Capteur de piscine solaire crocodile : 7 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:05

Cette instructable montre comment construire un capteur de piscine assez spécial mesurant la température de la piscine et la transmettant via WiFi à l'application Blynk et à un courtier MQTT. Je l'appelle le "Crocodile Solar Pool Sensor". Il utilise l'environnement de programmation Arduino et une carte ESP8266 (Wemos D1 mini pro).

Quelle est la particularité de ce projet ?

• Le look est juste génial
• Entièrement indépendant des sources d'alimentation (le panneau solaire alimente la batterie LiPo)
• Capteur connecté WiFi ESP8266 basse consommation
• Capteur de température plutôt haute précision
• Transmission de données de température et de tension à l'application Blynk pour votre téléphone portable
• Envoie également un horodatage "dernière mise à jour" à Blynk APP
• Transmission de données de température et de tension à un courtier MQTT
• Celsius et Fahrenheit commutable
• Peut être reprogrammé

Votre niveau de compétence: intermédiaire à expérimenté

Fournitures

Pour cette version, vous devrez savoir comment travailler avec:

• Arduino IDE (environnement de programmation)
• un fer à souder
• une perceuse
• un couteau bien aiguisé
• colle époxy
• colle chaude
• mousse de pulvérisation industrielle
• couleur de pulvérisation

Étape 1: Composants nécessaires

Ces éléments sont nécessaires pour construire ce joli capteur de piscine:

• La tête de crocodile (plastique mousse) trouvée ici: Amazon: Crocodile Head
• OU alternativement: Coquille de bateau (Aliexpress). Veuillez voir l'étape 6 pour cela.
• ESP8266 Wemos D1 mini pro: (Aliexpress)
• Panneau solaire 0.25W 45x45mm: (Aliexpress)
• **EDIT après un an d'utilisation: je recommande fortement d'utiliser une batterie plus puissante telle qu'une 18650 (exemple: Aliexpress)
• Module chargeur de batterie TP4056: (Aliexpress)
• Capteur de température étanche DS 18b20: (Aliexpress)
• Fil 22 AWG (Aliexpress)
• Carte PCB prototype 5x7cm (Aliexpress)
• Résistances 220 Ohm et 4,7 kOhm
• un court câble USB vers MicroUSB

en outre:

• Mousse d'étanchéité isolante @ DIY market ou ici: (Amazon)
• Peinture imperméable @ marché de bricolage ou ici: (Amazon)
• Apprêt de remplissage en spray @ DIY market ou ici: (Amazon)
• Epoxy liquide pour un revêtement imperméable @ marché du bricolage
• Colle chaude

Vous devrez peut-être utiliser une imprimante 3D pour imprimer un couvercle étanche pour le port USB.

Étape 2: Électronique

J'ai pensé qu'il était plus facile de commencer avec certains de ces prototypes de circuits imprimés universels DIY et j'ai trouvé qu'un 5x7cm est tout simplement parfait à cet effet.

Étapes de construction:

1. Préparez le D1 mini pro pour l'utilisation d'une antenne externe:

   1. Dessouder la résistance 0 Ohm à côté de l'antenne céramique
   2. Tournez la résistance 0 Ohm vers le bas et soudez la connexion à l'antenne externe (bonne explication trouvée ici - Step5)
2. Placez les pièces et décidez de la disposition sur le prototype de PCB avant de commencer à souder
3. Soudez les broches au D1 mini pro
4. Souder les broches d'entretoise à la carte prototype
5. Soudez les broches de la carte du chargeur au prototype de PCB
6. Souder la carte chargeur aux broches
7. Couper le câble de la sonde de température à une longueur de 20 cm
8. Veuillez voir l'image ci-dessus pour connecter le capteur de température
9. Souder le câble au panneau solaire
10. NE PAS ENCORE souder les câbles du panneau solaire à la carte - ceux-ci doivent d'abord être collés à la tête du crocodile
11. Suivez le schéma de Fritzing ci-dessus pour souder toutes les connexions restantes au PCB
12. Une fois tous les composants connectés et soudés, utilisez de la colle chaude pour fixer la batterie. Remarque: Pour mettre l'ESP8266 en veille, il est nécessaire de connecter la broche D1 à la broche RST. Parfois, le D1 mini pro pose des problèmes avec le port série si les ports D0 et RST sont connectés. Celui que j'ai utilisé (voir lien Aliexpress ci-dessus) n'a pas eu ce problème. Si vous rencontrez ce problème, vous devrez peut-être utiliser un cavalier ou un commutateur pour déconnecter les deux broches afin de télécharger un nouveau code. Mais (!) alors vous n'avez aucune chance de reprogrammer une fois la tête de crocodile scellée. Dans ce cas, vous n'avez pas non plus besoin d'amener le port USB à l'extérieur (par exemple pour percer un troisième trou).

Étape 3: Partie matérielle 1 (Préparation de la tête de crocodile)

Dans cette étape, nous préparons l'arrière de la tête de crocodile pour obtenir suffisamment d'espace pour l'électronique. Et nous sommes en train de percer des trous pour l'antenne, le panneau solaire et le port USB. J'ai d'abord planifié mon projet sans le port USB. Mais ensuite j'ai pensé qu'il me serait impossible de faire des mises à jour logicielles une fois le crocodile refermé. J'ai donc décidé d'utiliser un câble USB court micro-USB vers USB pour permettre un accès extérieur à la carte ESP8266. Prochaines étapes à faire:

• Utilisez un couteau tranchant pour couper un peu plus de 7x5 cm (taille de votre prototype de planche) de la surface dure
• Utilisez une cuillère pour retirer la mousse plus douce de l'intérieur
• Assurez-vous simplement d'avoir suffisamment d'espace pour vos câbles et votre carte
• Essayez s'il convient et s'il y a encore de l'espace pour le couvrir plus tard

Percez maintenant deux ou trois trous dans la tête:

• pour le panneau solaire
• pour l'antenne
• (en option) pour le port USB pour permettre une programmation ultérieure

Utilisez de l'époxy à 2 composants (5 minutes) pour coller et sceller à nouveau ces trous. Utilisez suffisamment de colle époxy ! Assurez-vous qu'il sera étanche par la suite !

1. Collez le câble du panneau solaire sur la tête et scellez correctement le trou
2. Coller le panneau solaire entre les yeux
3. Collez la prise d'antenne sur la tête et scellez correctement le trou
4. Collez la prise USB et scellez correctement le trou

Pour éviter que l'eau ne corrode le port USB, j'ai imprimé en 3D un petit capuchon de protection.

Étape 4: Logiciel

Vous devez avoir un environnement Arduino en cours d'exécution. Si non, veuillez vérifier ceci.

La configuration matérielle est simple (sur mon Mac):

LOLIN(WEMOS) D1 mini Pro, 80 MHz, Flash, 16M (14M SPIFFS), v2 Mémoire inférieure, Désactiver, Aucun, Seulement Sketch, 921600 sur /dev/cu. SLAB_USBtoUART

Obtenez le code Arduino ici:Code Arduino sur Github

Le code envoie la température et la tension de la batterie à Blynk. Chargez simplement l'application Blynk sur votre téléphone mobile et créez un nouveau projet. Blynk vous enverra un jeton d'authentification pour ce projet. Entrez ce jeton dans le fichier Settings.h. Les paramètres par défaut enverront

• la température à VIRTUAL PIN 11
• la tension à VIRTUAL PIN 12
• le dernier horodatage mis à jour au PIN VIRTUEL 13

mais il est facile de changer ces broches dans le code. Jouez simplement avec tous les widgets Blynk en utilisant V11, V12 et V13 - c'est amusant. Si vous êtes nouveau dans ce domaine, lisez simplement l'instructable de mon ami Debasish - la majeure partie de cela y est expliquée à l'étape19.

Le logiciel est également prêt à utiliser un courtier MQTT.

Dans Settings.h, il y a une variable globale appelée MQTT. Cela doit être défini sur true ou false selon que vous utilisez MQTT ou non.

Dans mon cas, j'utilise un courtier MQTT (Orange PI Zero, Mosquitto, Node-Red) et un tableau de bord où toutes les données de mes capteurs sont rassemblées. Si vous êtes nouveau sur MQTT, laissez Google vous aider à le configurer.

Si vous connaissez MQTT, je suis sûr que vous comprendrez le code.

Étape 5: Partie matérielle 2 (scellage à nouveau)

Dans cette étape, nous devons emballer toute l'électronique (logiciel chargé et testé) et sceller à nouveau le ventre de notre crocodile. Personnellement, je vois deux solutions possibles:

1. A l'aide d'un verre acrylique et collez-le avec de la colle époxy étanche jusqu'au ventre. Pour le câble du capteur de température, utilisez un conduit de câble étanche (je regrette de ne pas avoir choisi cette option - après tout ce que j'ai traversé, je recommanderais fortement de suivre cette voie.)
2. Utilisez une mousse industrielle et remplissez à nouveau les lacunes, puis utilisez de la peinture imperméable pour sceller. Et finissez-le avec du mastic et de la peinture.

J'ai donc opté pour l'option 2. Les étapes sont les suivantes:

1. Souder le câble du panneau solaire à la carte
2. Connectez le câble d'antenne
3. Connectez le câble USB à la carte ESP8266 (ET PAS à la carte de charge)
4. Pressez tous les câbles et la carte dans le trou
5. Laissez 5 à 10 cm du câble du capteur de température pendre
6. Utilisez la mousse industrielle pour combler toutes les lacunes (Attention - la mousse se dilate fortement)
7. Laissez sécher et coupez la mousse ensuite avec un couteau bien aiguisé
8. Maintenant, utilisez de la peinture imperméable (utilisée pour réparer les toits) et peignez-la partout
9. Laissez sécher et utilisez le spray de peinture de remplissage pour produire une croûte dure (vous devez le faire encore et encore)
10. EDIT IMPORTANT (après quelques semaines dans l'eau): Appliquez deux ou trois couches partout d'époxy liquide pour donner une couche vraiment imperméable.
11. Laissez sécher - FINI !

Étape 6: Construction alternative

Le premier build avec le croc étant toujours mon préféré, je dois avouer que je me suis trompé de batterie (trop faible). Malheureusement, je ne peux plus échanger la batterie car elle est scellée dans le corps du crocs.

C'est pourquoi j'ai décidé de faire une autre solution avec un bateau comme carrosserie pour mieux accéder à l'électronique et à la batterie si besoin.

Changements:

• Coque (https://www.aliexpress.com/item/32891355836.html)
• Batterie Li-ion 18650
• Insert imprimé en 3D pour monter les deux cartes (ESP8266 et module chargeur)

Étape 7: Annexe: Écrans/Capteurs supplémentaires

Si vous souhaitez aller au-delà de l'affichage des données du pool uniquement sur l'application Blynk, vous pouvez également les transmettre à un courtier MQTT. Cela vous permet d'utiliser plusieurs autres possibilités pour afficher vos données de piscine (ou autres) sur différents appareils. L'un serait le tableau de bord Node Red sur un Raspberry Pi (voir l'image ci-dessus) ou un affichage matriciel à LED. Si vous êtes intéressé par la matrice LED, veuillez trouver le code ici:

Soit dit en passant, j'ai combiné ce projet avec la station météorologique solaire, y compris une prévision météorologique de Zambretti de ce projet:

L'inspiration de cette station météo solaire est venue de mon ami indien Debasish. Veuillez trouver son instructable ici:

Premier prix du concours Capteurs