Jak zbudować bezprzewodowy alarm zbiornika na wodę?

Niezależnie od tego, czy masz zbiornik na wodę w ogrodzie, basenie czy gospodarstwie domowym, bezprzewodowy alarm poziomu wody może zapewnić Ci spokój ducha. Dowiedz się, jak zbudować bezprzewodowy alarm DIY, który można dostosować do własnych potrzeb.

Dlaczego warto zbudować bezprzewodowy alarm poziomu wody/soli w zbiorniku?

Poprzednie przedsięwzięcie obejmowało budowę domowego czujnika poziomu wody wykorzystującego czujnik ultradźwiękowy, zaprojektowanego specjalnie do integracji z platformą automatyki domowej znaną jako Home Assistant. To samodzielne urządzenie wymaga zarówno fizycznych połączeń za pomocą okablowania, jak i bezpośredniego źródła zasilania w celu prawidłowego działania. Dodatkowo, przed przystąpieniem do jego obsługi konieczne jest zainstalowanie w systemie wymaganego oprogramowania Home Assistant.

Zasadniczo, dzisiejszy prototyp składa się z dwóch modułów - jednostki nadawczej i jednostki odbiorczej - które ułatwiają bezprzewodową komunikację między nimi, umożliwiając tym samym natychmiastowe wyświetlanie aktualnego stanu cieczy (wody lub soli). Warto wspomnieć, że urządzenie to działa niezależnie od Home Assistant, aczkolwiek w razie potrzeby możliwa jest bezproblemowa integracja z nim.

Dzięki budowie bezprzewodowego czujnika poziomu wody w zbiorniku i systemu ostrzegania, można skutecznie sprostać wielu wyzwaniom związanym z tradycyjnymi systemami przewodowymi:

Proces instalacji tego produktu jest usprawniony, ponieważ nie wymaga on prowadzenia kabli przez ściany i sufity.

Można skonstruować pojedyncze urządzenie nadawcze i z łatwością przymocować je do powierzchni zbiornika, po czym możliwe jest utworzenie dwóch lub więcej jednostek odbiorczych do umieszczenia w różnych miejscach zgodnie z indywidualnymi wymaganiami.

Brak kabli eliminuje konieczność częstych inspekcji w celu oceny stanu urządzenia.

Wykorzystanie rozwiązania bezprzewodowego może przynieść oszczędności, ponieważ eliminuje potrzebę fizycznych połączeń za pomocą kabli lub innych podobnych środków.

Bezprzewodowy alarm poziomu wody oferuje większą elastyczność, umożliwiając umieszczenie odbiornika w dowolnym miejscu bez ograniczeń fizycznych występujących w tradycyjnych systemach przewodowych.

Istnieje znikoma możliwość wydostania się prądu elektrycznego, co powoduje potencjalne zagrożenie związane z porażeniem prądem.

Potrzebne elementy

Do skonstruowania czujnika poziomu wody i alarmu zrób to sam (DIY) potrzebnych będzie kilka niezbędnych elementów.

ESP8266 jest popularnym wyborem dla mikrokontrolerów w aplikacjach IoT i może być używany z urządzeniami NodeMCU lub D1 Mini.

Produkt zawiera moduł bezprzewodowego nadajnika i odbiornika 433 MHz, który można nabyć w stanie niezmienionym lub zmontować z wykorzystaniem układów scalonych kodera-dekodera HT12E/HT12D oraz płytek drukowanych transmisji i odbioru 433 MHz.

⭐Płytka drukowana lub PCB (płytka drukowana)

⭐Przewody połączeniowe

Elementy elektroniczne są przedstawione bardziej szczegółowo za pomocą schematów obwodów, które zapewniają wizualną reprezentację ich wzajemnych połączeń i funkcji w układzie elektrycznym.

⭐Lutownica i lut

⭐Wkrętak i szczypce

⭐Akumulator litowo-jonowy 4,2 V do obwodu nadajnika

Krok 1: Projekt obwodu bezprzewodowego alarmu zbiornika wody

Zapoznaj się z dostarczonymi schematami i wizualizacjami, aby ustalić niezbędne połączenia elektryczne między wszystkimi wymaganymi komponentami. Ważne jest, aby przed przejściem do kolejnego etapu zweryfikować dokładność schematu obwodu i połączeń z elementami na płytce stykowej lub płytce drukowanej pod kątem potencjalnych błędów lub niekompletnych połączeń.

Schemat obwodu odbiornika poziomu wody w zbiorniku 433MHz:

Gotowy układ czujnika poziomu wody w zbiorniku 433MHz, zmontowany na płytce drukowanej, przedstawiono na poniższym rysunku:

Schemat obwodu przetwornika poziomu wody w zbiorniku 433MHz:

Obwód nadajnika poziomu wody w zbiorniku, działający na częstotliwości 433 MHz i skonstruowany przy użyciu płytki prototypowej, został zaimplementowany do monitorowania poziomu cieczy w zbiorniku lub magazynie. To bezprzewodowe urządzenie przesyła dane do odbiornika, który może być umieszczony zdalnie od nadajnika, umożliwiając wygodne zdalne monitorowanie stanu zbiornika wody bez konieczności fizycznego dostępu do miejsca.

Aby zaimplementować zasadę działania czujnika ciśnienia hydrostatycznego za pomocą arduino, konieczne jest wykorzystanie obwodu nadajnika, który składa się z przełącznika pływakowego połączonego równolegle z czterema przełącznikami DPDT. Wspólne zaciski tych przełączników są połączone ze sobą, podczas gdy ich indywidualne piny wyjściowe danych są podłączone do analogowych pinów wejściowych A0-A3 płytki Arduino. Dostosowując czułość każdego przełącznika za pomocą odpowiedniego potencjometru, system może wykrywać zmiany poziomu wody w zakresie od 5 cm do 25 cm.Aby określić, czy woda osiągnęła maksymalny poziom, czy nie, można użyć prostego obwodu komparatora składającego się z dwóch rezystorów i wzmacniacza operacyjnego. Jeśli poziom wody przekroczy ustawioną wartość, moduł przekaźnika podłączony do odbiornika

Alternatywnym podejściem do korzystania z przełączników pływakowych jest zastosowanie metalowych pasków przymocowanych do wewnętrznej ściany pojemnika na wodę. Niemniej jednak ważne jest, aby ta metoda była stosowana tylko w przypadku wykorzystywania zebranej wody do celów niekonsumpcyjnych; w przypadkach, gdy woda zostanie połknięta, należy zastosować przełączniki pływakowe lub skonstruować ultradźwiękowy czujnik poziomu wody.

Krok 2: Przetestuj bezprzewodowy alarm zbiornika wody

Aby prawidłowo zainstalować bezprzewodowy alarm zbiornika wody, ważne jest przeprowadzenie dokładnego procesu testowania w celu potwierdzenia jego prawidłowego działania. W tym celu należy zaopatrzyć się w pusty zbiornik i umieścić w nim wszystkie przełączniki pływakowe, upewniając się, że są one umieszczone na różnych wysokościach, jak pokazano na schemacie obwodu nadajnika.

Po podłączeniu zasilania do modułów nadajnika i odbiornika, zacznij napełniać zbiornik wodą. Pierwszy przełącznik pływakowy zostanie aktywowany, gdy poziom wody osiągnie określony punkt, powodując zaświecenie się odpowiedniej diody LED na module odbiornika. Dodatkowo, wszystkie pozostałe diody LED powinny zaświecić się jednocześnie, gdy każdy z pozostałych przełączników pływakowych zostanie uruchomiony przez rosnący poziom wody w zbiorniku.

Następnie ważne jest, aby przenieść zarówno odbiornik, jak i nadajnik w różne miejsca w obrębie nieruchomości, aby określić ich optymalną odległość komunikacji. Upewnij się, że informacje są dokładnie przekazywane między nimi i że wskaźniki stanu (diody LED) działają zgodnie z przeznaczeniem, włączając się i wyłączając w odpowiedzi na przesyłane sygnały.

Aby uzyskać dodatkową odległość transmisji, należy rozważyć podłączenie zewnętrznej anteny do czytnika identyfikacji radiowej, jeśli jest ona dostarczona z modułem lub zakupić dedykowaną antenę dla każdej jednostki nadawczej i odbiorczej osobno.

Krok 3: Instalacja bezprzewodowego alarmu poziomu wody w zbiorniku

Po zakończeniu dokładnych testów można przystąpić do instalacji bezprzewodowego alarmu poziomu wody w zbiorniku. Zaleca się umieszczenie modułu nadajnika w zewnętrznej obudowie, takiej jak plastikowy pojemnik lub obudowa wydrukowana w 3D, którą należy zabezpieczyć silikonem, aby zapewnić odpowiednią ochronę środowiska.

Krok 4: Sparowanie z Home Assistant w celu automatyzacji

Ponadto, w obwodzie odbiornika można umieścić mikrokontroler NodeMCU lub D1 Mini, aby wyposażyć bezprzewodowy system zbiornika na wodę w inteligencję. Dzięki integracji z Home Assistant, możliwe jest opracowanie automatów, w tym dezaktywacja pompy wodnej, gdy zawartość cieczy osiągnie 100%, i odwrotnie, ponowne jej włączenie, gdy poziom spadnie poniżej tego progu.

Możesz dodatkowo dostosować swój system, włączając funkcję, która umożliwia otrzymywanie alertów lub powiadomień w czasie rzeczywistym za pośrednictwem urządzenia mobilnego, informujących o aktualnym poziomie wody w zbiornikach.

Aby wdrożyć ten projekt, należy podłączyć moduł NodeMCU lub D1 Mini do obwodu odbiornika przedstawionego na dostarczonym schemacie. Następnie należy skompilować i sflashować kod określony przez ESPHome na wybranym urządzeniu.

Aby uzyskać więcej informacji na temat procesu kodowania w ESPHome, kompilowania oprogramowania układowego i przesyłania go do NodeMCU lub D1 Mini, zapoznaj się z naszym obszernym samouczkiem dotyczącym tworzenia bezprzewodowego dzwonka do drzwi zintegrowanego z Home Assistant.

Włącz dostarczony fragment kodu do konfiguracji portalu przechwytującego, aby ustanowić punkt dostępu dla urządzeń bezprzewodowych w następujący sposób:

 captive_portal:
web_server:
  port: 80
binary_sensor:
  - platform: gpio
    pin: GPIO16
    name: "100% Water - Tank Full"
    device_class: motion
  - platform: gpio
    pin: GPIO14
    name: "75% Water"
    device_class: motion
  - platform: gpio
    pin: GPIO12
    name: "50% Water"
    device_class: motion
  - platform: gpio
    pin: GPIO13
    name: "25% Water"
    device_class: motion

Można również uzyskać dostęp do adresu IP NodeMCU lub D1 Mini, które są podłączone do sieci Wi-Fi i Home Assistant, aby ustalić jego aktualny stan.

Oszczędzaj wodę i energię z bezprzewodowym alarmem zbiornika wody

Zbudowanie własnego bezprzewodowego alarmu zbiornika wody zrób to sam to okazja do osobistego spełnienia przy jednoczesnym zachowaniu ostrożności finansowej. Projekt ten oferuje liczne korzyści, takie jak ochrona zasobów wodnych, oszczędzanie energii i redukcja wydatków. W przeciwieństwie do tradycyjnych przewodowych alarmów zbiorników wodnych, ta alternatywa nie wymaga skomplikowanych procedur okablowania, co czyni ją bardzo wygodną dla osób, które wolą nie angażować się w takie zadania w granicach swojej własności.