Sensor de piscina solar crocodilo: 7 etapas (com fotos)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:34

Este instrutível mostra como construir um sensor de piscina bastante especial, medindo a temperatura da piscina e transmitindo-o via WiFi para o aplicativo Blynk e para um corretor MQTT. Eu o chamo de "Crocodile Solar Pool Sensor". Ele usa o ambiente de programação Arduino e uma placa ESP8266 (Wemos D1 mini pro).

O que há de tão especial neste projeto?

• O visual é ótimo
• Totalmente independente de fontes de energia (o painel solar alimenta a bateria LiPo)
• Sensor de baixa potência ESP8266 conectado por WiFi
• Sensor de temperatura de alta precisão
• Transmissão de dados de temperatura e voltagem para Blynk APP para o seu celular
• Envia também um carimbo de data / hora da "última atualização" para o Blynk APP
• Transmissão de dados de temperatura e tensão para um corretor MQTT
• Celsius e Fahrenheit comutáveis
• Pode ser reprogramado

Seu nível de habilidade: intermediário a experiente

Suprimentos

Para esta construção, você precisará saber como trabalhar com:

• Arduino IDE (ambiente de programação)
• um ferro de solda
• uma broca
• uma faca afiada
• cola epóxi
• Cola quente
• espuma de spray industrial
• cor de spray

Etapa 1: componentes necessários

Essas coisas são necessárias para construir este bom sensor de piscina:

• A cabeça de crocodilo (espuma de plástico) encontrada aqui: Amazon: Crocodile Head
• OU alternativamente: Concha do barco (Aliexpress). Consulte a etapa 6 para isso.
• ESP8266 Wemos D1 mini pro: (Aliexpress)
• Painel Solar 0,25 W 45x45mm: (Aliexpress)
• ** EDITAR após um ano de uso: Eu recomendo fortemente o uso de uma bateria mais forte, como a 18650 (exemplo: Aliexpress)
• Módulo carregador de bateria TP4056: (Aliexpress)
• Sensor de temperatura à prova d'água DS 18b20: (Aliexpress)
• Fio 22 AWG (Aliexpress)
• Protótipo de placa PCB 5x7cm (Aliexpress)
• Resistores de 220 Ohm e 4,7 kOhm
• um curto cabo USB para MicroUSB

Além disso:

• Vedante de espuma isolante no mercado de bricolagem ou aqui: (Amazon)
• Tinta impermeável no mercado de bricolagem ou aqui: (Amazon)
• Spray de primer de preenchimento no mercado DIY ou aqui: (Amazon)
• Epóxi líquido para revestimento à prova d'água no mercado de bricolage
• Cola quente

Pode ser necessário usar uma impressora 3D para imprimir uma capa à prova d'água para a porta USB.

Etapa 2: Eletrônica

Achei que seria mais fácil começar com alguns desses protótipos universais de PCB DIY e descobri que um 5x7cm é perfeito para esse propósito.

Etapas de construção:

1. Prepare o D1 mini pro para usar uma antena externa:

   1. Resistor Unsolder 0 Ohm próximo à antena de cerâmica
   2. Vire o resistor de 0 Ohm para baixo e solde a conexão à antena externa (boa explicação encontrada aqui - Etapa 5)
2. Coloque as peças e decida o layout no protótipo PCB antes de começar a soldar
3. Solde os pinos no D1 mini pro
4. Solde os pinos distanciadores na placa de protótipo
5. Solde os pinos da placa do carregador no protótipo PCB
6. Solde a placa do carregador nos pinos
7. Corte o cabo do sensor de temperatura com um comprimento de 20 cm
8. Por favor, veja a imagem acima para conectar o sensor de temperatura
9. Solde o cabo ao painel solar
10. AINDA NÃO solde os cabos do painel solar à placa - eles precisam ser colados primeiro na cabeça do crocodilo
11. Siga o esquema de Fritzing acima para soldar todas as conexões restantes ao PCB
12. Assim que todos os componentes estiverem conectados e soldados, use um pouco de cola quente para fixar a bateria. Observação: Para colocar o ESP8266 em repouso, é necessário conectar o pino D1 ao pino RST. Às vezes, o D1 mini pro causa problemas com a porta serial se a porta D0 e RST estiverem conectadas. O que usei (veja o link Aliexpress acima) não teve esse problema. Se você estiver enfrentando esse problema, pode ser necessário usar um jumper ou um switch para desconectar os dois pinos e carregar o novo código. Mas (!) Então você não tem chance de reprogramar uma vez que a cabeça do crocodilo tenha sido selada. Neste caso, você também não precisa levar a porta USB para fora (por exemplo, para fazer um terceiro furo).

Etapa 3: Hardware Parte 1 (Preparação da Cabeça de Crocodilo)

Nesta etapa, preparamos a parte de trás da cabeça do crocodilo para obter espaço suficiente para os componentes eletrônicos. E estamos fazendo alguns furos para a antena, o painel solar e a porta USB. Planejei meu projeto primeiro sem a porta USB. Mas então pensei que seria impossível para mim fazer algumas atualizações de software depois que o crocodilo fosse selado novamente. Portanto, decidi usar um cabo USB curto micro-USB para USB para permitir um acesso externo à placa ESP8266. Próximas etapas a fazer:

• Use uma faca afiada para cortar um pouco mais de 7x5 cm (tamanho da placa de protótipo) da superfície dura
• Use uma colher para remover a espuma mais macia de dentro
• Apenas certifique-se de que você tenha espaço suficiente para seus cabos e sua placa
• Experimente se cabe e se ainda há algum espaço para cobri-lo mais tarde

Agora faça dois ou três furos na cabeça:

• para o painel solar
• para a antena
• (opcional) para a porta USB para permitir a programação posterior

Use epóxi de 2 componentes (5 minutos) para colar e selar esses orifícios novamente. Use cola epóxi suficiente! Depois, certifique-se de que será à prova d'água!

1. Cole o cabo do painel solar na cabeça e vede adequadamente o orifício
2. Cole o painel solar entre os olhos
3. Cole o soquete da antena na cabeça e sele corretamente o orifício
4. Cole o plugue USB e vede o orifício adequadamente

Para evitar a corrosão da porta USB pela água, imprimi em 3D uma pequena tampa protetora.

Etapa 4: Software

Você precisa ter um ambiente Arduino em execução. Se não, verifique isso.

A configuração do hardware é direta (no meu Mac):

LOLIN (WEMOS) D1 mini Pro, 80 MHz, Flash, 16M (14M SPIFFS), v2 Lower Memory, Disable, None, Only Sketch, 921600 on /dev/cu. SLAB_USBtoUART

Obtenha o código do Arduino aqui: código do Arduino no Github

O código está enviando a temperatura e a voltagem da bateria para Blynk. Basta carregar o aplicativo Blynk no seu celular e criar um novo projeto. Blynk enviará a você um token de autenticação para este projeto. Insira este token no arquivo Settings.h. As configurações padrão irão enviar

• a temperatura para VIRTUAL PIN 11
• a tensão para VIRTUAL PIN 12
• o carimbo de data / hora da última atualização para o PIN VIRTUAL 13

mas é fácil alterar esses pinos no código. Basta brincar com todos os widgets Blynk usando V11, V12 e V13 - é divertido. Se você for novo nisso, apenas leia as instruções do meu amigo Debasish - a maior parte disso é explicado lá no Passo 19.

O software também está preparado para usar um broker MQTT.

No Settings.h, há uma variável global chamada MQTT. Isso precisa ser definido como verdadeiro ou falso, dependendo se você está usando MQTT ou não.

No meu caso, estou usando um corretor MQTT (Orange PI Zero, Mosquitto, Node-Red) e um painel onde todos os dados do meu sensor se reúnem. Se você é novo no MQTT, deixe o Google ajudá-lo a configurá-lo.

Se você está familiarizado com o MQTT, tenho certeza de que entenderá o código.

Etapa 5: Hardware Parte 2 (vedação novamente)

Nesta etapa, precisamos embalar todos os eletrônicos (software carregado e testado) e selar a barriga do nosso crocodilo novamente. Eu pessoalmente vejo duas soluções possíveis:

1. Usando um vidro acrílico e cole-o com cola epóxi impermeável à barriga. Para o cabo do sensor de temperatura, use um duto de cabo à prova d'água (lamento não ter escolhido essa opção - depois de tudo o que passei, recomendo fortemente que siga este caminho).
2. Use uma espuma industrial e preencha as lacunas novamente, em seguida, use tinta à prova d'água para selar. E finalize com massa e tinta.

Então, decidi pela opção 2. As etapas são as seguintes:

1. Solde o cabo do painel solar na placa
2. Conecte o cabo da antena
3. Conecte o cabo USB à placa ESP8266 (E NÃO à placa de carregamento)
4. Aperte todo o cabo e a placa no orifício
5. Deixe 5-10 cm do cabo do sensor de temperatura pendurado
6. Use a espuma industrial para preencher todas as lacunas (cuidado - a espuma se expande fortemente)
7. Deixe secar e depois corte a espuma com uma faca afiada
8. Agora use um pouco de tinta à prova d'água (é usada para consertar telhados) e pinte tudo
9. Deixe secar e use o spray de tinta de enchimento para produzir uma crosta dura (você precisa fazer isso repetidamente)
10. EDIÇÃO IMPORTANTE (depois de algumas semanas na água): Aplique duas ou três camadas de epóxi líquido para dar uma camada realmente impermeável.
11. Deixe secar - TERMINADO!

Etapa 6: construção alternativa

Já que a primeira compilação com o crocodilo ainda é minha favorita, devo admitir que escolhi a bateria errada (muito fraca). Infelizmente não consigo mais trocar a bateria porque está lacrada no corpo do crocodilo.

É por isso que decidi fazer outra solução com um barco como corpo para melhor acessar a parte eletrônica e a bateria se necessário.

Alterar:

• Shell (https://www.aliexpress.com/item/32891355836.html)
• Bateria LiIon 18650
• Inserção impressa em 3D para montar as duas placas (ESP8266 e módulo carregador)

Etapa 7: Apêndice: Telas / Sensores Adicionais

Se você quiser ir além da exibição dos dados do pool apenas no Blynk App, também pode enviá-los a um corretor MQTT. Isso permite que você use várias outras possibilidades para exibir seus dados de pool (ou outros) em dispositivos diferentes. Um seria o Node Red Dashboard em um Raspberry Pi (veja a imagem acima) ou um display de matriz de LED. Se você estiver interessado na matriz de LED, encontre o código aqui:

A propósito, combinei este projeto com a Estação Meteorológica Solar, incluindo uma previsão do tempo Zambretti deste projeto:

A inspiração desta estação meteorológica solar veio do meu amigo indiano Debasish. Encontre seu instrutível aqui:

Primeiro Prêmio no Concurso de Sensores