Cách xây dựng báo động bể nước không dây DIY

Cho dù bạn có bể chứa nước cho khu vườn, bể bơi hay hộ gia đình, báo động mực nước không dây có thể giúp bạn yên tâm. Tìm hiểu cách tạo báo thức không dây DIY mà bạn có thể tùy chỉnh theo nhu cầu của mình.

Tại sao lại xây dựng hệ thống báo động mức nước/bể muối không dây?

Nỗ lực trước đó liên quan đến việc chế tạo cảm biến mực nước tự chế sử dụng cảm biến siêu âm, được thiết kế đặc biệt để tích hợp trong nền tảng tự động hóa gia đình được gọi là Trợ lý gia đình. Thiết bị độc lập này cần có cả kết nối vật lý thông qua hệ thống dây điện và nguồn điện trực tiếp để hoạt động bình thường. Ngoài ra, điều cần thiết là người dùng phải cài đặt phần mềm Home Assistant cần thiết trên hệ thống của họ trước khi thử thao tác.

Về bản chất, nguyên mẫu ngày nay bao gồm hai mô-đun-một bộ truyền và một bộ thu-tạo điều kiện thuận lợi cho việc liên lạc không dây giữa chúng, từ đó cho phép hiển thị tức thời trạng thái hiện tại của chất lỏng (dù là nước hay muối). Điều đáng nói là thiết bị này hoạt động độc lập với Home Assistant; tuy nhiên, việc tích hợp liền mạch với Home Assistant là khả thi nếu có nhu cầu.

Thông qua việc xây dựng hệ thống cảnh báo và cảm biến mực nước bể chứa nước không dây, người ta có thể giải quyết hiệu quả vô số thách thức vốn có trong các hệ thống nối dây truyền thống:

Quá trình lắp đặt sản phẩm này được sắp xếp hợp lý vì nó không yêu cầu bất kỳ dây cáp nào phải chạy xuyên qua hoặc xuyên qua các bức tường và trần nhà.

Người ta có thể chế tạo một thiết bị phát duy nhất và gắn nó vào bề mặt bể một cách dễ dàng, sau đó việc tạo ra hai hoặc nhiều thiết bị thu là khả thi để bố trí ở nhiều địa điểm khác nhau tùy theo yêu cầu riêng.

Việc không có dây cáp giúp loại bỏ sự cần thiết phải kiểm tra thường xuyên để đánh giá tình trạng hư hỏng.

Việc sử dụng giải pháp không dây có thể giúp tiết kiệm chi phí vì nó loại bỏ nhu cầu kết nối vật lý thông qua cáp hoặc các phương tiện tương tự khác.

Cảnh báo mực nước không dây mang đến sự linh hoạt cao hơn, cho phép bạn đặt máy thu ở bất kỳ đâu mà không bị giới hạn bởi các giới hạn vật lý hiện có trong các hệ thống có dây truyền thống.

Khả năng dòng điện thoát ra là không đáng kể, dẫn đến nguy cơ tiềm ẩn liên quan đến điện giật.

Những thứ bạn sẽ cần

Để chế tạo cảm biến và báo động mực nước tự làm (DIY), bạn sẽ cần một số thành phần cần thiết.

ESP8266 là lựa chọn phổ biến dành cho bộ vi điều khiển trong các ứng dụng IoT và có thể được sử dụng với các thiết bị NodeMCU hoặc D1 Mini.

Sản phẩm này có mô-đun máy phát và máy thu không dây 433 MHz, có thể được mua nguyên trạng hoặc lắp ráp bằng cách sử dụng mạch tích hợp bộ mã hóa-giải mã HT12E/HT12D và bảng mạch truyền và nhận 433 MHz.

⭐Breadboard hoặc PCB (board mạch in)

⭐Dây nhảy

Các thành phần điện tử được mô tả chi tiết hơn thông qua sơ đồ mạch, cung cấp sự thể hiện trực quan về các mối liên kết và chức năng của chúng trong hệ thống điện.

⭐Hàn sắt và hàn

⭐Tua vít và kìm

⭐4.2V Pin Li-Ion cho mạch phát

Bước 1: Thiết kế mạch báo động bồn nước không dây

Vui lòng tham khảo sơ đồ và hình ảnh được cung cấp để thiết lập các kết nối điện cần thiết giữa tất cả các bộ phận cần thiết. Điều quan trọng là phải xác minh tính chính xác của sơ đồ mạch và các kết nối của bạn với các phần tử trên bảng mạch bánh mì hoặc bảng mạch in để tránh bất kỳ lỗi tiềm ẩn hoặc liên kết không đầy đủ nào trước khi chuyển sang giai đoạn tiếp theo.

Sơ đồ mạch thu mực nước bể nước 433 MHz:

Hệ thống cảm biến mức bồn chứa 433 MHz đã hoàn thiện, được lắp ráp trên bảng mạch khung, được minh họa trong hình bên dưới:

Sơ đồ mạch phát mực nước bể nước 433 MHz:

Mạch máy phát mức chất lỏng trong bể chứa nước, hoạt động ở tần số 433 MHz và được xây dựng bằng bảng mạch, đã được triển khai để theo dõi mức chất lỏng trong bể chứa hoặc cơ sở lưu trữ. Thiết bị không dây này truyền dữ liệu đến bộ thu có thể được đặt từ xa từ bộ phát, cho phép giám sát từ xa trạng thái của bể nước một cách thuận tiện mà không cần truy cập vật lý vào địa điểm.

Để thực hiện nguyên lý làm việc của cảm biến áp suất thủy tĩnh sử dụng arduino, cần sử dụng mạch phát gồm một công tắc phao được nối song song với bốn công tắc DPDT. Các cực chung của các công tắc này được liên kết với nhau, trong khi các chân đầu ra dữ liệu riêng lẻ của chúng được kết nối với các chân đầu vào analog A0-A3 của bo mạch Arduino. Bằng cách điều chỉnh độ nhạy của từng công tắc thông qua chiết áp tương ứng, hệ thống có thể phát hiện sự thay đổi mực nước trong phạm vi từ 5cm đến 25cm. Để xác định xem nước đã đạt đến mức tối đa hay chưa, người ta có thể sử dụng mạch so sánh đơn giản gồm hai điện trở và bộ khuếch đại thuật toán. Nếu mực nước vượt quá điểm đặt, mô-đun rơle được kết nối với bộ thu sẽ

Một cách tiếp cận khác để sử dụng công tắc phao là sử dụng các dải kim loại dán vào thành trong của thùng chứa nước. Tuy nhiên, điều quan trọng là phương pháp này chỉ được sử dụng khi sử dụng nước thu được cho mục đích không tiêu hao; trong trường hợp nước sẽ được đưa vào, nên sử dụng công tắc phao hoặc chế tạo cảm biến mực nước siêu âm.

Bước 2: Kiểm tra báo động bồn nước không dây

Để lắp đặt đúng cách thiết bị báo bể nước không dây, điều quan trọng là phải tiến hành quy trình kiểm tra kỹ lưỡng để xác nhận rằng nó hoạt động chính xác. Để thực hiện việc này, hãy lấy một thùng chứa rỗng và đặt tất cả các công tắc phao bên trong thùng chứa, đảm bảo rằng chúng được đặt ở các độ cao khác nhau, như được mô tả trong sơ đồ mạch của máy phát.

Sau khi kết nối nguồn điện với cả mô-đun máy phát và máy thu, hãy bắt đầu đổ đầy nước vào bình. Công tắc phao đầu tiên sẽ kích hoạt khi mực nước đạt đến một điểm nhất định, khiến đèn LED tương ứng trên mô-đun máy thu sáng lên. Ngoài ra, tất cả các đèn LED còn lại sẽ bật sáng đồng thời khi mỗi công tắc phao khác được kích hoạt khi mực nước trong bể tăng cao.

Sau đó, điều quan trọng là phải di chuyển cả thiết bị thu và phát đến các vị trí khác nhau trong tài sản của bạn để xác định khoảng cách liên lạc tối ưu của chúng. Đảm bảo rằng thông tin được chuyển tiếp chính xác giữa chúng và các chỉ báo trạng thái (đèn LED) đang hoạt động như dự định bằng cách bật và tắt để phản hồi các tín hiệu được truyền đi.

Để có được khoảng cách truyền bổ sung, hãy cân nhắc việc gắn ăng-ten bên ngoài vào đầu đọc nhận dạng tần số vô tuyến của bạn nếu mô-đun này được cung cấp kèm theo mô-đun hoặc mua riêng ăng-ten chuyên dụng cho từng thiết bị truyền và nhận.

Bước 3: Lắp đặt thiết bị báo mực nước không dây trong bể

Sau khi hoàn thành kiểm tra kỹ lưỡng, vui lòng tiến hành lắp đặt thiết bị báo động bể nước không dây. Chúng tôi khuyên bạn nên đặt mô-đun máy phát trong vỏ bọc bên ngoài, chẳng hạn như hộp nhựa hoặc vỏ in 3D, cần được bảo vệ bằng silicone để bảo vệ môi trường đầy đủ.

Bước 4: Ghép nối với Home Assistant để tự động hóa

Ngoài ra, người ta có thể kết hợp bộ vi điều khiển NodeMCU hoặc D1 Mini trong mạch thu để mang lại trí thông minh cho hệ thống bể nước không dây. Thông qua việc tích hợp với Home Assistant, có thể tạo ra các máy tự động, bao gồm cả việc tắt máy bơm nước khi hàm lượng chất lỏng đạt 100%, ngược lại, kích hoạt lại máy bơm nước khi mức giảm xuống dưới ngưỡng đó.

Bạn có thể tùy chỉnh thêm hệ thống của mình bằng cách kết hợp tính năng cho phép bạn nhận cảnh báo hoặc thông báo theo thời gian thực qua thiết bị di động, thông báo cho bạn về mực nước hiện tại trong bể chứa của bạn.

Để thực hiện dự án này, người ta phải kết nối mô-đun NodeMCU hoặc D1 Mini với mạch thu được mô tả trong sơ đồ được cung cấp. Sau đó, biên dịch và flash mã do ESPHome chỉ định trên thiết bị bạn chọn.

Để hiểu rõ hơn về quy trình mã hóa trong ESPHome, biên dịch chương trình cơ sở và tải nó lên NodeMCU hoặc D1 Mini, vui lòng tham khảo hướng dẫn toàn diện của chúng tôi để tạo chuông cửa không dây tích hợp với Home Assistant.

Kết hợp đoạn mã được cung cấp trong cấu hình cổng cố định để thiết lập điểm truy cập cho các thiết bị không dây, như sau:

 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

Người ta cũng có thể truy cập địa chỉ IP của NodeMCU hoặc D1 Mini, cả hai đều được kết nối với mạng Wi-Fi và Trợ lý gia đình, để xác định trạng thái hiện tại của nó.

Tiết kiệm nước và điện với báo động bình nước không dây DIY

Việc xây dựng thiết bị báo động bể nước không dây do chính bạn tự làm mang đến cơ hội thỏa mãn cá nhân đồng thời thận trọng về mặt tài chính. Dự án này mang lại nhiều lợi ích như bảo tồn tài nguyên nước, tiết kiệm năng lượng và giảm chi phí. Ngược lại với các thiết bị báo động bể nước có dây truyền thống, giải pháp thay thế này không yêu cầu quy trình nối dây phức tạp, rất thuận tiện cho những cá nhân không muốn tham gia vào các nhiệm vụ như vậy trong phạm vi tài sản của mình.