เครื่องวัดอุณหภูมิสระว่ายน้ำ MQTT: 7 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:02

โครงการทิงเกอร์แคด »

โครงการนี้เป็นโครงการร่วมกับโครงการ Home Automation อื่นๆ ของฉัน Smart Data- Logging Geyser Controller และ Multi-purpose-Room-Lighting and Appliance Controller

เป็นจอภาพติดริมสระน้ำที่วัดอุณหภูมิน้ำในสระ อุณหภูมิอากาศแวดล้อม และความกดอากาศ จากนั้นจะแสดงอุณหภูมิของน้ำในสระบนกราฟแท่งไฟ LED ในพื้นที่ และส่งผ่าน WiFi/MQTT ไปยังระบบภายในบ้าน - ในกรณีของฉัน ซอฟต์แวร์ที่อัปเกรดเวอร์ชันที่เข้ากันได้กับ Lighting Controller ของ MQTT แม้ว่าจะง่ายต่อการรวมเข้ากับระบบโฮมที่เข้ากันได้กับ MQTT

คำแนะนำนี้มุ่งเน้นไปที่การออกแบบและการสร้าง Pool Monitor การอัพเกรดคอนโทรลเลอร์ (เฟิร์มแวร์ใหม่และการเพิ่มจอแสดงผล OLED) จะรวมอยู่ในคอนโทรลเลอร์ดั้งเดิมในไม่ช้า

คุณสมบัติที่สำคัญ ได้แก่:

• การไม่มีไฟฟ้าหลักที่ริมสระน้ำเป็นตัวกำหนดแหล่งจ่ายไฟแบตเตอรี่ 18650 ที่มีแผงขั้วโซลาร์เซลล์ 1W ในตัวเพื่อรักษาระดับประจุแบตเตอรี่ อายุการใช้งานแบตเตอรี่จะถูกปรับให้เหมาะสมยิ่งขึ้นด้วยการใช้โหมด "Deep Sleep" ของ ESP8266 ในระบบของฉัน เครื่องสามารถทำงานได้ตลอด "ฤดูสระว่ายน้ำที่ใช้งานได้" ของเรา (พฤศจิกายนถึงเมษายน) โดยไม่ต้องมีการแทรกแซงการเติมเงินด้วยตนเอง
• แท่งกราฟแท่ง LED 8 แบบในตัวที่เป็นตัวเลือกที่แสดงอุณหภูมิของสระในช่วง 1 องศา
• การส่งข้อมูล MQTT ผ่านการเชื่อมต่อ WiFi ในพื้นที่ไปยังระบบโฮสต์ที่เข้ากันได้

• การเขียนโปรแกรมทั้งหมดทำได้ผ่าน WiFi โดยใช้จอภาพเป็นจุดเข้าใช้งานและหน้าการกำหนดค่าเว็บเซิร์ฟเวอร์ภายในที่มีพารามิเตอร์ที่ตั้งโปรแกรมได้ทั้งหมดถูกเก็บไว้ใน EEPROM ภายใน

  • ช่วงเวลาระหว่างการปลุกและการส่งสัญญาณ ช่วงเวลา 1 ถึง 60 นาที

  • รูปแบบหัวข้อ/ข้อความ MQTT ที่กำหนดค่าได้

    • หัวข้อข้อความส่วนบุคคล (เช่น PoolTemp, AirTemp, BaroPress)
    • หัวข้อเดียวกะทัดรัด (เช่น Pool Temp + Air Temp + ความกดอากาศ)
    • เข้ากันได้กับจอแสดงผล OLED ที่ติดตั้งบน Multi-purpose-Room-Lighting and Appliance Controller (ดูตัวอย่างในหัวข้อตัวอย่าง)
  • SSID เครือข่าย WiFi และรหัสผ่าน
  • SSID จุดเข้าใช้งานและรหัสผ่าน

  • การควบคุมกราฟแท่งไฟ LED

    • ช่วงอุณหภูมิต่ำสุดที่ตั้งโปรแกรมได้ (15 ถึง 25'C)
    • ตั้งโปรแกรมได้ถาวร เปิด ปิดถาวร เปิดเฉพาะช่วงกลางวันเท่านั้น

แม้ว่าฉันจะพิมพ์ 3 มิติ การจัดตู้ / ติดตั้งของตัวเองและใช้บอร์ด PCB จากโครงการก่อนหน้านี้ คุณสามารถใช้สิ่งที่เหมาะสมกับความชอบส่วนบุคคลของคุณได้อย่างแท้จริง เนื่องจากไม่มีอะไรสำคัญหรือ "หล่อหลอม" ส่วนสุดท้ายของคำแนะนำนี้มีไฟล์ Gerber และ STL สำหรับบอร์ด PCB และตัวเรือน ABS ที่ฉันออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับโครงการนี้

ขั้นตอนที่ 1: บล็อกไดอะแกรมและอภิปรายเกี่ยวกับการเลือกส่วนประกอบ

บล็อกไดอะแกรมด้านบนเน้นโมดูลฮาร์ดแวร์หลักของ Pool Monitor

โปรเซสเซอร์

ESP8266 ที่ใช้สามารถเป็นโมดูลพื้นฐานใดๆ ก็ได้ของ ESP03/07/12 ไปจนถึงโมดูล NodeMCU และ WEMOS ที่เป็นมิตรกับ perfboard มากขึ้น

ฉันใช้ ESP-12 หากพูลของคุณอยู่ห่างจากเราเตอร์ WiFi พอสมควร คุณอาจชอบ ESP-07 ที่มีเสาอากาศภายนอก โมดูล NodeMCU/Wemos เป็นมิตรกับบอร์ดมาก แต่จะส่งผลให้มีการใช้พลังงานเพิ่มขึ้นเล็กน้อยเนื่องจากมีตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าและไฟ LED ในตัว ซึ่งจะส่งผลต่อความสามารถของแผงโซลาร์เซลล์ในการเก็บแบตเตอรี่ไว้ทุกวัน และคุณอาจต้องใช้เป็นระยะ การชาร์จด้วยตนเองโดยใช้พอร์ต USB บนโมดูลเครื่องชาร์จ

เซ็นเซอร์อุณหภูมิ - รูปที่ 2

ฉันได้ใช้เซ็นเซอร์อุณหภูมิ DS18B20 รุ่นท่อโลหะ + สายเคเบิลที่หาซื้อได้ง่ายและราคาไม่แพง ที่มาพร้อมกับสายเคเบิลเชื่อมต่อประมาณ 1 เมตร เนื่องจากทนทานและทนต่อสภาพอากาศอยู่แล้ว หนึ่งใช้สายเคเบิลยาวเต็มที่สำหรับการวัดน้ำในสระ และอีกอันหนึ่งใช้สายเคเบิลแบบสั้นสำหรับอุณหภูมิอากาศแวดล้อม

เซ็นเซอร์วัดบรรยากาศอากาศ

ฉันได้เลือกโมดูล BME280 ที่ยอดเยี่ยมเพื่อวัดความชื้นในอากาศแวดล้อมและความดันบรรยากาศ คุณอาจสงสัยว่าเหตุใดฉันจึงไม่ได้ใช้ฟังก์ชันวัดอุณหภูมิอากาศของโมดูลนี้

เหตุผลง่าย ๆ - ถ้าอย่างที่ฉันทำในต้นแบบดั้งเดิมใช้ฟังก์ชันนี้ คุณต้องวัดอุณหภูมิของอากาศคงที่ภายในตัวเครื่องซึ่งมีแนวโน้มที่จะอ่านค่าสูงเนื่องจากความร้อนภายในตัวเองของพื้นที่อากาศภายในตู้โดยแสงอาทิตย์ภายนอก (มัน อ่านได้อย่างสมบูรณ์แบบในเวลากลางคืน!) ทราบได้อย่างรวดเร็วว่าจำเป็นต้องติดตั้งเซ็นเซอร์อุณหภูมิอากาศภายนอกตัวเครื่อง แต่ในที่ร่มให้ห่างจากแสงแดดโดยตรง ดังนั้นฉันจึงเปลี่ยนไปใช้ DS18B20 ตัวที่สองและให้จุดติดตั้งเล็กๆ ใต้ตัวเครื่อง แม้ว่าเซ็นเซอร์อุณหภูมิ BME280 จะยังคงใช้เป็นตัววัดในการวินิจฉัยสำหรับอุณหภูมิภายในตัวเครื่อง และสามารถตรวจสอบได้ในหน้าหลักของเซิร์ฟเวอร์การกำหนดค่า

กราฟแท่งไฟ LED - รูปที่ 1

เอาต์พุต LED ความเข้มสูงแปดตัวในพื้นที่นั้นขับเคลื่อนด้วยชิปขยาย PCF8574 IO ซึ่งจะขับ LED แต่ละดวงด้วยทรานซิสเตอร์ PNP 2N3906 PCF8574 จะระบุ LED เพียงดวงเดียวในแต่ละครั้ง (เพื่อลดการใช้พลังงาน) ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของน้ำในสระที่วัดได้ และจะยังทำงานอยู่แม้ในขณะที่ ESP8266 อยู่ในโหมดสลีป ดังนั้น หากเปิดใช้งาน กราฟแท่ง LED จะทำงานตลอดเวลา

• หากอุณหภูมิที่วัดได้น้อยกว่าอุณหภูมิต่ำสุดที่กำหนดให้กับกราฟแท่ง ไฟ LED ทั้ง 1 และ 2 จะสว่างขึ้น
• หากอุณหภูมิที่วัดได้สูงกว่าอุณหภูมิต่ำสุดที่กำหนดให้กับกราฟแท่ง+8 แล้วทั้ง LED 7 และ 8 จะสว่างขึ้น
• หากระดับแสงที่วัดจากเอาต์พุตของแผงโซลาร์เซลล์ต่ำกว่าเกณฑ์ที่ตั้งโปรแกรมไว้ในการกำหนดค่า เอาต์พุต LED จะถูกปิดใช้งานเพื่อประหยัดพลังงานแบตเตอรี่ อีกวิธีหนึ่งคือปิดใช้งานกราฟแท่งอย่างถาวร (ตั้งค่าเกณฑ์เป็น 0) หรือเปิดใช้งาน (เกณฑ์ตั้งไว้ที่ 100)
• หากงานสร้างของคุณไม่ต้องการกราฟแท่ง ให้ข้าม PCF8574, LED, ทรานซิสเตอร์ และตัวต้านทานที่เกี่ยวข้อง

แผงโซลาร์เซลล์ แบตเตอรี่ และแท่นชาร์จแบตเตอรี่

แหล่งจ่ายไฟพื้นฐานเป็นเพียงแบตเตอรี่ LIPO ขนาด 2000mAH (หรือมากกว่า) 18650 ที่ป้อนผ่านไดโอด 1N4001 เพื่อลดแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ (แบตเตอรี่ที่ชาร์จสูงสุด = 4.1V และแรงดันไฟสูงสุด ESP8266 = 3.6V)

แบตเตอรี่ความจุต่ำกว่าจะใช้งานได้ แต่ฉันไม่มีความรู้สึกว่าการชาร์จรายวันโดยแผงโซลาร์เซลล์จะเพียงพอหรือไม่

ระวังแบตเตอรี่ที่มีฉลากความจุสูง (เช่น 6800 mAH) - จำนวนมากในตลาดเป็นของปลอม พวกเขาจะใช้งานได้ แต่ทุกคนคาดเดาความสามารถและความน่าเชื่อถือ

แผงโซลาร์เซลล์ 1W 5V เชื่อมต่อกับอินพุตของบอร์ดชาร์จ TP4056 LIPO และเอาท์พุตของแผงโซลาร์เซลล์ไปยังแบตเตอรี่ ดังนั้นแบตเตอรี่จะถูกชาร์จเมื่อระดับแสงสูงพอที่จะสร้างแรงดันการชาร์จที่ใช้งานได้และยังสามารถชาร์จแบตเตอรี่ได้ ชาร์จด้วยตนเองผ่านขั้วต่อ USB บนบอร์ด TP4056

หากคุณต้องการใช้การออกแบบตัวเรือนที่พิมพ์ 3 มิติ คุณต้องใช้แผงโซลาร์เซลล์ขนาด 110 มม. x 80 มม. มีขนาดอื่นๆ ให้เลือก ดังนั้นโปรดระมัดระวังในการซื้อเนื่องจากอาจมีความสำคัญในการเลือกประเภท/ขนาดที่อยู่อาศัยของคุณ

คำเตือนเรื่องอุณหภูมิอีกครั้ง การกำหนดขีด จำกัด อุณหภูมิสูงสุดที่แท้จริงของแผงราคาถูกเหล่านี้อาจเป็นเรื่องยาก เนื่องจากมักไม่มีการระบุไว้ - ฉันพบว่าอุปกรณ์หนึ่งเครื่องมีอุณหภูมิสูงสุด 65'C แต่ไม่มีสิ่งใดในซัพพลายเออร์ส่วนใหญ่ในสถานที่ ตอนนี้ให้พิจารณาว่าแผงโดยการออกแบบเป็น ก) สีดำ และ ข) จะต้องอยู่กลางแสงแดดตลอดทั้งวันทุกวัน คุณอาจพบว่าควรให้ร่มเงาเล็กน้อยบนแผงหากอากาศร้อนเกินไป หน่วยของฉันไม่ประสบกับความล้มเหลวใดๆ (ติดตั้งเมื่อต้นปี 2019) แต่ความน่าเชื่อถือจะขึ้นอยู่กับสภาพอากาศในพื้นที่ของคุณและสถานที่ติดตั้งอย่างแน่นอน

ปุ่มกด - รูปที่ 3

คุณอาจคิดว่าปุ่มกดเป็น "แค่ปุ่มกด" ก็ได้ แต่เมื่ออยู่ในกรอบที่อยู่กลางแจ้งท่ามกลางแสงแดดและฝนตกตลอด 24 ชั่วโมงทุกวัน คุณจะต้องดูแลสเปคของมันด้วย ทางไฟฟ้าเป็นส่วนประกอบที่เรียบง่าย แต่ความสมบูรณ์ของการปิดผนึกของตัวเรือนขึ้นอยู่กับคุณภาพทางกล ฉันใช้ปุ่มกด 12 มม. แบบขั้วเดียวแบบกันน้ำที่ได้รับความนิยมจากซัพพลายเออร์หลายราย ซึ่งพิสูจน์แล้วว่าเป็นสวิตช์ที่ทนทานมาก..

• ปุ่ม 1 ใช้เป็นปุ่มรีเซ็ต - ใช้เพื่อบังคับจอภาพด้วยตนเองเพื่อทำการวัดและส่งผลลัพธ์
• ปุ่ม 2 เมื่อกดทันทีหลังจากกดและปล่อยปุ่ม 1 จะสั่งให้จอภาพเปิดจุดเข้าใช้งาน (AP) โดยใช้ SSID และรหัสผ่านที่คุณตั้งโปรแกรมไว้ก่อนหน้านี้ หากติดตั้งไว้ ไฟ LED ทางเลือกแต่ละดวงบนกราฟแท่งจะสว่างขึ้นชั่วครู่เพื่อระบุว่า AP กำลังเริ่มทำงาน
• ปุ่มทั้งสองยังใช้ในขั้นตอนการสร้างเริ่มต้นเพื่ออัปโหลดเฟิร์มแวร์ไปยังหน่วยความจำแฟลชของโปรเซสเซอร์

บันทึก. ตัวเครื่องพิมพ์ 3 มิติออกแบบมาสำหรับสวิตช์ขนาด 12 มม. ตามที่ระบุไว้ในรายการวัสดุและติดตั้งที่ด้านข้างของตัวเครื่อง หากคุณกำลังใช้ที่อยู่อาศัยของคุณเอง เราขอแนะนำให้คุณติดตั้งไว้ใต้ที่อยู่อาศัยเพื่อป้องกันพวกเขาจากสภาพอากาศ

ปุ่มสลับ - รูปที่ 2

ใช้เพื่อปิดจอภาพโดยสมบูรณ์เมื่อไม่ได้ใช้งานและอยู่ในที่จัดเก็บ โปรดทราบว่าแบตเตอรี่และแผงโซลาร์เซลล์ยังคงเชื่อมต่อกัน (แต่ไม่ใช่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์) ดังนั้นแบตเตอรี่จะยังคงได้รับประจุไฟฟ้าหากแผงถูกแสงจากภายนอก

เอกสารแนบ - รูปที่ 3

นี่ยังคงเป็นองค์ประกอบสุดท้ายแต่สำคัญมาก เนื่องจากเป็นส่วนประกอบหลักที่ให้การปกป้องส่วนอื่นๆ ทั้งหมด แผงโซลาร์เซลล์ ปุ่มกด สวิตช์เปิดปิด ไฟ LED และเซ็นเซอร์อุณหภูมิทั้งหมดต้องการการเจาะหรือตัดรูในตัวเรือน ดังนั้นการกันน้ำจึงอาจตกอยู่ในอันตรายอย่างรุนแรง หากไม่ดูแลรักษาการปิดผนึกหลังจากติดตั้งอุปกรณ์ ฉันติดแผงโซลาร์เซลล์เข้ากับฝาครอบแล้วปิดผนึกด้านในด้วยซีลซิลิโคน บอร์ด LED ถูกใส่ในกระถางเพื่อให้แน่ใจว่าจุดไฟ LED ทั้งหมดถูกปิดผนึกไว้ด้านใน คุณได้ภาพ - ป้องกันจุดเข้าที่อาจเกิดขึ้น เนื่องจากฉันใช้แบบจำลอง ABS ที่พิมพ์ 3 มิติ ฉันจึงฉีดสเปรย์ด้านในของตัวเรือนรวมถึง PCB หลักด้วยสเปรย์ปิดผนึก PCB (คุณสามารถใช้สีได้) เพื่อเป็นการป้องกันไว้ก่อน! รูปที่ 1 แสดงกล่องหุ้มที่ติดตั้งข้างสระ ไฟล์ STL ที่รวมอยู่นั้นยังรวมถึงชุดประกอบการติดตั้งอย่างง่ายที่อนุญาตให้ประกอบกล่องหุ้มเข้ากับฝาครอบด้านบนของฝาย สามารถติดตั้งได้ทุกที่ที่เหมาะกับคุณ โดยขึ้นอยู่กับความยาวของสายเคเบิลเซ็นเซอร์อุณหภูมิน้ำ การสัมผัสกับแสงแดด และความสามารถในการมองเห็นของกราฟแท่ง LED หากมีการติดตั้งไว้

ขั้นตอนที่ 2: รายการวัสดุ

ฉันได้รวมรายการวัสดุที่ "มีศักยภาพ" ตามการเลือกส่วนประกอบของฉันเอง ตามที่ระบุไว้ก่อนหน้านี้ จริงๆ แล้วคุณมีความยืดหยุ่นมากเมื่อพูดถึงงานสร้างเกือบทั้งหมด ฉันได้ตัดและวางสินค้าบางรายการออกจากไซต์ช็อปปิ้งออนไลน์ของ Amazon เพื่อเป็นภาพประกอบเท่านั้น ไม่ใช่เป็นคำแนะนำด้านอุปทาน แบตเตอรี่ 18650 สามารถมีแถบบัดกรีโดยตรงสำหรับสายไฟ หรือคุณสามารถซื้อประเภท "มาตรฐาน" และที่ใส่แบตเตอรี่ (อย่างที่ฉันทำ) เพื่อความสะดวกในการประกอบ

คุณจะต้องใช้กาว (แนะนำให้ใช้อีพ็อกซี่ 2 ส่วน), น็อตและสลักเกลียว M4 4 อัน

คุณอาจมีซัพพลายเออร์ที่สะดวกกว่าและ/หรือถูกกว่า ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับสถานที่ตั้งของคุณ ถ้าคุณไม่เร่งรีบสำหรับส่วนประกอบ AliExpress สัญญาว่าจะลดสินค้าบางรายการลงอย่างมากหากไม่ใช่รายการหลักทั้งหมด

ขั้นตอนที่ 3: บิวด์อิเล็กทรอนิกส์ & อัปโหลดเฟิร์มแวร์

แผนผังเผยให้เห็น "ESP8266 มาตรฐาน" ที่ค่อนข้างเรียบง่ายโดยไม่มี "เซอร์ไพรส์" ซึ่งประกอบด้วยไมโครคอนโทรลเลอร์และชุดอุปกรณ์อินพุต (เซ็นเซอร์อุณหภูมิ 2 x DS18B20, 1 x BME280 เซ็นเซอร์สิ่งแวดล้อม, 1 x PCF8574 IO expander, 2 x ปุ่มกดและ การรวมแบตเตอรี่ / การชาร์จ / แผงโซลาร์เซลล์

ESP8266 การกำหนดพิน

• GPIO0 - ปุ่มเริ่ม AP
• GPIO2 - ไม่ได้ใช้
• GPIO4 - I2C - SCL
• GPIO5 - I2C - SDA
• GPIO12 - DS18B20 ข้อมูล
• GPIO13 - ทดสอบ - ไม่ได้ใช้
• GPIO14 - ไม่ได้ใช้
• GPIO16 - หลับลึกตื่น
• ADC - แรงดันแผงโซลาร์เซลล์

การกำหนดพิน PCF8574

• P0 - กราฟแท่งไฟ LED 1 - อุณหภูมิต่ำสุด
• P1 - LED bargraph 2 - อุณหภูมิต่ำสุด + 1'C
• P2 - LED bargraph 3 - อุณหภูมิต่ำสุด + 2'C
• P3 - LED bargraph 4 - อุณหภูมิต่ำสุด + 3'C
• P4 - LED bargraph 5 - อุณหภูมิต่ำสุด + 4'C
• P5 - LED bargraph 6 - อุณหภูมิต่ำสุด + 5'C
• P6 - LED bargraph 7 - อุณหภูมิต่ำสุด + 6'C
• P7 - LED bargraph 8 - อุณหภูมิต่ำสุด + 7'C

กำลังอัปโหลดเฟิร์มแวร์

สำเนาของซอร์สโค้ดเฟิร์มแวร์จะรวมอยู่ในส่วนการดาวน์โหลด มีการเขียนโค้ดสำหรับ Arduino IDE เวอร์ชัน 1.8.13 โดยมีส่วนเพิ่มเติมดังต่อไปนี้ ….

• ESP8266 Board Manager (เวอร์ชั่น 2.4.2)
• ห้องสมุด OneWire
• ห้องสมุดอุณหภูมิดัลลาส
• ห้องสมุด EEPROM
• ห้องสมุดอดาฟรุต BMP085
• ห้องสมุด PubSubClient
• ห้องสมุดสาย

ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณเลือกอัตราบอดที่ถูกต้องบนจอภาพแบบอนุกรม (115200) และบอร์ดที่ถูกต้องขึ้นอยู่กับรุ่นของชิป ESP8266 ที่คุณใช้อยู่)

หากคุณต้องการคำแนะนำเพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีตั้งค่า Arduino IDE ให้อ้างอิงกับคำสั่งสองคำสั่งก่อนหน้าของฉัน ทั้งสองมีคำแนะนำในการตั้งค่าที่กว้างขวาง และยังมีแหล่งข้อมูลออนไลน์อีกมากมายที่พร้อมใช้งาน หากทุกอย่างล้มเหลว โพสต์ข้อความถึงฉัน

ฉันได้รวมไว้ในตัวเชื่อมต่อสำหรับสายพอร์ตอนุกรม (TxD, RxD & 0V) สำหรับการเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์ของคุณโดยใช้ตัวแปลง FTDI USB เป็น TTL มาตรฐานและปุ่มกดสองปุ่มช่วยให้คุณสามารถจ่ายไฟให้กับ ESP8266 ในการเขียนโปรแกรมแฟลช โหมด. (เปิดเครื่องโดยกดปุ่ม Reset และ Start AP ทั้งสองปุ่ม ปล่อยปุ่ม Reset ขณะที่ยังกดปุ่ม Start AP ค้างไว้ จากนั้นปล่อยปุ่ม Start AP)

หมายเหตุเพิ่มเติม

1. การเชื่อมต่อด้วยปุ่มกด แหล่งจ่ายไฟ เซ็นเซอร์อุณหภูมิ DS18B20 สามารถนำออกไปยังหมุดส่วนหัวมาตรฐาน 0.1" เพื่อการเชื่อมต่อ IO ที่ง่ายดาย
2. ควรติดตั้งตัวเก็บประจุแบบอิเล็กโทรไลต์ 100 uF (C4) และตัวเก็บประจุเซรามิก 100 nF (C6) ให้ชิดกับหมุดจ่ายไฟของ ESP8266 มากที่สุด
3. ควรติดตั้งตัวเก็บประจุเซรามิก 100nF (C5) ให้ใกล้กับหมุดจ่ายไฟของ PCF8574 มากที่สุด
4. รูปที่ 10 แสดงแผนผังการเดินสายทั้งหมด - คุณสามารถสร้างส่วนประกอบทั้งหมดบนบอร์ดเดียวหรือแบ่งออกเป็น 2 แผงโดยใช้ทรานซิสเตอร์ PCF8574, 8 x 2N3906 (Q1 ถึง Q8), ตัวต้านทาน 16 x (R3 ถึง 14, R19 ถึง 22), C5 บน "LED bargraph board) และส่วนที่เหลือใน "Controller board" (นี่คือสิ่งที่ฉันทำ)

ขั้นตอนที่ 4: การใช้สิ่งที่ส่งมาด้วยการพิมพ์ 3 มิติที่ให้มา

ทางเลือกของที่อยู่อาศัยมีความยืดหยุ่นขึ้นอยู่กับความชอบและความต้องการในการติดตั้งของคุณ ฉันพิมพ์ 3D ตัวเรือน ABS เพื่อให้เหมาะกับการติดตั้งของฉันเอง และรวมไว้เพื่อผลิตซ้ำหรือใช้เป็น "แรงบันดาลใจ" สำหรับการก่อสร้างของคุณเอง ไฟล์ STL จากส่วนดาวน์โหลดสามารถพิมพ์ได้ที่ความละเอียด 0.2 มม. หากคุณไม่ได้เป็นเจ้าของเครื่องพิมพ์ 3D และไม่มีเพื่อนด้วย มีบริษัทการพิมพ์ 3 มิติเชิงพาณิชย์จำนวนมากที่พร้อมจะให้บริการในราคาที่ไม่แพงสำหรับคุณ

รายการพิมพ์แต่ละรายการคือ:

• ก. ฐานสิ่งที่แนบมา
• B. ฝาครอบตู้
• ค. ข้อเข่า
• D. อะแดปเตอร์เมาท์สนับมือของตู้
• E. ที่ยึดเซ็นเซอร์อากาศ
• F. ใส่ตัวกั้นสายเคเบิลเซ็นเซอร์
• G. 2 x คัน (ความยาวสั้นและยาว - ช่วยให้ความยาวของชุดติดตั้งโดยรวมมีความหลากหลาย)
• H. ฝายฝาครอบอะแดปเตอร์
• J. ฝายฝาครอบอะแดปเตอร์ด้านล่าง

จำเป็นต้องใช้สลักเกลียวและน็อตเกลียว 4 x M4

หมายเหตุ

1. ในกรณีที่ติดกาว ผมขอแนะนำให้ใช้อีพอกซีเรซินสองส่วนหรือกาวที่ทนต่อสภาพอากาศที่เหมาะสม
2. กาวแผงโซลาร์เซลล์เข้ากับฝา B และใช้ซิลิโคนเคลือบหลุมร่องฟันด้านในของฝาครอบเพื่อป้องกันไม่ให้น้ำเข้าที่หน้าเชื่อม
3. ส่วน E ติดอยู่กับส่วน E ที่จุดใดก็ได้เพื่อติดตั้งเซ็นเซอร์อากาศ เซ็นเซอร์อากาศทั้งหมดต้องอยู่ใต้ฐานเคสเมื่อมองจากแสงแดดโดยตรง (อ้างอิงรูปที่ 5A)
4. ส่วน F และ D ควรติดกาวเข้ากับฐานของส่วนที่แนบ E ด้วย
5. การประกอบสนับมือสำหรับยึด (G, C & G) จะพอดีกันโดยเป็นแบบกดและเมื่อรูทะลุอยู่ในแนวเดียวกัน สามารถยึดได้โดยใช้สลักเกลียวและแหวนรองเกลียว M4 2 ตัว (อย่าขันจนกว่าจะประกอบชุดสมบูรณ์และระบุทิศทางที่ต้องการ - อย่าขันแน่นเกินไปเพื่อป้องกันการแตกร้าวของข้อต่อพลาสติก) ตัดสลักเกลียวให้มีความยาวที่เหมาะสมหากต้องการ
6. ติดตั้งชิ้นส่วน H&J บนแผ่นปิดฝาหม้อน้ำที่ดัดแปลง ณ จุดที่ไม่มีความเสี่ยงจากการรบกวนทางกายภาพหรือความเครียดจากสายรัดฝาครอบสระ ฯลฯ (อ้างอิงรูปที่ 5 C, E & F) หากฝาครอบแผ่นฝาย้อยมีพื้นผิวโค้ง ผมขอแนะนำให้คุณใช้ซิลิโคนเคลือบหลุมร่องฟันหรืออีพ็อกซี่เพื่อยึดส่วน J กับด้านล่างของฝาฝายเพิ่มเติม
7. ตอนนี้สามารถติดตั้งชุดประกอบตู้บนแผ่นปิดฝาย้อยได้โดยใช้ชุดประกอบข้อนิ้ว (2xG & C) การประกอบสนับมือนี้เป็นแบบ PUSH ที่แน่นพอดีกับฐานของตัวเครื่องและฝาครอบแผ่นฝาย ซึ่งช่วยให้ถอดตัวเครื่องออกได้ง่ายสำหรับการจัดเก็บและ/หรือการบำรุงรักษาในฤดูหนาว อย่าติดกาวนี้เข้าที่ อ้างอิงรูป 5D
8. รูปที่ 4 แสดงโครงร่างแต่ละส่วนและวิธีที่ประกอบเข้าด้วยกัน สำหรับการติดตั้ง ฉันได้เจาะรูบนฝาฝายฝายเพื่อให้มีจุดยึดสำหรับข้อนิ้วสำหรับยึด (ซึ่งให้ความเป็นไปได้ในการปรับ 3 มิติสำหรับตัวเรือนที่สัมพันธ์กับจุดยึด)

ขั้นตอนที่ 5: การกำหนดค่าเซิร์ฟเวอร์ (จุดเข้าใช้งาน)

การตั้งค่าผู้ใช้จอภาพทั้งหมดจะถูกเก็บไว้ใน EEPROM และสามารถตรวจสอบและเปลี่ยนแปลงได้ผ่านเว็บเซิร์ฟเวอร์ในตัวที่สามารถเข้าถึงได้เมื่อจอภาพเข้าสู่โหมดจุดเข้าใช้งาน (AP)

ในการดำเนินการนี้ ผู้ใช้ต้องกดและปล่อยปุ่ม RESET ก่อน จากนั้นทันทีหลังจากปล่อย ให้กดปุ่ม CONFIGURATION ที่สองค้างไว้เป็นเวลา 1 ถึง 3 วินาที เมื่อปล่อยปุ่มการกำหนดค่า หากติดตั้งไว้ ไฟ LED ทางเลือกแต่ละดวงบนกราฟแท่งจะสว่างเป็นเวลาสองสามวินาที ในขณะเดียวกัน AP จะเริ่มทำงาน

หากคุณเปิดการตั้งค่าเครือข่าย WiFi บนคอมพิวเตอร์หรือโทรศัพท์มือถือ คุณจะเห็น AP SSID ปรากฏในรายการเครือข่ายที่พร้อมใช้งาน หากนี่เป็นครั้งแรกที่คุณเริ่มต้น AP จะปรากฏเป็น HHHHHHHHHHHHHHHHHHHH - Setup (ชื่อเริ่มต้น) มิฉะนั้น จะเป็นชื่อที่คุณกำหนดให้กับ AP ในการตั้งค่า WiFi ตามด้วย "-Setup"

เลือก SSID และป้อนรหัสผ่าน (ค่าเริ่มต้นคือ "รหัสผ่าน" โดยไม่มีเครื่องหมายอัญประกาศ เว้นแต่คุณจะตั้งค่าเป็นอย่างอื่น

คอมพิวเตอร์/โทรศัพท์มือถือของคุณจะเชื่อมต่อกับ AP ตอนนี้เปิดเว็บเบราว์เซอร์ที่คุณชื่นชอบแล้วป้อน 192.168.8.200 ในช่องที่อยู่ URL

เบราว์เซอร์ของคุณจะเปิดขึ้นที่หน้าหลักของเว็บเซิร์ฟเวอร์การกำหนดค่า - ดูรูปที่ 6

ที่นี่คุณจะสามารถอ่านค่าที่วัดได้ในปัจจุบันและปุ่มต่างๆ ไปยังหน้าการตั้งค่า WiFi และอุปกรณ์อื่นๆ ปุ่มด้านล่างเป็นสิ่งสุดท้ายที่คุณกดเมื่อคุณเปลี่ยนพารามิเตอร์ทั้งหมดที่คุณต้องการ (หากคุณไม่กด จอภาพจะยังคงเปิดอยู่และแบตเตอรี่หมดอย่างต่อเนื่อง ….

รูปที่ 7

นี่คือหน้าการตั้งค่า WiFi & MQTT คุณจะสามารถเห็นเครือข่ายที่จัดเก็บไว้ในปัจจุบันและรายละเอียด MQTT รวมถึงเครือข่ายที่มีอยู่ทั้งหมดภายในขอบเขตของการตรวจสอบ รวมถึงเครือข่ายที่คุณต้องการเชื่อมต่อด้วย

การตั้งค่า Wifi

ฟิลด์ A & B อนุญาตให้คุณป้อน SSID เครือข่ายที่จำเป็นและรายละเอียดรหัสผ่าน C คือชื่อที่คุณต้องการตั้งให้อุปกรณ์ของคุณ และนี่จะเป็นชื่อของ AP SSID ในครั้งต่อไปที่คุณเริ่มใช้งาน สุดท้ายฟิลด์ D คือรหัสผ่านที่ต้องการให้ AP

การตั้งค่า MQTT

ที่นี่ คุณจะตั้งชื่อของโบรกเกอร์ MQTT (E) ที่คุณใช้อยู่ และที่สำคัญที่สุด ไม่ว่าโบรกเกอร์ MQTT เป็นโบรกเกอร์บนคลาวด์หรือโบรกเกอร์ในพื้นที่ (เช่น Raspberry Pi) ที่เชื่อมต่อกับ WiFi ในครัวเรือน

หากคุณเคยเลือกโบรกเกอร์บนระบบคลาวด์ คุณจะเห็นช่องเพิ่มเติมสองช่องสำหรับการป้อนชื่อผู้ใช้และรหัสผ่านสำหรับนายหน้า

โปรดทราบว่าหากคุณเว้นฟิลด์ใดๆ ว่างไว้ ฟิลด์นั้นจะไม่ได้รับการอัปเดต ซึ่งจะทำให้คุณสามารถอัปเดตการตั้งค่าบางส่วนได้โดยไม่ต้องป้อนฟิลด์ทั้งหมด

ที่อยู่เริ่มต้นในบิลด์แรกคือ ชื่อโบรกเกอร์คือ MQTT-Server และเชื่อมต่อในเครื่อง

รูปที่ 8

นี่แสดงส่วนที่เหลือของหน้าการตั้งค่าอุปกรณ์ที่เข้าถึงได้โดยปุ่ม "การตั้งค่าอุปกรณ์" ในหน้าหลัก

มี 2 รูปแบบขึ้นอยู่กับว่าตั้งค่า MQTT เป็น "HAS HouseNode Compatible" หรือหัวข้อ Single/Compact

มี HouseNode ที่เข้ากันได้

สิ่งนี้สั่งให้จอภาพจัดรูปแบบข้อมูล MQTT เพื่อให้การวัดข้อมูลสามารถแสดงบนหนึ่งในหน้าจอ OLED แบบเลื่อนที่แสดงบน Housenodes ไม่เกิน 5 รายการที่อธิบายไว้ใน "Multi-purpose-Room-Lighting and Appliance Controller" ที่สอนได้ก่อนหน้านี้ (ดูส่วนแนะนำการเปิดสำหรับรูปภาพของข้อมูลที่แสดง Housenode สิ่งนี้อธิบายเพิ่มเติมในลิงก์ Instructable (อัปเดตเมื่อเดือนพฤศจิกายน 2020)

คุณจะต้องป้อนชื่อโฮสต์ของ HouseNode ที่คุณต้องการส่งข้อมูลการวัดไปที่ (ฟิลด์ B)

ฟิลด์ C คือหมายเลขหน้าจอที่คุณต้องการแสดงข้อมูล (สิ่งนี้จะสมเหตุสมผลเมื่อคุณอ่านคำแนะนำของคอนโทรลเลอร์!

ฟิลด์ A เป็นการเปิด/ปิดใช้งานอย่างง่ายสำหรับ data fram นี้ - หากปิดใช้งาน ข้อมูลจะไม่ถูกส่ง

การดำเนินการนี้ซ้ำกันสำหรับ HouseNodes สูงสุด 5 รายการ ช่วยให้คุณส่งข้อมูลเดียวกันไปยังจอแสดงผล Controller แบบกระจายได้มากถึง 5 รายการในครัวเรือนของคุณ

หัวข้อเดียว

การวัดค่ามอนิเตอร์แต่ละรายการจะถูกส่งเป็นข้อความ MQTT แยกกันโดยใช้หัวข้อ "Pool/WaterTemp", "Pool/AirTemp" และ "Pool/BaroPress" วิธีนี้ช่วยให้คุณเลือกพารามิเตอร์ที่อุปกรณ์หลักการสมัครรับข้อมูล MQTT ของคุณต้องการอ่านโดยตรงได้อย่างง่ายดาย แทนที่จะรวมทุกอย่างไว้ในหัวข้อ Compact และแยกสิ่งที่คุณต้องการใช้

หัวข้อกระชับ

การวัดทั้งสามแบบรวมกันเป็นหัวข้อเดียวที่เข้ากันได้กับ Home Assitant หากอุปกรณ์ MQTT ที่สมัครใช้งานของคุณชอบรูปแบบ: Pool/{"WaterTemp":XX. X, "AirTemp":YY. Y, "BaraPress":ZZZZ. Z} โดยที่ XX X, YY. Y และ ZZZZ. Z คืออุณหภูมิของน้ำที่วัดได้ ('C), อุณหภูมิของอากาศ ('C) และความดันบรรยากาศ (mB)

นอกจากนี้ ในหน้านี้ คุณสามารถเลือกได้ว่าจะให้ปิดไฟ LED กราฟแท่งในเวลากลางคืนหรือไม่ (แนะนำ) เพื่อประหยัดการใช้แบตเตอรี่ที่ไม่จำเป็น สิ่งนี้กำหนดโดยระดับแสงที่วัดได้ (LL) ของแผงโซลาร์เซลล์และแสดงโดยการวัดจาก 0% (มืด) ถึง 100% (สว่าง) คุณสามารถตั้งค่าขีดจำกัดระหว่าง 1 ถึง 99% เพื่อกำหนดขีดจำกัดแสงที่ LED จะถูกปิดใช้งาน 0% จะปิดการใช้งานกราฟแท่งอย่างถาวรและ 100% จะตรวจสอบให้แน่ใจว่าเปิดตลอดเวลา

คุณยังสามารถตั้งค่าช่วงเวลาระหว่างการส่งข้อมูลระหว่างช่วง 1 ถึง 60 นาที ยิ่งช่วงห่างนานขึ้นเท่าใด การจัดการพลังงานก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น และคุณควรจำไว้ว่าอุณหภูมิของสระไม่ใช่การวัดที่เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว หมายความว่าช่วงเวลาระหว่าง 30 ถึง 60 นาทีน่าจะใช้ได้

คุณอาจสังเกตเห็นว่าในครั้งแรกหลังจากการสร้างครั้งแรกที่เซ็นเซอร์อากาศ (สายสั้น) ของคุณจะแสดงบนหน้าจอเป็นอุณหภูมิของน้ำและในทางกลับกัน! (ทดสอบโดยถือเซ็นเซอร์ไว้ในมือและ/หรือวางเซ็นเซอร์ลงในถ้วยน้ำร้อนหรือน้ำเย็น) หากเป็นกรณีนี้ กล่องข้อมูล "ที่อยู่ดัชนีพูลและที่อยู่ทางอากาศ DS18B20" จะทำให้คุณสามารถย้อนกลับหมายเลขดัชนี (0 หรือ 1) ของเซ็นเซอร์ได้ คุณจะต้องอัปโหลดการตั้งค่าและรีบูตอุปกรณ์ก่อนที่ที่อยู่ของเซ็นเซอร์จะกำหนด ถูกต้อง

สุดท้ายและที่สำคัญที่สุด จำไว้ว่าในหน้าใด ๆ ที่คุณเปลี่ยนค่า คุณต้องกดปุ่ม "อัปโหลดการตั้งค่าใหม่ไปยังอุปกรณ์" มิฉะนั้น Monitor จะไม่อัปเดตหน่วยความจำ EEPROM!

หากคุณพอใจกับการเปลี่ยนแปลงการตั้งค่าทั้งหมด ในการออกจาก AP และเปลี่ยนกลับเป็นโหมดจอภาพปกติ - กดปุ่มด้านล่างในหน้าหลักของ AP หากคุณไม่กด จอภาพจะยังคงเปิดอยู่และแบตเตอรี่หมดอย่างต่อเนื่อง ….

ขั้นตอนที่ 6: ข้อมูลเพิ่มเติมเล็กน้อยเกี่ยวกับการใช้ Pool Monitor ด้วย HAS Lighting and Appliance Controller

Pool Monitor ได้รับการออกแบบให้เป็นส่วนประกอบเดียวในระบบ Home Automation System (HAS) ที่ใช้ MQTT ของคุณเอง ฉันได้กล่าวถึงหลายครั้งแล้วว่า แต่เดิมได้รับการออกแบบให้เป็นสมาชิกของ HAS ของฉันเองโดยใช้ 2 Instructables ที่เผยแพร่ก่อนหน้านี้ของฉัน (Multi-purpose-Room-Lighting and Appliance Controller และ Smart Data- Logging Geyser Controller) การออกแบบทั้งสองใช้แนวทางร่วมกันในการกำหนดค่าโดยใช้เว็บเซิร์ฟเวอร์แบบบูรณาการที่คล้ายคลึงกัน เพื่อให้มั่นใจว่าส่วนต่อประสานผู้ใช้ที่สอดคล้องและสะดวกสบายทั่วทั้งแพลตฟอร์ม

เดิมคำแนะนำทั้งสองนี้ได้รับการพัฒนาให้เป็นโมดูลแบบสแตนด์อโลน แต่ในการอัปเกรดล่าสุด ฉันได้แนะนำการสื่อสาร MQTT ในแต่ละส่วนเพื่อให้เซ็นเซอร์ดาวเทียม (เรียกว่า SensorNodes) เชื่อมโยงกับตัวควบคุมอย่างน้อยหนึ่งตัว (รู้จักในชื่อ HouseNodes) การใช้งานหลักของวันนี้คือการเพิ่มจอแสดงผล OLED ที่สวยงามให้กับ Multi-purpose -Room-Lighting and Appliance Controller และอนุญาตให้คอนโทรลเลอร์ที่เปิดใช้งานใด ๆ แสดงข้อมูล SensorNode ทั้งหมดเป็นประจำบนจอแสดงผล OLED ในพื้นที่ - ภาพแรกด้านบนเป็นของ สามหน้าจอของ HouseNode ที่เลื่อนดูและแสดงข้อมูลจากตัวเอง ตัวควบคุม Geyser และ Pool Monitor ทำให้สามารถแสดงข้อมูลที่จับได้ทั้งหมดในตำแหน่งที่สะดวกในบ้าน

เนื่องจาก SensorNode หรือ HouseNode ใดๆ สามารถส่งข้อมูลผ่าน MQTT ได้ ซึ่งช่วยให้สามารถแสดงผลจุดวัด HAS ที่เป็นอิสระได้มากถึง 8 จุด หรือโหนดใดๆ ก็สามารถรวมเข้ากับระบบ MQTT ของคุณได้อย่างง่ายดาย และมีเพื่อนคนหนึ่งได้รวมตัวควบคุมไกเซอร์ไว้ใน Home Assistant HAS แล้ว

SensorNodes อื่น ๆ ที่กำลังพัฒนาในปัจจุบันคือ:

• เซ็นเซอร์ตรวจจับความเคลื่อนไหว PIR
• เซ็นเซอร์เตือนลำแสงอินฟราเรด
• ไซเรนเตือนภัยและโหนดควบคุมหลอดไฟ
• แผงควบคุมนาฬิกาปลุก
• รีโมทคอนโทรลแบบใช้มือถือ
• หน่วยแสดงผลเท่านั้น

หน่วยเหล่านี้จะได้รับการปล่อยตัวเป็น Instructables หลายเดือนหลังจากที่พวกเขาทำงานในบ้านของฉันได้สำเร็จ

ขั้นตอนที่ 7: ดาวน์โหลด

ไฟล์ต่อไปนี้สามารถดาวน์โหลดได้….

1. ไฟล์ซอร์สโค้ดที่เข้ากันได้กับ Arduino IDE (Pool_Temperature_MQTT_1V2.ino) ดาวน์โหลดไฟล์นี้และวางไฟล์ในไดเร็กทอรีย่อยของไดเร็กทอรี Arduino Sketches ชื่อ "Pool_Temperature_MQTT_1V2.
2. ไฟล์ STL แต่ละรายการสำหรับรายการที่พิมพ์ 3 มิติ (*. STL) ทั้งหมดที่ถูกบีบอัดเป็นไฟล์เดียว Pool_Monitor_Enclosure.txt ดาวน์โหลดไฟล์ จากนั้นเปลี่ยนชื่อนามสกุลไฟล์จาก txt เป็น zip จากนั้นแตกไฟล์. STL ที่ต้องการ ฉันพิมพ์ที่ความละเอียด 0.2 มม. ในไฟล์ 20% โดยใช้เส้นใย ABS โดยใช้เครื่องพิมพ์ Tiertime Upbox+ 3D
3. ฉันได้รวมชุดของไฟล์ jpeg (FiguresJPEG.txt) ที่ครอบคลุมตัวเลขทั้งหมดที่ใช้ในคำแนะนำนี้ เพื่อให้คุณได้หากจำเป็นต้องพิมพ์แยกกันในขนาดที่เป็นประโยชน์กับคุณมากขึ้น ดาวน์โหลดไฟล์ จากนั้นเปลี่ยนชื่อนามสกุลไฟล์จาก txt เป็น zip จากนั้นแตกไฟล์ jpeg ที่ต้องการ