Zostavte si snímač hladiny vody s ultrazvukovým snímačom a domácim asistentom

Aj keď je k dispozícii niekoľko indikátorov hladiny vody a zariadení na monitorovanie hladiny v hornej nádrži na vodu, tieto zariadenia sú často drahé a majú obmedzenú funkčnosť. Okrem toho na fungovanie vyžadujú ponorné elektródy alebo spínač do vody; to môže kontaminovať vodu a časom korodovať.

Čo keby ste si však mohli postaviť bezdrôtový a bezkontaktný snímač hladiny vody na báze Wi-Fi, ktorý hlási zostávajúcu vodu vo vašej nádrži priamo na vašom smartfóne? V tomto návode pre domácich majstrov si postavíme takýto indikátor hladiny vody pomocou dosky NodeMCU a ultrazvuku senzor, ktorý je umiestnený v hornej časti krytu nádrže na vodu a hlási údaje do vášho smartfónu cez Home asistent.

Ako to funguje?

Ultrazvukový snímač hladiny vody funguje tak, že vysiela zvukové vlny so špecifickou frekvenciou (tiež známe ako ultrazvukové vlny) a prijíma odrazenú vlnu od cieľového objektu. Senzor vypočíta a nahlási vzdialenosť medzi senzorom a objektom na základe času, ktorý potrebuje zvuková vlna alebo ultrazvuková vlna na prelet a odraz.

Ultrazvukový senzor štandardne hlási hodnotu vzdialenosti v centimetroch (cm). Spolu s hĺbkou nádrže možno túto hodnotu nahlásenú ultrazvukovým snímačom použiť na nájdenie zostávajúcu vodu v nádrži vypočítaním vzdialenosti medzi hladinou vody v nádrži a ultrazvukom senzor.

Veci, ktoré budete potrebovať

Na zostavenie tohto inteligentného snímača hladiny vody potrebujete nasledovné:

• MCU na báze ESP8266, ako napríklad NodeMCU, D1 Mini, ESP01 atď.
• Ultrazvukový senzor SR04
• Štartovacie káble

Pre tento projekt sa odporúča použiť vodotesný ultrazvukový snímač JSN-SR04, aby ste zabránili poškodeniu snímača vlhkosťou.

Kroky na vytvorenie inteligentného snímača hladiny vody

Ak chcete vytvoriť inteligentný bezkontaktný ultrazvukový snímač hladiny vody na báze Wi-Fi, postupujte podľa nasledujúcich krokov na sledovanie spotreby vody a ušetríte si tak stúpanie po schodoch alebo nádrži na vodu, aby ste ju skontrolovali ručne. Tento senzor môžete použiť aj na sledovanie hladiny v nádrži na soľ.

Krok 1: Nainštalujte a nastavte Home Assistant

Home Assistant (HA) je preferovaný, ale nie je potrebný na zostavenie inteligentného snímača alebo ovládača hladiny vody na báze Wi-Fi. Ak však chcete dostávať upozornenia, sledovať dennú/týždennú/mesačnú spotrebu alebo pridať automatizáciu na základe hladiny nádrže, musíte si nastaviť Home Assistant.

Môžete postupovať podľa nášho predchádzajúceho sprievodcu nainštalujte Home Assistant na Raspberry Pi alebo starý notebook. Ak nechcete inštalovať alebo nastavovať Home Assistant, môžete aktualizovať firmvér Tasmota a použiť ho na kontrolu hladiny vody. Aj keď to nie je také intuitívne ako Home Assistant, funguje to a hlási surovú hodnotu prostredníctvom webovej stránky.

Krok 2: Zmerajte hĺbku nádrže

Musíte zmerať hĺbku nádrže. Môžete to urobiť meraním výšky nádrže zvonku alebo zvnútra pomocou krajčírskeho metra.

Po dokončení merania zmerajte vzdialenosť medzi krytom nádrže, kde bude nainštalovaný ultrazvukový snímač, a okrajom nádrže na vodu. Toto je vzdialenosť, ktorú musíte odpočítať od celkovej hĺbky.

Napríklad, ak je výška nádrže 120 cm a vzdialenosť medzi snímačom na kryte a okrajom vody je 10 cm, potom je hĺbka 120 - 10 = 110 cm.

Krok 2: Kompilujte firmvér

Ak chcete skompilovať firmvér, otvorte Home Assistant a nainštalujte ESPHome doplnok, ak ste tak ešte neurobili. Potom postupujte podľa týchto krokov:

1. Kliknite na +Nové zariadenie tlačidlo a potom kliknite ďalej.
2. Zadajte názov súboru firmvéru, ako napr snímač hladiny vody, a kliknite Ďalšie.
3. Vyberte MCU, ktorú máte, napríklad NodeMCU, ESP32 alebo D1 Mini, a kliknite Ďalšie. Potom kliknite Preskočiť.

Teraz nájdite snímač hladiny vody projekt a kliknite Upraviť. Tým sa otvorí snímač hladiny vody.yamlsúbor. V súbore skopírujte a prilepte tento kód YAML. V kóde upravte nasledovné:

• Zadajte svoje Wi-Fi SSID a heslo.
• Upravte hodnoty vo vzorcoch pod filtre so vzdialenosťou medzi snímačom a okrajom vody a plnou výškou nádrže.
• Kliknite Uložiť.
• Pripojte NodeMCU, ESP32 alebo D1 mini k počítaču pomocou kábla micro USB a potom kliknite Inštalácia.
• Vyber Zapojte sa do tohto počítača možnosť. Tým sa spustí kompilácia kódu YAML a vygenerovanie súboru firmvéru (waterlevelsensor.bin). Môže to chvíľu trvať.
• Po skompilovaní firmvéru kliknite na Stiahnite si projekt na stiahnutie snímač hladiny vody.bin súbor.

Krok 3: Aktualizujte firmvér na NodeMCU

Ak chcete aktualizovať firmvér waterlevelsensor.bin, môžete si stiahnuť súbor ESPHome-Flasher nástroj alebo použite web ESPHome. Kroky sú nasledovné:

Po stiahnutí firmvéru kliknite na Otvorte ESPHome Web.

Kliknite Pripojte sa a potom vyberte sériový COM port USB, ku ktorému je pripojený váš NodeMCU, D1 Mini alebo ESP32.

Kliknite Inštalácia. Kliknite Vyberte súbor, prejdite na snímač hladiny vody.bin súbor firmvéru a kliknite na Inštalácia. Po načítaní firmvéru odpojte kábel USB.

Krok 4: Pripojte ultrazvukový senzor k NodeMCU

Pre pripojenie ultrazvukového snímača SR04 k doske MCU si pozrite nižšie uvedenú schému.

NodeMCU/ESP32/D1 Mini	Ultrazvukový snímač SR04
3V3	Vcc
D5	Trig
D6	Echo
GND	GND

Ak používate vodotesný ultrazvukový modul JSN SR04 M-2, pripojte kolíky podľa obrázka.

NodeMCU/ESP32/D1 Mini	Ultrazvukový snímač JSN-SR04
Vin	5V
D5	Trig
D6	Echo
GND	GND

Keď je ultrazvukový snímač pripojený k MCU, znova pripojte kábel USB. Zariadenie sa automaticky pripojí k sieti Wi-Fi na základe údajov, ktoré ste zadali do kódu, a zobrazí sa ako online v Panel ESPHome.

Kliknite Denníky pod snímač hladiny vody. Zobrazí sa protokoly a údaje prijaté snímačom.

Ak sa v protokoloch zobrazujú informácie ako na snímke obrazovky, môžete pokračovať a nakonfigurovať senzor v aplikácii Home Assistant.

Ak sa zobrazí „Časový limit merania vzdialenosti vypršal“, postupujte takto:

• Skontrolujte, či ste správne pripojili kolíky ultrazvukového snímača k MCU.
• Modul JSN SR04 M-2 môže merať 20-400 cm. Preto držte predmet vo vzdialenosti najmenej 20 cm. V súlade s tým musíte vykonať aj zmeny v kóde.
• Ultrazvukový senzor, ktorý sme použili, môže zlyhať pri meraní vzdialenosti nad 400 cm. Ak je vaša nádrž hlbšia ako 400 cm (nezvyčajné), nemusí to pre vás fungovať.

Krok 5: Pridajte inteligentný snímač hladiny vody do domáceho asistenta

Ak chcete pridať ultrazvukový snímač hladiny vody do Home Assistant na monitorovanie, postupujte takto:

1. V aplikácii Home Assistant prejdite na Konfigurácia > Zariadenia a služby.
2. The snímač hladiny vody by mali byť automaticky objavené a uvedené. Ak nie, kliknite Pridať integráciu.
3. Vyhľadajte a vyberte ESPHome.
4. Zadajte IP adresu snímač hladiny vody. Môžete to zistiť z denníkov alebo z vášho smerovača Wi-Fi. Po zadaní IP adresy kliknite Predložiť.
5. Vyberte oblasť a kliknite Skončiť.
6. C Senzor bude uvedený pod ESPHome. Kliknite snímač hladiny vody a vyberte entitu.
7. Kliknite Pridať do Lovelace.
8. Vyberte si izbu a kliknite Ďalšie.
9. Tým sa pridá snímač hladiny vody na prístrojovú dosku.

Predvolenú kartu môžete ďalej prispôsobiť pridaním nasledujúceho do editora kódu:

typ: meradlo
názov: Senzor hladiny vody
jednotka: '%'
entita: senzor.snímač hladiny vody
 zelená: 0
 žltá: 45
 červená: 85

Krok 6: Nainštalujte snímač na kryt vodnej nádrže

Teraz môžete nainštalovať senzor do nádrže na vodu. Pre projekt sme použili snímač SR04, ktorý nie je vodotesný. Aby bola vodotesná, použili sme priehľadné puzdro a dostatočný lak na nechty na zaizolovanie elektrických komponentov na doske.

Vyvŕtali sme dva malé otvory a použili kovový drôt na uchytenie modulu SR04 ku krytu. Ďalší väčší otvor bol vytvorený pre vodiče pripojené k ultrazvukovému senzoru. Použili sme dlhý 4-žilový kábel na prepojenie ultrazvukového senzora s NodeMCU, keďže nádrž je umiestnená na streche a teplota tu môže stúpnuť na 40-45 °C.

Oboje si môžete ponechať v jednom puzdre a napájať NodeMCU. Pri inštalácii NodeMCU alebo senzora tiež zaistite dobrú silu signálu Wi-Fi. Prečítajte si nášho sprievodcu ako zosilniť signál Wi-Fi na rozšírenie dosahu Wi-Fi.

Ovládajte vodné čerpadlo, aby bola nádrž plná

Integráciou inteligentného snímača hladiny vody s Home Assistant môžete pridať automatizáciu, aby ste dostali upozornenia na váš smartfón alebo cez Alexa/Google Assistant, keď je hladina v nádrži nízka alebo plná. Podobne môžete pridať automatizáciu na zapnutie vodného čerpadla na naplnenie nádrže, keď jej dochádza hladina, a jej automatické vypnutie, keď hladina nádrže dosiahne určitú úroveň, napríklad 90 – 100 %.

Okrem toho môžete k vášmu inteligentnému snímaču hladiny vody pridať vodotesný snímač teploty, ako napríklad DS18B20, aby ste mohli kontrolovať a monitorovať teplotu vody v nádrži.

Ako si zostaviť svojpomocne domáci energetický monitor pomocou ESP8266

Prečítajte si ďalej

O autorovi