Krokodil napelemes medenceérzékelő: 7 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:39

Ez az oktatóanyag bemutatja, hogyan kell felépíteni egy meglehetősen speciális medenceérzékelőt, amely méri a medence hőmérsékletét, és hogyan továbbítja azt WiFi -n keresztül a Blynk App -hoz és egy MQTT -brókerhez. Ezt "Crocodile Solar Pool Sensor" -nak hívom. Az Arduino programozási környezetet és egy ESP8266 kártyát (Wemos D1 mini pro) használ.

Mi olyan különleges ebben a projektben?

• A kinézet egyszerűen remek
• Teljesen független az áramforrásoktól (a napelem táplálja a LiPo akkumulátort)
• Kis teljesítményű ESP8266 WiFi csatlakoztatott érzékelő
• Inkább nagy pontosságú hőmérséklet -érzékelő
• A hőmérséklet és a feszültség adatátvitele a Blynk APP -hez a mobiltelefonjához
• "Utoljára frissített" időbélyeget is küld a Blynk APP -nak
• A hőmérséklet és a feszültség adatátvitele egy MQTT brókernek
• Celsius és Fahrenheit átkapcsolható
• Átprogramozható

Képzettségi szintje: közepes és tapasztalt

Kellékek

Ehhez az építéshez tudnia kell, hogyan kell dolgozni:

• Arduino IDE (programozási környezet)
• egy forrasztópáka
• egy fúró
• egy éles kés
• epoxi ragasztó
• forró ragasztó
• ipari permethab
• spray szín

1. lépés: Szükséges összetevők

Ezek a dolgok szükségesek a szép medenceérzékelő felépítéséhez:

• A krokodilfej (habosított műanyag) itt található: Amazon: Krokodilfej
• VAGY: csónakhéj (Aliexpress). Ehhez lásd a 6. lépést.
• ESP8266 Wemos D1 mini pro: (Aliexpress)
• Napelem 0,25W 45x45mm: (Aliexpress)
• ** SZERKESZTÉS egy év használat után: határozottan ajánlom egy erősebb akkumulátor, például egy 18650 használatát (példa: Aliexpress)
• Akkumulátor töltő modul TP4056: (Aliexpress)
• Vízálló hőmérséklet -érzékelő DS 18b20: (Aliexpress)
• 22 AWG huzal (Aliexpress)
• NYÁK prototípus 5x7 cm (Aliexpress)
• 220 Ohm és 4,7 kOhm ellenállások
• rövid USB -MicroUSB kábel

ezenkívül:

• Betétes habtömítő @ DIY piacon vagy itt: (Amazon)
• Vízálló festék @ DIY piacon vagy itt: (Amazon)
• Filler primer spray @ DIY piacon vagy itt: (Amazon)
• Folyékony epoxi a vízálló bevonatért @ DIY piacon
• Forró ragasztó

Lehet, hogy 3D nyomtatót kell használnia az USB -port vízálló burkolatának kinyomtatásához.

2. lépés: Elektronika

Azt hittem, a legegyszerűbb néhány ilyen barkács -univerzális prototípus -PCB -vel kezdeni, és rájöttem, hogy egy 5x7 cm -es méret tökéletes erre a célra.

Építési lépések:

1. Készítse elő a D1 mini pro készüléket külső antenna használatához:

   1. Kioldhatatlan 0 ohmos ellenállás kerámia antenna mellett
   2. Fordítsa lefelé a 0 ohmos ellenállást, és forrasztja a csatlakozást a külső antennához (jó magyarázat itt található - 5. lépés)
2. A forrasztás megkezdése előtt helyezze el az alkatrészeket, és döntse el az elrendezést a prototípus NYÁK -on
3. Forrasztja a csapokat a D1 mini pro -hoz
4. Forrasztja a támasztócsapokat a prototípus táblához
5. Forrasztja a töltőtábla csapjait a NYÁK prototípusához
6. Forrasztja a töltőlapot a csapokhoz
7. Vágja le a hőmérséklet -érzékelő kábelét 20 cm hosszúra
8. A hőmérséklet -érzékelő csatlakoztatását lásd a fenti képen
9. Forrasztja a kábelt a napelemhez
10. MÉG NE forrasztja a napelem kábeleket a táblához - ezeket először a krokodil fejéhez kell ragasztani
11. Kövesse a fenti Fritzing sémát, és forrasztja fel az összes fennmaradó csatlakozást a NYÁK -hoz
12. Miután az összes alkatrészt csatlakoztatta és forrasztotta, használjon forró ragasztót az akkumulátor rögzítéséhez. Kérjük, vegye figyelembe: Az ESP8266 alvó állapotba helyezéséhez össze kell kötni a D1 érintkezőt az RST tűvel. Néha a D1 mini pro problémákat okoz a soros portban, ha a D0 és az RST port csatlakoztatva van. Az általam használtnak (lásd a fenti Aliexpress linket) nem volt ez a problémája. Ha ezzel a problémával szembesül, előfordulhat, hogy jumperrel vagy kapcsolóval kell eltávolítania a két érintkezőt az új kód feltöltéséhez. De (!) Akkor nincs esélye újraprogramozni, miután a krokodilfejet lezárták. Ebben az esetben az USB -portot sem kell kivezetnie (pl. Egy harmadik lyuk fúrásához).

3. lépés: Hardver 1. rész (A krokodilfej előkészítése)

Ebben a lépésben előkészítjük a krokodilfej hátoldalát, hogy elegendő hely legyen az elektronikának. És fúrunk néhány lyukat az antenna, a napelem és az USB port számára. Először a projektemet terveztem az USB port nélkül. De akkor azt gondoltam, hogy lehetetlenné válik számomra szoftverfrissítések elvégzése, miután a krokodilt ismét lezárták. Ezért úgy döntöttem, hogy egy rövid USB-kábelt használok mikro-USB-ről USB-re, hogy külső hozzáférést biztosítsak az ESP8266 kártyához. Következő lépések:

• Egy éles késsel vágjon le egy kicsit több mint 7x5 cm -t (a prototípus tábla mérete) a kemény felületről
• Egy kanállal távolítsa el a lágyabb habot belülről
• Csak győződjön meg arról, hogy van elég hely a kábeleknek és a táblának
• Próbálja ki, hogy illeszkedik -e, és hogy van -e még hely a későbbiekben

Most fúrjon két vagy három lyukat a fejbe:

• a napelemhez
• az antenna számára
• (opcionális) az USB -porthoz a későbbi programozás engedélyezéséhez

Használjon 2 komponensű epoxi -ragasztót (5 perc) a lyukak ragasztásához és lezárásához. Használjon elegendő epoxi ragasztót! Győződjön meg róla, hogy ezután vízálló lesz!

1. Ragassza a napelem kábelét a fejre, és megfelelően zárja le a lyukat
2. Ragassza a napelemet a szemek közé
3. Ragassza az antennacsatlakozót a fejhez, és megfelelően zárja le a lyukat
4. Ragassza fel az USB -csatlakozót, és zárja le megfelelően a lyukat

Annak érdekében, hogy a víz ne okozzon korróziót az USB-porton, 3D-s nyomtatást készítettem egy kis védőkupakkal.

4. lépés: Szoftver

Szüksége van futó Arduino környezetre. Ha nem, kérjük, ellenőrizze ezt.

A hardver beállítása egyenes (Mac gépemen):

LOLIN (WEMOS) D1 mini Pro, 80 MHz, vaku, 16M (14M SPIFFS), v2 alsó memória, letiltva, nincs, csak vázlat, 921600 a /dev/cu. SLAB_USBtoUART

Szerezze be az Arduino kódot itt: Arduino kód a Githubon

A kód elküldi a Blynk -nek az akkumulátor hőmérsékletét és feszültségét. Csak töltse be a Blynk alkalmazást a mobiltelefonjára, és hozzon létre egy új projektet. A Blynk hitelesítési tokent küld Önnek ehhez a projekthez. Írja be ezt a tokent a Settings.h fájlba. Az alapértelmezett beállítások elküldik

• a hőmérséklet VIRTUÁLIS PIN 11 -re
• a feszültséget VIRTUAL PIN 12 -re
• az utolsó frissített időbélyegző a VIRTUAL PIN 13 -ra

de könnyű megváltoztatni ezeket a csapokat a kódban. Csak játsszon minden Blynk kütyüvel a V11, V12 és V13 segítségével - szórakoztató. Ha még új vagy ebben, csak olvasd el Debasish barátom utasítását - ennek nagy részét a 19. lépés ismerteti.

A szoftver egy MQTT bróker használatára is felkészült.

A Settings.h -ban található az MQTT nevű globális változó. Ezt igaz vagy hamis értékre kell állítani attól függően, hogy az MQTT -t használja -e vagy sem.

Az én esetemben egy MQTT brókert (Orange PI Zero, Mosquitto, Node-Red) és egy műszerfalat használok, ahol az összes érzékelő adatom összeáll. Ha még nem ismeri az MQTT -t, hagyja, hogy a Google segítsen a beállításában.

Ha ismeri az MQTT -t, biztos vagyok benne, hogy megérti a kódot.

5. lépés: Hardver 2. rész (újra tömítés)

Ebben a lépésben be kell csomagolnunk az összes elektronikát (szoftvert betöltve és tesztelve), és le kell zárnunk a krokodilunk hasát. Én személy szerint két lehetséges megoldást látok:

1. Használjon akrilüveget, és ragasztja a hasához vízálló epoxi ragasztóval. A hőmérséklet -érzékelő kábelhez használjon vízálló kábelcsatornát (sajnálom, hogy nem ezt a lehetőséget választottam - miután végigmentem, nagyon ajánlom ezt az utat.)
2. Ipari hab segítségével töltse ki újra a réseket, majd vízálló festékkel zárja le. És fejezze be töltőanyaggal és festékkel.

Így a 2. lehetőség mellett döntöttem. A lépések a következők:

1. A napelem kábel forrasztása a táblához
2. Csatlakoztassa az antennakábelt
3. Csatlakoztassa az USB -kábelt az ESP8266 kártyához (ÉS NEM a töltőkártyához)
4. Nyomja össze az összes kábelt és a táblát a lyukba
5. Hagyjon 5-10 cm-t a hőmérséklet-érzékelő kábeléből
6. Használja az ipari habot az összes rés kitöltésére (Vigyázzon - a hab erősen kitágul)
7. Hagyja megszáradni, majd éles késsel vágja le a habot
8. Most használjon vízálló festéket (a tetők rögzítésére használják), és fesse le az egészet
9. Hagyja megszáradni, és a töltőfestékkel permetezzen kemény kérget (ezt újra és újra meg kell tennie)
10. FONTOS SZERKESZTÉS (néhány hét vízben való tartózkodás után): Vigyen fel két vagy három bevonatot a folyékony epoxid felületére, hogy valóban vízálló bevonatot kapjon.
11. Hagyja megszáradni - KÉSZ!

6. lépés: Alternatív felépítés

Mivel a krokkal való első konstrukció még mindig a kedvencem, be kell vallanom, hogy rossz akkumulátort választottam (túl gyenge). Sajnos az akkumulátort már nem tudom kicserélni, mert a Crocs testében le van zárva.

Ezért úgy döntöttem, hogy egy másik megoldást teszek hajóként, mint test, hogy szükség esetén jobban hozzáférjek az elektronikához és az akkumulátorhoz.

Változtatások:

• Shell (https://www.aliexpress.com/item/32891355836.html)
• Li6on akkumulátor 18650
• 3D nyomtatott betét a két tábla rögzítéséhez (ESP8266 és töltőmodul)

7. lépés: Függelék: További kijelzők/érzékelők

Ha túl akar lépni azon, hogy a készlet adatait csak a Blynk App alkalmazásban jelenítse meg, akkor azt egy MQTT brókernek is elküldheti. Ez lehetővé teszi, hogy további lehetőségeket használjon a készlet (vagy más) adatok különböző eszközökön való megjelenítésére. Az egyik lehet a Node Red Dashboard egy Raspberry Pi -n (lásd a fenti képet) vagy egy LED mátrix kijelző. Ha érdekli a LED -mátrix, itt találja a kódot:

Egyébként ezt a projektet kombináltam a Solar Weather Station állomással, beleértve a projekt Zambretti időjárás -előrejelzését:

A Solar Weather Station inspirációját indiai barátom, Debasish adta. Kérjük, hogy itt találja az oktatóját:

Első díj az érzékelők versenyében