte měkčí pěnu zevnitř
• Jen se ujistěte, že máte dostatek místa pro kabely a desku
• Vyzkoušejte, jestli se to hodí a zda je ještě nějaký prostor, abyste to mohli později zakrýt

Nyní vyvrtejte do hlavy dva nebo tři otvory:

• pro solární panel
• pro anténu
• (volitelně) pro port USB umožňující pozdější programování

K zaslepení a utěsnění těchto otvorů použijte opět 2 komponentní epoxid (5 minut). Použijte dostatečné množství epoxidového lepidla! Ujistěte se, že poté bude vodotěsný!

1. Přilepte kabel solárního panelu k hlavě a řádně utěsněte otvor
2. Přilepte solární panel mezi oči
3. Přilepte zásuvku antény k hlavě a řádně utěsněte otvor
4. Slepte zástrčku USB a řádně utěsněte otvor

Aby se zabránilo korozi vody v portu USB, vytiskl jsem 3D malou ochrannou čepičku.

Krok 4: Software

Musíte mít spuštěné prostředí Arduino. Pokud ne, zkontrolujte toto.

Nastavení hardwaru je přímočaré (na mém 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 získáte zde: Kód Arduino na Githubu

Kód odesílá teplotu a napětí baterie do Blynku. Stačí načíst aplikaci Blynk do mobilního telefonu a vytvořit nový projekt. Blynk vám pro tento projekt pošle ověřovací token. Zadejte tento token do souboru Settings.h. Výchozí nastavení se odešle

• teplota na VIRTUÁLNÍ PIN 11
• napětí na VIRTUÁLNÍ PIN 12
• poslední aktualizované časové razítko na VIRTUÁLNÍ PIN 13

ale je snadné tyto piny v kódu změnit. Jen si hrajte se všemi widgety Blynk pomocí V11, V12 a V13 - je to zábava. Pokud jste v tom noví, přečtěte si instrukce mého přítele Debasishe - většina z nich je vysvětlena v kroku 19.

Software je také připraven k použití brokera MQTT.

V Settingss.h je globální proměnná s názvem MQTT. To je třeba nastavit na hodnotu true nebo false v závislosti na tom, zda používáte MQTT nebo ne.

V mém případě používám brokera MQTT (Orange PI Zero, Mosquitto, Node-Red) a palubní desku, kde se shromažďují všechna data ze senzorů. Pokud jste v MQTT noví, nechte si od Googlu pomoci jej nastavit.

Pokud jste obeznámeni s MQTT, jsem si docela jistý, že kódu porozumíte.

Krok 5: Hardware část 2 (Znovu utěsnění)

V tomto kroku musíme zabalit veškerou elektroniku (nahraný a otestovaný software) a znovu utěsnit břicho našeho krokodýla. Osobně vidím dvě možná řešení:

1. Pomocí akrylového skla ho přilepte epoxidovým lepidlem vodotěsným k břichu. Pro kabel snímače teploty použijte vodotěsný kabelový kanál (lituji, že jsem si tuto možnost nevybral - po tom všem, čím jsem prošel, bych vřele doporučil jít touto cestou.)
2. Pomocí průmyslové pěny znovu vyplňte mezery a poté utěsněte vodotěsnou barvou. A dokončete to plničem a barvou.

Rozhodl jsem se tedy pro možnost 2. Kroky jsou následující:

1. Pájejte kabel solárního panelu k desce
2. Připojte anténní kabel
3. Připojte kabel USB k desce ESP8266 (A NE k nabíjecí desce)
4. Stiskněte veškerý kabel a desku do otvoru
5. Nechejte 5–10 cm kabelu snímače teploty viset
6. Pomocí průmyslové pěny vyplňte všechny mezery (pozor - pěna se silně rozpíná)
7. Necháme zaschnout a pěnu poté krájíme ostrým nožem
8. Nyní použijte vodotěsný nátěr (používá se k opravě střech) a celý jej natřete
9. Nechte zaschnout a pomocí spreje natřete tvrdou kůrku (musíte to dělat znovu a znovu)
10. DŮLEŽITÁ ÚPRAVA (po několika týdnech působení vody): Naneste dvě nebo tři vrstvy tekutého epoxidu, abyste získali skutečně vodotěsný povlak.
11. Nechte uschnout - DOKONČENO!

Krok 6: Alternativní sestavení

Jelikož první stavba s krokodýlem je stále moje oblíbená, musím přiznat, že jsem vybral špatnou baterii (příliš slabá). Bohužel již nemohu vyměnit baterii, protože je uzavřena v těle krokodýlů.

Proto jsem se rozhodl udělat další řešení s lodí jako tělem, abych měl v případě potřeby lepší přístup k elektronice a baterii.

Změny:

• Shell (https://www.aliexpress.com/item/32891355836.html)
• LiIon baterie 18650
• 3D tištěná vložka pro montáž dvou desek (ESP8266 a nabíjecí modul)

Krok 7: Dodatek: Další displeje/senzory

Pokud chcete jít nad rámec zobrazování dat fondu pouze v aplikaci Blynk, můžete jej také odeslat makléři MQTT. To vám umožní využít několik dalších možností k zobrazení dat vašeho fondu (nebo jiných) na různých zařízeních. Jedním z nich by byl Node Red Dashboard na Raspberry Pi (viz obrázek výše) nebo LED maticový displej. Pokud vás LED matice zajímá, najdete kód zde:

Mimochodem, tento projekt jsem spojil se sluneční meteorologickou stanicí včetně předpovědi počasí Zambretti z tohoto projektu:

Inspirace touto sluneční meteorologickou stanicí pochází od mého indického přítele Debasishe. Jeho instruktáž najdete zde:

První cena v soutěži Senzory