Crocodile Solar Pool Sensor: 7 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

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

คำแนะนำนี้แสดงวิธีสร้างเซ็นเซอร์สระว่ายน้ำที่ค่อนข้างพิเศษเพื่อวัดอุณหภูมิของสระและส่งผ่าน WiFi ไปยังแอพ Blynk และไปยังนายหน้า MQTT ฉันเรียกมันว่า "Crocodile Solar Pool Sensor" ซึ่งใช้สภาพแวดล้อมการเขียนโปรแกรม Arduino และบอร์ด ESP8266 (Wemos D1 mini pro)

โครงการนี้มีความพิเศษอย่างไร?

• หน้าตาก็ดีมาก
• เป็นอิสระจากแหล่งพลังงานอย่างสมบูรณ์ (แผงโซลาร์เซลล์ป้อนแบตเตอรี่ LiPo)
• เซ็นเซอร์เชื่อมต่อ WiFi ESP8266 พลังงานต่ำ
• เซ็นเซอร์อุณหภูมิค่อนข้างแม่นยำสูง
• การส่งข้อมูลอุณหภูมิและแรงดันไฟฟ้าไปยัง Blynk APP สำหรับโทรศัพท์มือถือของคุณ
• ส่งการประทับเวลา "อัปเดตล่าสุด" ไปยัง Blynk APP. ด้วย
• การส่งข้อมูลอุณหภูมิและแรงดันไฟฟ้าไปยังโบรกเกอร์ MQTT
• เซลเซียสและฟาเรนไฮต์สลับได้
• สามารถตั้งโปรแกรมใหม่ได้

ระดับความสามารถของคุณ: ระดับกลางถึงประสบการณ์

เสบียง

สำหรับงานสร้างนี้ คุณจะต้องทราบวิธีการทำงาน:

• Arduino IDE (สภาพแวดล้อมการเขียนโปรแกรม)
• หัวแร้ง
• สว่าน
• มีดคม
• กาวอีพ็อกซี่
• กาวร้อน
• โฟมสเปรย์อุตสาหกรรม
• สีสเปรย์

ขั้นตอนที่ 1: ส่วนประกอบที่จำเป็น

สิ่งเหล่านี้จำเป็นสำหรับการสร้างเซ็นเซอร์สระว่ายน้ำที่ดี:

• หัวจระเข้ (พลาสติกโฟม) พบได้ที่นี่: Amazon: Crocodile Head
• หรืออีกทางหนึ่ง: เปลือกเรือ (Aliexpress) โปรดดูขั้นตอนที่ 6 สำหรับสิ่งนี้
• ESP8266 Wemos D1 mini pro: (AliExpress)
• แผงโซลาร์เซลล์ 0.25W 45x45mm: (Aliexpress)
• **แก้ไขหลังจากใช้งานไปหนึ่งปี: ฉันขอแนะนำอย่างยิ่งให้ใช้แบตเตอรี่ที่แรงกว่า เช่น 18650 (ตัวอย่าง: Aliexpress)
• โมดูลเครื่องชาร์จแบตเตอรี่ TP4056: (Aliexpress)
• เซ็นเซอร์อุณหภูมิกันน้ำ DS 18b20: (Aliexpress)
• สาย 22 AWG (Aliexpress)
• ต้นแบบ PCB board 5x7cm (Aliexpress)
• ตัวต้านทาน 220 โอห์มและ 4.7 กิโลโอห์ม
• สาย USB แบบสั้นเป็น MicroUSB

นอกจากนี้:

• ฉนวนโฟมกันรอย @ ตลาด DIY หรือที่นี่: (Amazon)
• สีกันน้ำ @ ตลาด DIY หรือที่นี่: (Amazon)
• ฟิลเลอร์ ไพรเมอร์ สเปรย์ @ DIY market หรือที่นี่: (Amazon)
• อีพ็อกซี่เหลวสำหรับเคลือบกันน้ำ @ DIY market
• กาวร้อน

คุณอาจต้องใช้เครื่องพิมพ์ 3D เพื่อพิมพ์ฝาครอบกันน้ำสำหรับพอร์ต USB

ขั้นตอนที่ 2: อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

ฉันคิดว่ามันง่ายที่สุดที่จะเริ่มต้นด้วย PCB ต้นแบบสากล DIY บางตัว และฉันพบว่าขนาด 5x7 ซม. นั้นสมบูรณ์แบบสำหรับจุดประสงค์นี้

ขั้นตอนการสร้าง:

1. เตรียม D1 mini pro เพื่อใช้เสาอากาศภายนอก:

   1. Unsolder 0 โอห์มต้านทานถัดจากเสาอากาศเซรามิก
   2. หมุนตัวต้านทาน 0 โอห์มลงและประสานการเชื่อมต่อกับเสาอากาศภายนอก (พบคำอธิบายที่ดีที่นี่ - ขั้นตอนที่ 5)
2. วางชิ้นส่วนและกำหนดเลย์เอาต์บน PCB ต้นแบบก่อนเริ่มบัดกรี
3. ประสานหมุดเข้ากับ D1 mini pro
4. ประสานหมุดขัดแย้งกับบอร์ดต้นแบบ
5. บัดกรีหมุดสำหรับบอร์ดชาร์จกับ PCB ต้นแบบ
6. ประสานบอร์ดชาร์จเข้ากับหมุด
7. ตัดสายเซ็นเซอร์อุณหภูมิให้มีความยาว 20 ซม.
8. โปรดดูภาพด้านบนสำหรับการเชื่อมต่อเซ็นเซอร์อุณหภูมิ
9. บัดกรีสายเคเบิลเข้ากับแผงโซลาร์เซลล์
10. อย่าเพิ่งบัดกรีสายเคเบิลแผงโซลาร์เซลล์เข้ากับบอร์ด - ต้องติดกาวที่หัวจระเข้ก่อน
11. ทำตามสคีมา Fritzing ด้านบนเพื่อประสานการเชื่อมต่อที่เหลือทั้งหมดกับ PCB
12. เมื่อส่วนประกอบทั้งหมดเชื่อมต่อและบัดกรีแล้ว ให้ใช้กาวร้อนเพื่อยึดแบตเตอรี่ โปรดทราบ: ในการทำให้ ESP8266 เข้าสู่โหมดสลีป จำเป็นต้องเชื่อมต่อพิน D1 กับพิน RST บางครั้ง D1 mini pro อาจทำให้เกิดปัญหากับพอร์ตอนุกรมหากเชื่อมต่อพอร์ต D0 และ RST อันที่ฉันใช้ (ดูลิงค์ Aliexpress ด้านบน) ไม่มีปัญหานี้ หากคุณกำลังประสบปัญหานี้ คุณอาจต้องใช้จัมเปอร์หรือสวิตช์เพื่อยกเลิกการเชื่อมต่อพินทั้งสองเพื่ออัปโหลดรหัสใหม่ แต่ (!) จากนั้นคุณจะไม่มีโอกาสตั้งโปรแกรมใหม่เมื่อปิดผนึกหัวจระเข้แล้ว ในกรณีนี้คุณไม่จำเป็นต้องนำพอร์ต USB ออกไปด้านนอก (เช่น เจาะรูที่สาม)

ขั้นตอนที่ 3: ฮาร์ดแวร์ ตอนที่ 1 (การเตรียมหัวจระเข้)

ในขั้นตอนนี้ เราเตรียมด้านหลังของหัวจระเข้เพื่อให้มีพื้นที่เพียงพอสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ และเรากำลังเจาะรูสำหรับเสาอากาศ แผงโซลาร์เซลล์ และพอร์ต USB ฉันวางแผนโครงการก่อนโดยไม่มีพอร์ต USB แต่แล้วฉันคิดว่าคงเป็นไปไม่ได้ที่ฉันจะทำการอัปเดตซอฟต์แวร์บางอย่างเมื่อจระเข้ถูกผนึกอีกครั้ง ดังนั้นฉันจึงตัดสินใจใช้สาย USB แบบสั้น micro-USB เข้ากับ USB เพื่อให้สามารถเข้าถึงบอร์ด ESP8266 ได้จากภายนอก ขั้นตอนถัดไปที่ต้องทำ:

• ใช้มีดคมตัดส่วนที่แข็งกว่า 7x5 ซม. (ขนาดของบอร์ดต้นแบบของคุณ) ออกจากพื้นผิวแข็งเล็กน้อย
• ใช้ช้อนตักฟองนุ่มๆ ออกจากด้านใน
• เพียงให้แน่ใจว่าคุณมีพื้นที่เพียงพอสำหรับสายเคเบิลและบอร์ดของคุณ
• ลองใช้ดูว่าพอดีหรือไม่และยังมีที่ว่างให้ปิดในภายหลัง

ตอนนี้เจาะหัวสองหรือสามรู:

• สำหรับแผงโซลาร์เซลล์
• สำหรับเสาอากาศ
• (อุปกรณ์เสริม) สำหรับพอร์ต USB สำหรับการตั้งโปรแกรมในภายหลัง

ใช้อีพ็อกซี่ 2 ส่วนผสม (5 นาที) เพื่อกาวและปิดรูเหล่านี้อีกครั้ง ใช้กาวอีพ็อกซี่เพียงพอ! ตรวจสอบให้แน่ใจว่าหลังจากนั้นจะกันน้ำได้!

1. กาวสายแผงโซลาร์เซลล์เข้ากับหัวและปิดรูให้เรียบร้อย
2. กาวแผงโซล่าเซลล์ระหว่างตา
3. กาวซ็อกเก็ตเสาอากาศเข้ากับหัวและปิดรูให้เรียบร้อย
4. กาวปลั๊ก USB และปิดผนึกรูอย่างถูกต้อง

เพื่อหลีกเลี่ยงน้ำที่ก่อให้เกิดการกัดกร่อนต่อพอร์ต USB ฉันจึงพิมพ์ฝาครอบป้องกันเล็กน้อย

ขั้นตอนที่ 4: ซอฟต์แวร์

คุณต้องมีสภาพแวดล้อม Arduino ที่ทำงานอยู่ ถ้าไม่ กรุณาตรวจสอบนี้

การตั้งค่าฮาร์ดแวร์ตรงไปตรงมา (บน Mac ของฉัน):

LOLIN(WEMOS) D1 mini Pro, 80 MHz, แฟลช, 16M (14M SPIFFS), หน่วยความจำต่ำกว่า v2, ปิดใช้งาน, ไม่มี, เฉพาะ Sketch, 921600 บน /dev/cu. SLAB_USBtoUART

รับรหัส Arduino ที่นี่:รหัส Arduino ที่ Github

รหัสกำลังส่งอุณหภูมิและแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ไปที่ Blynk เพียงโหลดแอป Blynk ลงในโทรศัพท์มือถือของคุณแล้วสร้างโครงการใหม่ Blynk จะส่ง Auth Token สำหรับโครงการนี้ ป้อนโทเค็นนี้ลงในไฟล์ Settings.h การตั้งค่าเริ่มต้นจะส่ง

• อุณหภูมิเป็น VIRTUAL PIN 11
• แรงดันไฟฟ้าไปยัง VIRTUAL PIN 12
• การประทับเวลาที่อัปเดตล่าสุดเป็น VIRTUAL PIN 13

แต่มันง่ายที่จะเปลี่ยนพินเหล่านี้ในรหัส เพียงแค่เล่นกับวิดเจ็ต Blynk ทั้งหมดโดยใช้ V11, V12 และ V13 ก็สนุกดี หากคุณยังใหม่กับสิ่งนี้ โปรดอ่านคำแนะนำของ Debasish เพื่อนของฉัน - อธิบายไว้ส่วนใหญ่ใน Step19

ซอฟต์แวร์นี้ยังเตรียมให้ใช้นายหน้า MQTT

ใน Settings.h มีตัวแปรส่วนกลางที่เรียกว่า MQTT ต้องตั้งค่านี้เป็นจริงหรือเท็จขึ้นอยู่กับว่าคุณกำลังใช้ MQTT หรือไม่

ในกรณีของฉัน ฉันใช้โบรกเกอร์ MQTT (Orange PI Zero, Mosquitto, Node-Red) และแดชบอร์ดที่ข้อมูลเซ็นเซอร์ทั้งหมดของฉันมารวมกัน หากคุณเพิ่งเริ่มใช้ MQTT ให้ Google ช่วยคุณตั้งค่า

หากคุณคุ้นเคยกับ MQTT ฉันค่อนข้างมั่นใจว่าคุณจะเข้าใจรหัส

ขั้นตอนที่ 5: ฮาร์ดแวร์ส่วนที่ 2 (ปิดผนึกอีกครั้ง)

ในขั้นตอนนี้ เราจำเป็นต้องบรรจุอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมด (โหลดซอฟต์แวร์และทดสอบแล้ว) และปิดผนึกท้องจระเข้ของเราอีกครั้ง โดยส่วนตัวแล้วฉันเห็นวิธีแก้ปัญหาที่เป็นไปได้สองวิธี:

1. ใช้แก้วอะครีลิคทากาวด้วยกาวอีพ็อกซี่กันน้ำถึงพุง สำหรับสายเซ็นเซอร์อุณหภูมิ ให้ใช้ท่อร้อยสายไฟแบบกันน้ำ (ฉันเสียใจที่ไม่ได้เลือกตัวเลือกนี้ หลังจากที่ฉันเดินผ่านมา ฉันขอแนะนำวิธีนี้เป็นอย่างยิ่ง)
2. ใช้โฟมอุตสาหกรรมอุดช่องว่างอีกครั้ง แล้วใช้สีกันน้ำเพื่อปิดผนึก และปิดท้ายด้วยฟิลเลอร์และทาสี

ดังนั้นฉันจึงตัดสินใจเลือกตัวเลือกที่ 2 ขั้นตอนมีดังนี้:

1. บัดกรีสายเคเบิลแผงโซลาร์เซลล์เข้ากับบอร์ด
2. ต่อสายเสาอากาศ
3. ต่อสาย USB เข้ากับบอร์ด ESP8266 (ไม่ใช่กับบอร์ดชาร์จ)
4. บีบสายเคเบิลและบอร์ดทั้งหมดลงในรู
5. ปล่อยสายเซ็นเซอร์อุณหภูมิทิ้งไว้ 5-10 ซม.
6. ใช้โฟมอุตสาหกรรมเติมช่องว่างทั้งหมด (ระวัง - โฟมขยายตัวมาก)
7. ปล่อยให้แห้งแล้วตัดโฟมหลังจากนั้นด้วยมีดคม
8. ตอนนี้ใช้สีกันน้ำ (ใช้ซ่อมหลังคา) แล้วทาสีให้ทั่ว
9. ปล่อยให้แห้งและใช้สเปรย์พ่นสีเพื่อสร้างเปลือกแข็ง (คุณต้องทำเช่นนี้ซ้ำแล้วซ้ำอีก)
10. การแก้ไขที่สำคัญ (หลังจากแช่น้ำเป็นเวลาหลายสัปดาห์): ทาสารเคลือบสองหรือสามชั้นให้ทั่วอีพอกซีเหลวเพื่อให้เคลือบกันน้ำได้อย่างแท้จริง
11. ปล่อยให้แห้ง - เสร็จแล้ว!

ขั้นตอนที่ 6: บิลด์ทางเลือก

เนื่องจากรุ่นแรกที่มีจระเข้ยังคงเป็นที่ชื่นชอบ ฉันต้องยอมรับว่าฉันเลือกแบตเตอรี่ผิด (อ่อนเกินไป) น่าเสียดายที่ฉันไม่สามารถเปลี่ยนแบตเตอรี่ได้อีกต่อไปเพราะถูกปิดผนึกไว้ในตัว crocs

นี่คือเหตุผลที่ฉันตัดสินใจทำวิธีแก้ไขปัญหาอื่นโดยใช้เรือเป็นตัวเพื่อเข้าถึงอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และแบตเตอรี่ได้ดีขึ้นหากจำเป็น

การเปลี่ยนแปลง:

• เชลล์ (https://www.aliexpress.com/item/32891355836.html)
• แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน 18650
• เม็ดมีดที่พิมพ์ 3 มิติเพื่อยึดบอร์ดทั้งสอง (ESP8266 และโมดูลเครื่องชาร์จ)

ขั้นตอนที่ 7: ภาคผนวก: จอแสดงผล/เซ็นเซอร์เพิ่มเติม

หากคุณต้องการให้มากกว่าการแสดงข้อมูลพูลบนแอป Blynk คุณสามารถพุชไปยังโบรกเกอร์ MQTT ได้ วิธีนี้ช่วยให้คุณใช้ความเป็นไปได้อีกมากมายในการแสดงข้อมูลพูลของคุณ (หรืออื่นๆ) บนอุปกรณ์ต่างๆ หนึ่งจะเป็น Node Red Dashboard บน Raspberry Pi (ดูภาพด้านบน) หรือจอแสดงผล LED matrix หากคุณสนใจ LED Matrix โปรดค้นหารหัสที่นี่:

อีกอย่าง ฉันรวมโปรเจ็กต์นี้กับ Solar Weather Station รวมถึงพยากรณ์อากาศ Zambretti จากโครงการนี้:

แรงบันดาลใจของสถานีตรวจอากาศพลังงานแสงอาทิตย์นี้มาจาก Debasish เพื่อนชาวอินเดียของฉัน โปรดดูคำแนะนำของเขาที่นี่:

รางวัลชนะเลิศการประกวดเซนเซอร์