Sensor Kolam Suria Buaya: 7 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:07

Instruksional ini menunjukkan cara membina sensor kolam yang agak istimewa mengukur suhu kolam dan menyebarkannya melalui WiFi ke Aplikasi Blynk dan kepada broker MQTT. Saya menyebutnya sebagai "Crocodile Solar Pool Sensor". Ia menggunakan persekitaran pengaturcaraan Arduino dan papan ESP8266 (Wemos D1 mini pro).

Apa yang istimewa dari projek ini?

• Penampilannya sungguh hebat
• Bebas sepenuhnya dari sumber kuasa (panel solar menyertakan bateri LiPo)
• Sensor bersambung WiFi berkekuatan rendah ESP8266
• Sensor suhu ketepatan yang agak tinggi
• Penghantaran data suhu dan voltan ke Blynk APP untuk telefon bimbit anda
• Menghantar juga cap waktu "terakhir dikemas kini" ke Blynk APP
• Penghantaran data temp dan voltan ke broker MQTT
• Celsius dan Fahrenheit boleh ditukar ganti
• Boleh diprogramkan semula

Tahap kemahiran anda: antara hingga berpengalaman

Bekalan

Untuk membina ini, anda perlu mengetahui cara kerja dengan:

• Arduino IDE (persekitaran pengaturcaraan)
• besi pematerian
• latih tubi
• pisau tajam
• gam epoksi
• gam panas
• buih semburan perindustrian
• warna semburan

Langkah 1: Komponen yang Diperlukan

Perkara-perkara ini diperlukan untuk membina sensor kolam yang bagus ini:

• Kepala buaya (plastik berbuih) terdapat di sini: Amazon: Kepala Buaya
• ATAU sebagai alternatif: Cangkang kapal (Aliexpress). Sila lihat langkah 6 untuk ini.
• ESP8266 Wemos D1 mini pro: (Aliexpress)
• Panel Suria 0.25W 45x45mm: (Aliexpress)
• ** EDIT setelah satu tahun penggunaan: Saya sangat mengesyorkan menggunakan bateri yang lebih kuat seperti 18650 (contoh: Aliexpress)
• Modul pengecas bateri TP4056: (Aliexpress)
• Sensor suhu kalis air DS 18b20: (Aliexpress)
• 22 wayar AWG (Aliexpress)
• Papan prototaip PCB 5x7cm (Aliexpress)
• 220 Ohm dan perintang 4.7 kOhm
• kabel USB ke MicroUSB pendek

tambahan:

• Mesin pengedap busa @ pasaran DIY atau di sini: (Amazon)
• Cat kalis air @ pasar DIY atau di sini: (Amazon)
• Filler primer spray @ pasar DIY atau di sini: (Amazon)
• Epoxy cecair untuk lapisan kalis air @ pasaran DIY
• Gam panas

Anda mungkin perlu menggunakan pencetak 3D untuk mencetak penutup kalis air untuk port USB.

Langkah 2: Elektronik

Saya fikir paling mudah untuk memulakan dengan beberapa PCB prototaip universal DIY ini dan saya dapati bahawa 5x7cm sangat sesuai untuk tujuan ini.

Langkah membina:

1. Sediakan D1 mini pro untuk menggunakan antena luaran:

   1. Unsolder 0 Ohm perintang di sebelah antena seramik
   2. Putar 0 Ohm perintang ke bawah dan pateri sambungan ke antena luaran (penjelasan baik dijumpai di sini - Langkah 5)
2. Letakkan bahagian dan tentukan susun atur pada prototaip PCB sebelum anda mula menyolder
3. Pateri pin ke D1 mini pro
4. Pateri pin penahan ke papan prototaip
5. Pateri pin untuk papan pengecas ke prototaip PCB
6. Pateri papan pengecas ke pin
7. Potong kabel sensor suhu hingga 20 cm
8. Sila lihat gambar di atas untuk menyambungkan sensor suhu
9. Pateri kabel ke panel solar
10. JANGAN MEMASANG kabel panel suria ke papan - ini perlu dilekatkan terlebih dahulu ke kepala buaya
11. Ikuti skema Fritzing di atas untuk menyelesaikan semua baki sambungan ke PCB
12. Setelah semua komponen disambungkan dan disolder, gunakan sedikit gam panas untuk memasang bateri. Harap perhatikan: Untuk meletakkan ESP8266 untuk tidur, perlu menyambungkan pin D1 dengan pin RST. Kadang-kadang D1 mini pro menimbulkan masalah dengan port bersiri jika port D0 dan RST disambungkan. Yang saya gunakan (lihat pautan Aliexpress di atas) tidak menghadapi masalah ini. Sekiranya anda menghadapi masalah ini, anda mungkin perlu menggunakan jumper atau suis untuk melepaskan dua pin untuk memuat naik kod baru. Tetapi (!) Maka anda tidak berpeluang untuk memprogram semula setelah kepala buaya ditutup. Dalam kes ini, anda juga tidak perlu membawa port USB ke luar (mis. Untuk menggerudi lubang ketiga).

Langkah 3: Perkakasan Bahagian 1 (Penyediaan Kepala Buaya)

Dalam langkah ini kita menyiapkan bahagian belakang kepala buaya untuk mendapatkan ruang yang cukup untuk elektronik. Dan kami menggerudi beberapa lubang untuk antena, panel solar dan port USB. Saya merancang projek saya terlebih dahulu tanpa port USB. Tetapi kemudian saya berfikir bahawa mustahil bagi saya untuk melakukan beberapa kemas kini perisian setelah buaya itu dimeteraikan lagi. Oleh itu, saya memutuskan untuk menggunakan kabel USB mikro-USB pendek ke USB untuk membolehkan akses luar ke papan ESP8266. Langkah seterusnya untuk dilakukan:

• Gunakan pisau tajam untuk memotong lebih dari 7x5 cm (ukuran papan prototaip anda) dari permukaan keras
• Gunakan sudu untuk mengeluarkan busa yang lebih lembut dari dalam
• Pastikan anda mempunyai ruang yang cukup untuk kabel dan papan anda
• Cuba jika sesuai dan masih ada ruang untuk menutupnya kemudian

Sekarang gerakkan dua atau tiga lubang ke kepala:

• untuk panel solar
• untuk antena
• (pilihan) untuk port USB untuk membolehkan pengaturcaraan kemudian

Gunakan epoksi 2 komponen (5 minit) untuk merekatkan dan menutup semula lubang ini. Gunakan gam epoksi yang mencukupi! Pastikan ia tahan air selepas itu!

1. Lekatkan kabel panel solar ke kepala dan tutup lubang dengan betul
2. Lekatkan panel solar di antara mata
3. Lekatkan soket antena ke kepala dan tutup lubang dengan betul
4. Lekatkan palam USB dan tutup lubang dengan betul

Untuk mengelakkan air menyebabkan kakisan pada port USB I 3D-dicetak sedikit penutup pelindung.

Langkah 4: Perisian

Anda perlu mempunyai persekitaran Arduino yang berjalan. Sekiranya tidak, sila semak ini.

Penyediaan perkakasan lurus ke hadapan (pada Mac saya):

LOLIN (WEMOS) D1 mini Pro, 80 MHz, Flash, 16M (14M SPIFFS), v2 Memori Lebih Rendah, Lumpuhkan, Tiada, Hanya Sketsa, 921600 pada /dev/cu. SLAB_USBtoUART

Dapatkan kod Arduino di sini: Kod Arduino di Github

Kod tersebut menghantar suhu dan voltan bateri ke Blynk. Cukup muatkan aplikasi Blynk ke telefon bimbit anda dan buat projek baru. Blynk akan menghantar Auth Token untuk projek ini kepada anda. Masukkan token ini ke dalam fail Settings.h. Tetapan lalai akan dihantar

• suhu ke PIN VIRTUAL 11
• voltan ke PIN VIRTUAL 12
• cap waktu terakhir yang dikemas kini ke PIN VIRTUAL 13

tetapi mudah untuk menukar pin ini dalam kod. Main-main dengan semua widget Blynk menggunakan V11, V12 dan V13 - memang menyeronokkan. Sekiranya anda baru mengetahui ini, bacalah arahan rakan saya Debasish - sebahagian besarnya dijelaskan di Langkah19.

Perisian ini juga disediakan untuk menggunakan broker MQTT.

Di Settings.h terdapat pemboleh ubah global yang disebut MQTT. Ini perlu disetel ke benar atau salah bergantung pada jika anda menggunakan MQTT atau tidak.

Dalam kes saya, saya menggunakan broker MQTT (Orange PI Zero, Mosquitto, Node-Red) dan papan pemuka di mana semua data sensor saya disatukan. Sekiranya anda baru menggunakan MQTT, biarkan Google membantu anda menyiapkannya.

Sekiranya anda biasa dengan MQTT, saya pasti anda akan memahami kodnya.

Langkah 5: Perkakasan Bahagian 2 (Sealing Again)

Dalam langkah ini kita perlu mengemas semua elektronik (perisian dimuat dan diuji) dan menutup kembali perut buaya kita lagi. Saya secara peribadi melihat dua kemungkinan penyelesaian:

1. Menggunakan kaca akrilik dan lekatkan dengan gam epoksi kalis air ke perut. Untuk kabel sensor suhu gunakan saluran kabel kalis air (saya menyesal kerana saya tidak memilih pilihan ini - setelah semua saya lalui, saya sangat mengesyorkan untuk pergi dengan cara ini.)
2. Dengan menggunakan busa industri dan isikan jurang lagi, kemudian gunakan cat kalis air untuk menutup. Dan selesaikan dengan pengisi dan cat.

Oleh itu, saya memutuskan untuk pilihan 2. Langkahnya adalah seperti berikut:

1. Kabel panel solar solder ke papan
2. Sambungkan kabel antena
3. Sambungkan kabel USB ke papan ESP8266 (DAN BUKAN ke papan pengecas)
4. Picit semua kabel dan papan ke dalam lubang
5. Biarkan 5-10cm kabel sensor suhu tergantung
6. Gunakan busa industri untuk mengisi semua jurang (Hati-hati - busa mengembang dengan banyak)
7. Biarkan sehingga kering dan potong busa selepas itu dengan pisau tajam
8. Sekarang gunakan sedikit cat kalis air (digunakan untuk memperbaiki bumbung) dan cat seluruhnya
9. Biarkan sehingga kering dan gunakan penyembur cat pengisi untuk menghasilkan kerak keras (anda perlu melakukan ini berulang kali)
10. EDIT PENTING (setelah beberapa minggu di dalam air): Sapukan dua atau tiga lapisan di seluruh epoksi cair untuk memberikan lapisan yang benar-benar kalis air.
11. Biarkan sehingga kering - SELESAI!

Langkah 6: Binaan Alternatif

Oleh kerana binaan pertama dengan buaya masih menjadi kegemaran saya, saya harus mengakui bahawa saya memilih bateri yang salah (terlalu lemah). Malangnya saya tidak dapat menukar bateri lagi kerana ia dilekatkan di badan crocs.

Inilah sebabnya mengapa saya memutuskan untuk melakukan penyelesaian lain dengan kapal sebagai badan untuk mengakses elektronik dan bateri dengan lebih baik jika diperlukan.

Perubahan:

• Shell (https://www.aliexpress.com/item/32891355836.html)
• Bateri LiIon 18650
• Sisipan cetak 3D untuk memasang dua papan (ESP8266 dan modul pengecas)

Langkah 7: Lampiran: Paparan / Sensor Tambahan

Sekiranya anda ingin memaparkan data kumpulan hanya di Aplikasi Blynk, anda juga boleh memasukkannya ke broker MQTT. Ini membolehkan anda menggunakan beberapa kemungkinan untuk menampilkan data kumpulan anda (atau yang lain) pada peranti yang berbeza. Salah satunya ialah Node Red Dashboard pada Raspberry Pi (lihat gambar di atas) atau paparan matriks LED. Sekiranya anda berminat dengan LED Matrix sila dapatkan kodnya di sini:

By the way, saya menggabungkan projek ini dengan Solar Weather Station termasuk ramalan cuaca Zambretti dari projek ini:

Inspirasi dari Solar Weather Station ini datang dari rakan India saya Debasish. Dapatkan arahannya di sini:

Hadiah Pertama dalam Peraduan Sensor