سنسور استخر خورشیدی تمساح: 7 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:52

این دستورالعمل نشان می دهد که چگونه می توان یک سنسور استخر نسبتاً ویژه برای اندازه گیری دمای استخر و انتقال آن از طریق WiFi به Blynk App و به یک کارگزار MQTT نشان داد. من آن را "سنسور استخر خورشیدی تمساح" می نامم. از محیط برنامه نویسی Arduino و یک برد ESP8266 (Wemos D1 mini pro) استفاده می کند.

این پروژه چه ویژگی خاصی دارد؟

• ظاهر فقط عالی است
• کاملاً مستقل از منابع قدرت (پنل خورشیدی باتری LiPo را تغذیه می کند)
• سنسور متصل به وای فای کم مصرف ESP8266
• نسبتاً سنسور دما
• انتقال داده دما و ولتاژ به Blynk APP برای تلفن همراه شما
• همچنین آخرین مهلت زمانی "آخرین بروزرسانی" را به برنامه Blynk ارسال می کند
• انتقال داده دما و ولتاژ به یک کارگزار MQTT
• درجه سانتیگراد و فارنهایت قابل تغییر است
• قابل برنامه ریزی مجدد است

سطح مهارت شما: متوسط تا با تجربه

تدارکات

برای این ساخت باید نحوه کار با موارد زیر را بدانید:

• Arduino IDE (محیط برنامه نویسی)
• آهن لحیم کاری
• یک دریل
• یک چاقوی تیز
• چسب اپوکسی
• چسب گرم
• فوم اسپری صنعتی
• رنگ اسپری

مرحله 1: اجزای مورد نیاز

برای ساخت این سنسور خوب استخر به موارد زیر نیاز است:

• سر تمساح (پلاستیک فوم دار) در اینجا یافت می شود: آمازون: سر تمساح
• یا به طور متناوب: پوسته قایق (Aliexpress). لطفاً برای این کار به مرحله 6 مراجعه کنید.
• ESP8266 Wemos D1 mini pro: (Aliexpress)
• پنل خورشیدی 0.25W 45x45 میلی متر: (Aliexpress)
• ** ویرایش پس از یک سال استفاده: من اکیداً توصیه می کنم از باتری قوی تری مانند 18650 استفاده کنید (مثال: Aliexpress)
• ماژول شارژر باتری TP4056: (Aliexpress)
• سنسور دما ضد آب DS 18b20: (Aliexpress)
• سیم AWG 22 (Aliexpress)
• نمونه اولیه برد PCB 5x7cm (Aliexpress)
• مقاومت 220 اهم و 4.7 کیلو اهم
• یک کابل کوتاه USB به MicroUSB

به علاوه:

• درزگیر فوم @ بازار DIY یا اینجا: (آمازون)
• رنگ ضد آب @ بازار DIY یا اینجا: (آمازون)
• اسپری پرایمر پر کننده @ بازار DIY یا اینجا: (آمازون)
• اپوکسی مایع برای پوشش ضد آب @ بازار DIY
• چسب گرم

ممکن است لازم باشد از چاپگر سه بعدی برای چاپ روکش ضد آب برای درگاه USB استفاده کنید.

مرحله 2: الکترونیک

من فکر کردم شروع با برخی از این PCB های نمونه اولیه DIY ساده ترین راه است و متوجه شدم که یک ابعاد 5x7 سانتی متر فقط برای این منظور مناسب است.

مراحل ساخت:

1. D1 mini pro را برای استفاده از آنتن خارجی آماده کنید:

   1. مقاوم در برابر لحیم کاری 0 اهم در کنار آنتن سرامیکی
   2. مقاومت 0 اهم را به سمت پایین بچرخانید و اتصال را به آنتن خارجی لحیم کنید (توضیح خوب در اینجا یافت شد - مرحله 5)
2. قطعات را قرار دهید و قبل از شروع لحیم کاری ، روی طرح اولیه روی PCB تصمیم بگیرید
3. پین ها را به D1 mini pro لحیم کنید
4. پین های ایستاده را به صفحه نمونه اولیه بچسبانید
5. پین های صفحه شارژر را به نمونه اولیه PCB بچسبانید
6. برد شارژر را به پین ها بچسبانید
7. کابل سنسور دما را به طول 20 سانتی متر برش دهید
8. لطفاً برای اتصال سنسور دما به تصویر بالا مراجعه کنید
9. کابل را به پنل خورشیدی لحیم کنید
10. کابلهای پنل خورشیدی را به برد نچسبانید - ابتدا باید آنها را به سر تمساح بچسبانید
11. برای لحیم کردن تمام اتصالات باقی مانده به PCB ، طرح Fritzing را دنبال کنید
12. هنگامی که همه اجزا متصل و لحیم می شوند از چسب حرارتی برای تعمیر باتری استفاده کنید لطفا توجه داشته باشید: برای خواباندن ESP8266 لازم است پین D1 را با پین RST وصل کنید. در صورت اتصال پورت D0 و RST ، گاهی اوقات D1 mini pro مشکلاتی را در درگاه سریال ایجاد می کند. موردی که من استفاده کردم (پیوند Aliexpress بالا را ببینید) این مشکل را نداشت. اگر با این مشکل روبرو هستید ، ممکن است برای بارگذاری کد جدید از یک jumper یا یک سوئیچ برای جدا کردن دو پین استفاده کنید. اما (!) پس از این که سر تمساح مهر و موم شد ، دیگر فرصتی برای برنامه ریزی مجدد ندارید. در این مورد شما همچنین نیازی به آوردن پورت USB به بیرون ندارید (به عنوان مثال برای ایجاد سوراخ سوم).

مرحله 3: سخت افزار قسمت 1 (آماده سازی سر تمساح)

در این مرحله ما پشت سر تمساح را آماده می کنیم تا فضای کافی برای وسایل الکترونیکی داشته باشیم. و ما در حال سوراخ کردن آنتن ، پنل خورشیدی و پورت USB هستیم. من ابتدا پروژه خود را بدون درگاه USB برنامه ریزی کردم. اما بعد فکر کردم که بعداً وقتی تمساح دوباره مهر و موم شد ، انجام برخی به روزرسانی های نرم افزاری برایم غیرممکن است. بنابراین تصمیم گرفتم از یک کابل USB کوتاه micro-USB به USB برای دسترسی خارجی به برد ESP8266 استفاده کنم. مراحل بعدی برای انجام:

• از یک چاقوی تیز برای برش کمی بیشتر از 7x5 سانتی متر (اندازه تخته نمونه اولیه خود) از سطح سخت استفاده کنید
• با استفاده از قاشق کف نرم را از داخل خارج کنید
• فقط مطمئن شوید که فضای کافی برای کابل ها و برد خود دارید
• امتحان کنید که آیا مناسب است و آیا هنوز فضایی برای پوشش آن بعدا وجود دارد

حالا دو یا سه سوراخ در سر ایجاد کنید:

• برای پنل خورشیدی
• برای آنتن
• (اختیاری) برای درگاه USB برای فعال کردن برنامه نویسی بعدی

از اپوکسی 2 جزء (5 دقیقه) برای چسباندن و آب بندی مجدد این سوراخ ها استفاده کنید. از چسب اپوکسی به اندازه کافی استفاده کنید! مطمئن شوید که بعداً ضد آب خواهد بود!

1. کابل پنل خورشیدی را به سر بچسبانید و سوراخ را به درستی ببندید
2. پنل خورشیدی را بین چشم ها بچسبانید
3. سوکت آنتن را به سر بچسبانید و سوراخ را به درستی ببندید
4. دوشاخه USB را بچسبانید و سوراخ را به درستی ببندید

برای جلوگیری از خوردگی آب به پورت USB ، یک کلاه محافظ کوچک چاپ سه بعدی کردم.

مرحله 4: نرم افزار

شما باید محیط آردوینو در حال اجرا داشته باشید. اگر نه ، لطفاً این را بررسی کنید.

راه اندازی سخت افزار مستقیماً (در Mac من):

LOLIN (WEMOS) D1 mini Pro ، 80 مگاهرتز ، فلش ، 16 مگابایت (14M SPIFFS) ، حافظه کم حافظه V2 ، غیرفعال ، هیچ ، فقط طرح ، 921600 در /dev/cu. SLAB_USBtoUART

کد آردوینو را از اینجا دریافت کنید: کد آردوینو در Github

کد دما و ولتاژ باتری را به بلینک ارسال می کند. کافی است برنامه Blynk را روی تلفن همراه خود بارگذاری کرده و یک پروژه جدید ایجاد کنید. Blynk یک توکن Auth برای این پروژه برای شما ارسال می کند. این توکن را در فایل Settings.h وارد کنید. تنظیمات پیش فرض ارسال می شود

• دما تا پین مجازی 11
• ولتاژ به پین مجازی 12
• آخرین مهلت زمانی به روز شده به پین مجازی 13

اما به راحتی می توان این پین ها را در کد تغییر داد. فقط با ویجت های Blynk با V11 ، V12 و V13 بازی کنید - سرگرم کننده است. اگر تازه وارد این کار شده اید ، فقط دستورالعمل دوستم دباشیش را بخوانید - بیشتر این موارد در مرحله 19 توضیح داده شده است.

این نرم افزار همچنین آماده استفاده از کارگزار MQTT است.

در Settings.h یک متغیر جهانی به نام MQTT وجود دارد. بسته به اینکه از MQTT استفاده می کنید یا خیر ، این مورد باید روی true یا false تنظیم شود.

در مورد من ، من از یک کارگزار MQTT (Orange PI Zero ، Mosquitto ، Node-Red) و یک داشبورد استفاده می کنم که همه داده های سنسور من با هم جمع می شوند. اگر در MQTT تازه کار هستید ، اجازه دهید Google در تنظیم آن به شما کمک کند.

اگر با MQTT آشنا هستید ، مطمئن هستم که کد را متوجه خواهید شد.

مرحله 5: سخت افزار قسمت 2 (دوباره آب بندی)

در این مرحله ما باید تمام وسایل الکترونیکی (نرم افزار بارگذاری شده و آزمایش شده) را بسته بندی کرده و شکم تمساح خود را دوباره ببندیم. من شخصاً دو راه حل ممکن را می بینم:

1. از شیشه اکریلیک استفاده کنید و آن را با چسب اپوکسی ضد آب به شکم بچسبانید. برای کابل سنسور دما از یک کانال کابل ضد آب استفاده کنید (من متاسفم که این گزینه را انتخاب نکردم - پس از انجام همه این کارها ، من به شدت توصیه می کنم از این راه بروید.)
2. از یک فوم صنعتی استفاده کنید و شکاف ها را دوباره پر کنید ، سپس از رنگ ضد آب برای آب بندی استفاده کنید. و آن را با پرکننده و رنگ تمام کنید.

بنابراین من برای گزینه 2 تصمیم گرفتم. مراحل به شرح زیر است:

1. کابل پنل خورشیدی را به برد لحیم کنید
2. کابل آنتن را وصل کنید
3. کابل USB را به برد ESP8266 وصل کنید (و نه به برد شارژ)
4. تمام کابل و تخته را در سوراخ فشار دهید
5. 5 تا 10 سانتیمتر از کابل سنسور دما را بیرون بگذارید
6. از فوم صنعتی برای پر کردن تمام شکاف ها استفاده کنید (مراقب باشید - کف به شدت گسترش می یابد)
7. بگذارید خشک شود و بعد کف را با چاقوی تیز برش دهید
8. حالا از مقداری رنگ ضد آب استفاده کنید (برای تعمیر سقف ها استفاده می شود) و آن را به طور کامل رنگ کنید
9. بگذارید خشک شود و از اسپری رنگ پرکننده برای تولید پوسته سخت استفاده کنید (این کار را باید بارها و بارها انجام دهید)
10. ویرایش مهم (پس از چند هفته در آب): دو یا سه پوشش روی اپوکسی مایع بمالید تا یک پوشش واقعاً ضد آب ایجاد شود.
11. بگذارید خشک شود - تمام شد!

مرحله 6: ساخت جایگزین

از آنجا که اولین ساخت با کروک هنوز مورد علاقه من است ، باید اعتراف کنم که باتری اشتباه (خیلی ضعیف) را انتخاب کردم. متأسفانه دیگر نمی توانم باتری را عوض کنم زیرا در بدنه crocs آب بندی شده است.

به همین دلیل تصمیم گرفتم راه حل دیگری را با یک قایق به عنوان بدنه برای دسترسی بهتر به وسایل الکترونیکی و باتری در صورت نیاز انجام دهم.

تغییرات:

• Shell (https://www.aliexpress.com/item/32891355836.html)
• باتری LiIon 18650
• درج چاپ سه بعدی برای نصب دو برد (ESP8266 و ماژول شارژر)

مرحله 7: ضمیمه: نمایشگرها/حسگرهای اضافی

اگر می خواهید فراتر از نمایش داده های استخر فقط در Blynk App عمل کنید ، می توانید آن را به یک کارگزار MQTT نیز هدایت کنید. این به شما امکان می دهد از چندین امکان دیگر برای نمایش داده های استخر (یا سایر) خود در دستگاه های مختلف استفاده کنید. یکی از آنها Node Red Dashboard روی رزبری پای (تصویر بالا را ببینید) یا یک صفحه نمایش ماتریس LED است. اگر به ماتریس LED علاقه دارید لطفاً کد را در اینجا بیابید:

به هر حال ، من این پروژه را با ایستگاه آب و هوای خورشیدی از جمله پیش بینی آب و هوا Zambretti از این پروژه ترکیب کردم:

الهام این ایستگاه آب و هوای خورشیدی از دوست هندی من Debasish گرفته شده است. لطفاً دستورالعمل آموزشی او را در اینجا بیابید:

جایزه اول در مسابقه سنسورها