בניית חיישן מפלס מים עם חיישן אולטראסוני ועוזר ביתי

למרות שקיימים מספר מחווני מפלס מים והתקנים זמינים לניטור המפלס במיכל מים עילי, מכשירים אלו מגיעים לרוב במחיר יקר ועם פונקציונליות מוגבלת. חוץ מזה, הם דורשים טבילת אלקטרודות או מתג למים כדי לפעול; זה עלול לזהם את המים ולהרוס עם הזמן.

אבל מה אם אתה יכול לבנות חיישן מפלס מים אלחוטי וללא מגע מבוסס Wi-Fi שמדווח על המים שנותרו במיכל שלך ישירות בסמארטפון שלך? במדריך עשה זאת בעצמך זה, נבנה מחוון מפלס מים כזה באמצעות לוח NodeMCU ואולטרסאונד חיישן שיושב בחלק העליון של מכסה מיכל המים ומדווח על הנתונים לסמארטפון שלך דרך הבית עוֹזֵר.

איך זה עובד?

חיישן מפלס מים קולי פועל על ידי שליחת גלי קול בתדר מסוים (המכונה גם גלים קוליים) וקליטה של ​​הגל המוחזר מהאובייקט הממוקד. החיישן מחשב ומדווח על המרחק בין החיישן לאובייקט בהתבסס על הזמן שלוקח לגל הקול או לגל האולטראסוני לעבור ולהשתקף.

החיישן האולטראסוני מדווח על ערך המרחק בסנטימטרים (ס"מ) כברירת מחדל. יחד עם עומק המיכל, ניתן להשתמש בערך זה המדווח על ידי החיישן האולטראסוני כדי למצוא את המים שנותרו במיכל על ידי חישוב המרחק בין מפלס המים במיכל לאולטרסוני חיישן.

דברים שתצטרכו

כדי לבנות חיישן מפלס מים חכם זה, אתה צריך את הדברים הבאים:

• MCU מבוסס ESP8266, כגון NodeMCU, D1 Mini, ESP01 וכו'.
• חיישן קולי SR04
• חוטי מגשר

עבור פרויקט זה, מומלץ להשתמש בחיישן קולי עמיד למים JSN-SR04 כדי למנוע נזק לחיישן עקב לחות.

שלבים לבניית חיישן מפלס מים חכם

אתה יכול לבצע את השלבים שלהלן כדי לבנות חיישן מפלס מים אולטראסוני חכם מבוסס Wi-Fi כדי לפקח על צריכת המים ולהציל את עצמך מלעלות במדרגות או במיכל המים כדי לבדוק זאת באופן ידני. אתה יכול גם להשתמש בחיישן זה כדי לנטר את מפלס מיכל המלח.

שלב 1: התקן והגדר Home Assistant

Home Assistant (HA) מועדף אך אינו נדרש לבניית חיישן מפלס מים או בקר חכם מבוסס Wi-Fi. עם זאת, אם אתה רוצה לקבל התראות, לעקוב אחר צריכה יומית/שבועית/חודשית, או להוסיף אוטומציה על סמך רמת המיכל, עליך להגדיר את Home Assistant.

אתה יכול לעקוב אחר המדריך הקודם שלנו התקן את Home Assistant ב-Raspberry Pi או מחשב נייד ישן. אם אינך רוצה להתקין או להגדיר את Home Assistant, אתה יכול להבהב את הקושחה של Tasmota ולהשתמש בה כדי לבדוק את מפלס המים. למרות שהוא לא אינטואיטיבי כמו Home Assistant, הוא עושה את העבודה ומדווח על הערך הגולמי דרך דף אינטרנט.

שלב 2: מדוד את עומק הטנק

אתה צריך למדוד את עומק המיכל. ניתן לעשות זאת על ידי מדידת גובה המיכל מבחוץ או מבפנים באמצעות סרט מדידה.

לאחר המדידה, מדוד את המרחק בין מכסה המיכל שבו יותקן החיישן האולטראסוני לבין שולי מיכל המים. זה המרחק שאתה צריך להחסיר מהעומק הכולל.

לדוגמה, אם גובה המיכל הוא 120 ס"מ והמרחק בין החיישן על המכסה לשולי המים הוא 10 ס"מ, העומק הוא 120 - 10 = 110 ס"מ.

שלב 2: הידור הקושחה

כדי להדר קושחה, פתח את Home Assistant והתקן את ESPHome תוסף אם עדיין לא עשית זאת. לאחר מכן בצע את השלבים הבאים:

1. לחץ על +מכשיר חדש לַחְצָן ולאחר מכן לחץ לְהַמשִׁיך.
2. הזן את השם של קובץ הקושחה, כגון חיישן מפלס מים, ולחץ הַבָּא.
3. בחר את ה-MCU שברשותך, כגון NodeMCU, ESP32 או D1 Mini, ולחץ הַבָּא. לאחר מכן לחץ לדלג.

עכשיו מצא את חיישן מפלס מים פרויקט ולחץ לַעֲרוֹך. זה פותח את waterlevelsensor.yamlקוֹבֶץ. בקובץ, העתק והדבק קוד YAML זה. בקוד, ערוך את הדברים הבאים:

• הזן את ה-SSID והסיסמה של ה-Wi-Fi שלך.
• ערוך את הערכים בנוסחאות שמתחת מסננים עם המרחק בין החיישן לשולי המים וגובה המיכל המלא.
• נְקִישָׁה להציל.
• חבר את ה-NodeMCU, ESP32 או D1 mini למחשב שלך באמצעות כבל מיקרו USB ולאחר מכן לחץ להתקין.
• בחר את חבר למחשב הזה אוֹפְּצִיָה. זה יתחיל להרכיב את קוד YAML ויפיק קובץ קושחה (waterlevelsensor.bin). זה יכול לקחת זמן מה.
• לאחר הידור הקושחה, לחץ הורד את הפרויקט כדי להוריד את waterlevelsensor.bin קוֹבֶץ.

שלב 3: הבזק את הקושחה ב-NodeMCU

כדי להבהב את הקושחה waterlevelsensor.bin, אתה יכול להוריד את ESPHome-Flasher כלי או השתמש באינטרנט ESPHome. השלבים הם כדלקמן:

לאחר הורדת הקושחה, לחץ פתח את ESPHome Web.

נְקִישָׁה לְחַבֵּר ולאחר מכן בחר את יציאת ה-USB הטורי COM שבה מחוברים ה-NodeMCU, D1 Mini או ESP32.

נְקִישָׁה להתקין. נְקִישָׁה בחר קובץ, עיין ב- waterlevelsensor.bin קובץ קושחה ולחץ להתקין. ברגע שהקושחה מהבהבת, נתק את כבל ה-USB.

שלב 4: חבר חיישן אולטראסוני עם NodeMCU

עיין בתרשים שלהלן כדי לחבר את החיישן האולטראסוני SR04 עם לוח ה-MCU.

NodeMCU/ESP32/D1 Mini	חיישן אולטראסוני SR04
3V3	Vcc
D5	טְרִיגוֹנוֹמֶטרִיָה
D6	הֵד
GND	GND

אם אתה משתמש במודול האולטראסוני JSN SR04 M-2 עמיד למים, חבר את הפינים כפי שמוצג בתרשים.

NodeMCU/ESP32/D1 Mini	חיישן אולטראסוני JSN-SR04
וין	5V
D5	טְרִיגוֹנוֹמֶטרִיָה
D6	הֵד
GND	GND

לאחר שהחיישן האולטראסוני מחובר ל-MCU, חבר מחדש את כבל ה-USB. המכשיר יתחבר אוטומטית לרשת ה-Wi-Fi בהתבסס על הפרטים שהזנת בקוד ויוצג בתור באינטרנט בתוך ה לוח המחוונים של ESPHome.

נְקִישָׁה יומנים תחת חיישן מפלס מים. זה יציג את היומנים והנתונים שהתקבלו על ידי החיישן.

אם היומנים מציגים את המידע כפי שמוצג בצילום המסך, אתה יכול להמשיך ולהגדיר את החיישן ב-Home Assistant.

אם אתה רואה את "תם הזמן הקצוב למדידת מרחק", בצע את הפעולות הבאות:

• בדוק שחיברת את פיני החיישן האולטראסוניים עם ה-MCU בצורה נכונה.
• מודול JSN SR04 M-2 יכול למדוד 20-400 ס"מ. אז, שמור את החפץ במרחק של לפחות 20 ס"מ. עליך גם לבצע שינויים בקוד בהתאם.
• החיישן האולטראסוני שבו השתמשנו עלול להיכשל במדידת מרחק מעבר ל-400 ס"מ. אם המיכל שלך עמוק יותר מ-400 ס"מ (חריג), ייתכן שזה לא יעבוד בשבילך.

שלב 5: הוסף חיישן מפלס מים חכם ל-Home Assistant

כדי להוסיף את חיישן מפלס המים האולטראסוני ל-Home Assistant לצורך ניטור, בצע את השלבים הבאים:

1. ב-Home Assistant, עבור אל תצורה > התקנים ושירותים.
2. ה חיישן מפלס מים צריך לגלות אוטומטית ולרשום. אם לא, לחץ הוסף אינטגרציה.
3. חפש ובחר ESPHome.
4. הזן את כתובת ה-IP של חיישן מפלס מים. אתה יכול למצוא את זה מהיומנים או מהנתב ה-Wi-Fi שלך. לאחר הזנת כתובת ה-IP, לחץ שלח.
5. בחר אזור ולחץ סיים.
6. Cהחיישן יופיע תחת ESPHome. נְקִישָׁה חיישן מפלס מים ובחר את הישות.
7. נְקִישָׁה הוסף ל- Lovelace.
8. בחר חדר ולחץ הַבָּא.
9. זה יוסיף את חיישן מפלס מים ללוח המחוונים.

אתה יכול להתאים אישית את כרטיס ברירת המחדל על ידי הוספת הדברים הבאים בעורך הקוד:

סוג: מד
שם: חיישן מפלס מים
יחידה: '%'
ישות: sensor.waterlevelsensor
 ירוק: 0
 צהוב: 45
 אדום: 85

שלב 6: התקן את החיישן לכיסוי מיכל המים שלך

כעת תוכל להתקין את החיישן במיכל המים שלך. עבור הפרויקט, השתמשנו בחיישן SR04, שאינו עמיד למים. כדי להפוך אותו לעמיד למים, השתמשנו במארז שקוף ובלק מספיק כדי לבודד את הרכיבים החשמליים על הלוח.

קדחנו שני חורים זעירים והשתמשנו בחוט מתכת כדי לשמור על מודול SR04 מחובר לכיסוי. חור נוסף גדול יותר נוצר עבור החוטים המחוברים לחיישן האולטראסוני. השתמשנו בחוט ארוך בן 4 ליבות כדי לממשק את החיישן האולטראסוני עם ה-NodeMCU שכן המיכל ממוקם על הגג והטמפרטורה כאן יכולה לעלות ל-40-45 מעלות צלזיוס.

אתה יכול לשמור את שניהם במקרה אחד ולספק חשמל ל-NodeMCU. כמו כן, ודא עוצמת אות Wi-Fi טובה בעת התקנת ה-NodeMCU או החיישן. קרא את המדריך שלנו על כיצד להגביר את אות ה-Wi-Fi שלך כדי להרחיב את טווח ה-Wi-Fi.

שלטו במשאבת המים כדי לשמור על המיכל מלא

על ידי שילוב חיישן מפלס המים החכם עם Home Assistant, אתה יכול להוסיף אוטומציה כדי לקבל התראות בסמארטפון שלך או באמצעות Alexa/Google Assistant כאשר מפלס המיכל נמוך או מלא. באופן דומה, אתה יכול להוסיף אוטומציה כדי להפעיל את משאבת המים כדי למלא את המיכל כאשר הוא הולך ואוזל ולכבות אותו באופן אוטומטי ברגע שמפלס המיכל מגיע לרמה מסוימת, כגון 90-100%.

בנוסף, אתה יכול להוסיף חיישן טמפרטורה עמיד למים, כגון DS18B20, לחיישן מפלס המים החכם שלך כדי לבדוק ולנטר את טמפרטורת המים במיכל.

כיצד לבנות צג אנרגיה ביתי בעצמך באמצעות ESP8266

קרא הבא

על הסופר