Moniteur de niveau de sel pour adoucisseur d'eau : 7 étapes

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

Les adoucisseurs d'eau fonctionnent selon un processus appelé échange d'ions dans lequel les ions calcium et magnésium de l'eau dure sont échangés avec du chlorure de sodium (sel) via une résine spéciale. L'eau entre dans un récipient sous pression où elle se déplace à travers les billes de résine, et le calcium et le magnésium sont remplacés par du sodium. Les billes de résine finiront par s'épuiser et ne pourront plus ramasser de minéraux durs. Le processus de recharge ou de régénération fait passer une solution d'eau salée à travers les billes de résine qui détache les minéraux de dureté et les évacue sans danger vers le drain. Les billes de résine sont laissées rafraîchies et prêtes à produire de l'eau plus adoucie.

Les adoucisseurs d'eau à échange d'ions se présentent sous de nombreuses formes et tailles, mais ils ont tous une chose en commun, un réservoir de saumure qui doit être rempli de sel toutes les quelques semaines pour garantir un approvisionnement régulier en eau douce. Les adoucisseurs d'eau ne sont pas vraiment des équipements attrayants et ils sont donc bannis dans un endroit inaccessible, ce qui signifie qu'une visite spéciale est nécessaire pour vérifier le niveau de sel. Le plus souvent, le signal pour ajouter plus de sel vient des membres du ménage qui se plaignent de l'eau dure. Un capteur de niveau de sel adapté et oublié est nécessaire pour envoyer un rappel lorsque le niveau de sel est faible dans l'adoucisseur. Dans ce Instructable, un capteur de portée est utilisé pour mesurer le niveau de sel dans l'adoucisseur d'eau toutes les quelques heures et le résultat affiché sur ThingSpeak. Lorsque le niveau de sel est bas, ThingSpeak enverra un e-mail de rappel pour remplir le réservoir de saumure avec du sel. Tous les composants de ce projet sont disponibles sur eBay, comme d'habitude, les pièces les moins chères viennent d'Asie. Même devant acheter tous les composants, le coût total sera d'environ 10 $ US. Une multitude de compétences comme la soudure ou l'utilisation de l'IDE Arduino sont nécessaires pour réaliser ce projet. Toutes ces techniques sont couvertes dans d'autres Instructables et ne sont pas répétées ici.

Fournitures

Support de pile AA Module de télémétrie VL53L0X BAT43 Diode Shottky Condensateur 100nF 2 résistances de 5k 2 résistances de 470 Ohm Module adaptateur série FT232RL Batterie au lithium Chlorure de thionyle de taille AA Module de microcontrôleur ESP-07 Divers, fil, boîte, etc.

Étape 1: Détecteur de niveau de sel

Un VL53L0X est utilisé pour détecter la surface de sel dans l'adoucisseur d'eau. Le capteur fonctionne en envoyant une impulsion de lumière et en mesurant le temps qu'il faut pour réfléchir. Les meilleurs résultats proviennent de l'utilisation d'une surface réfléchissante blanche dans l'obscurité, exactement ce que nous avons dans le bac à sel. Le capteur lui-même est très petit et difficile à manipuler. En tant que tel, il peut être acheté sous forme de module contenant une interface I2C. Cela rend beaucoup plus facile la connexion avec d'autres microcontrôleurs comme l'Arduino ou le Raspberry Pi. Comme les fenêtres du laser et du capteur sont très petites, une couche de film alimentaire est utilisée pour empêcher toute saleté de bloquer l'appareil. Le module doit reposer à plat au sommet de l'adoucisseur d'eau et ainsi les fils ou la soudure ne doivent pas dépasser du côté du capteur le module. Ceci a été réalisé en reposant le module pendant la soudure, le capteur vers le bas, sur un morceau de bois pour empêcher la soudure ou le fil de former des bosses du côté du capteur.

Étape 2: Programmation de l'ESP-07

L'intention était de faire fonctionner la batterie du moniteur de niveau de sel et donc une version simple du module de puce ESP8266 a été choisie pour minimiser le courant de veille et donner au moins un an d'autonomie à la batterie. Contrairement à certaines des versions les plus sophistiquées qui incluent des régulateurs de tension et une interface USB, certains composants supplémentaires doivent être ajoutés à l'ESP-07 bare-bones utilisé dans ce projet. Un adaptateur série est temporairement câblé pour flasher l'ESP-07 et surveiller le port série pendant le test. Gardez à l'esprit que l'adaptateur série sera retiré une fois que nous serons heureux que tout fonctionne correctement, ne le rendez pas trop solide. Pour une raison quelconque, les lignes SDA et SCL devaient être échangées pour que le capteur fonctionne, essayez ceci si la plage est bloquée à pleine échelle. Peut-être une bizarrerie de la fabrication chinoise ? Une batterie au lithium-chlorure de thionyle est utilisée pour alimenter ce projet. La taille AA de cette batterie a une tension constante de 3,6 V et une capacité de 2 600 mAh, idéale pour alimenter l'ESP-07. Ces batteries sont disponibles chez les fournisseurs de batteries spécialisés mais pas dans les points de vente habituels. Je suppose qu'ils n'osent pas lâcher le grand public sur une batterie de deux fois la tension normale !

Lorsque l'ESP-07 s'allume, les broches font des choses étranges jusqu'à ce qu'il termine la routine de démarrage. Par mesure de sécurité, des résistances sont incluses dans les connexions aux sorties du module pour éviter tout courant dommageable. Le croquis Arduino pour ce projet est joint dans le fichier texte. Comme d'habitude, vous devrez le modifier avec vos propres identifiants de routeur et une clé API de votre compte ThingSpeak. En outre, une adresse IP statique est utilisée pour accélérer le temps de connexion WiFi et économiser du courant. Cela peut impliquer de modifier les adresses IP pour qu'elles correspondent à votre réseau. Notez que des virgules sont utilisées dans l'adresse IP et non un point ! Il existe une grande quantité d'informations sur Internet sur le flash et l'utilisation de l'ESP8266 si vous avez besoin d'aide supplémentaire. En résumé, le clignotement se déroule comme suit:

Démarrez l'IDE Arduino sur le PC et assurez-vous que la carte ESP8266 est installée et sélectionnée. batterie dans le supportBranchez l'adaptateur USBTéléchargez le code en vérifiant qu'il se connecte correctementRetirez la batterie, puis retirez la connexion GPIO0. Démarrez le moniteur série et remplacez la batterieVous devriez être accueilli avec les impressions série du croquis avant que le module ne se mette en veille

Réduire le temps de cycle à environ 20 secondes rendra le débogage beaucoup plus facile. De plus, en fonction de votre routeur, le temps de connexion peut nécessiter un ajustement pour fournir une liaison fiable. Une fois que tout fonctionne, l'adaptateur USB peut être retiré et le moniteur peut être câblé pour le service.

Étape 3: Câblage final

Lorsque nous pensons que le moniteur est configuré comme nous l'aimons, le câblage peut être rangé comme sur l'image. Le voyant d'alimentation rouge doit être retiré car il s'agit d'une perte d'énergie pendant le sommeil profond. Il peut être retiré doucement avec un tournevis ou dessoudé. Si le signal WiFi est faible, la portée peut être améliorée en connectant une antenne externe. Dans ce cas, le lien joignant l'antenne céramique doit être retiré comme la LED. Il doit toujours y avoir une antenne externe connectée si l'ESP-07 est utilisé sans la liaison d'antenne en céramique.

Étape 4: Installation du capteur

Le capteur doit être monté au-dessus du niveau de sel le plus élevé dans le réservoir de saumure. Dans cette installation, le couvercle de l'adoucisseur d'eau s'est avéré être un endroit pratique pour positionner le capteur. Un petit trou est percé dans le couvercle afin que le capteur puisse voir le niveau de sel. Le mélange de saumure étant très corrosif, une couche de film alimentaire est utilisée pour couvrir le trou et protéger le capteur. La batterie et l'ESP-07 peuvent également être montés à côté du capteur sur le couvercle. Il y a toujours la possibilité de brancher une antenne externe si la force du signal WiFi s'avère marginale. Dans cette installation, le capteur, l'ESP-07 et la batterie ont été juste collé sur le dessus du couvercle alors que l'adoucisseur d'eau était rangé dans un placard. Un cas approprié serait nécessaire dans des situations plus exposées.

Étape 5: Durée de vie de la batterie

Afin d'estimer la durée de vie de la batterie, nous devons mesurer le courant de veille et le courant lorsque le moniteur est éveillé. Cela s'est avéré assez difficile car l'ESP-07 peut facilement se bloquer lors de modifications telles que la modification des plages de compteurs. La solution finale consistait à ajouter une résistance de 0,1 Ohm dans le câble d'alimentation et à mesurer le courant avec un oscilloscope pendant la période de réveil. Chaque mesure a duré 6,7 secondes avec un courant moyen de 77 mA. Le courant de veille a été mesuré en mettant une diode et une résistance de 5 k en parallèle dans le câble d'alimentation. La diode transporte le courant de sillage mais le faible courant de veille est transporté par la résistance. Cela a donné un courant de veille de 28,8 uA. Le temps de veille dans le programme est réglé sur environ 1 heure entre les mesures. Sur un an, le moniteur utilisera 250 mAh en veille et 1255 mAh en veille soit 1505 mAh au total. La batterie 2600 mAh utilisée dans ce moniteur devrait facilement durer plus d'un an. La durée de vie de la batterie peut être prolongée encore plus en mesurant le niveau de sel moins fréquemment. Malheureusement, le temps de veille de l'ESP-07 ne peut pas être facilement prolongé d'une heure environ. Une façon de contourner ce problème est de réveiller l'ESP-07 toutes les heures, puis de le remettre en veille immédiatement. Il est possible de ne pas réveiller le modem et le graphique montre que cela divise par deux la quantité d'énergie utilisée. En mesurant le niveau de sel seulement 4 fois par jour, nous pouvons nous attendre à une autonomie d'environ 5 ans. Le code ci-dessous utilise la mémoire ESP8266 RTC pour stocker combien de fois le module a été en veille profonde. Dans ce croquis, il y a 6 périodes de sommeil avant de faire une mesure qui donne 7 heures entre les lectures. Bien sûr, cela peut être adapté à votre application. Enclenchez toujours la batterie fermement en place, une connexion interrompue peut bloquer l'ESP-07 et vider la batterie. La batterie devrait durer plusieurs années avant d'être remplacée avec ces temps de sommeil plus longs. Là encore il vaut mieux tester le module avec 10 secondes de veille, 7 heures c'est long à attendre pour vérifier s'il fonctionne…

Étape 6: Tableau des niveaux de sel

Les deux graphiques montrent le niveau de sel dans l'adoucisseur d'eau et la force du signal WiFi, un outil de dépannage utile. La régénération de cet adoucisseur d'eau est contrôlée par compteur et étant un modèle à double réservoir, les réservoirs peuvent changer à tout moment de la journée. Le graphique du niveau de sel indique quand la régénération s'est produite et le temps entre les régénérations donne une idée de la consommation d'eau. Non seulement ce moniteur indique quand plus de sel est nécessaire, mais sur un adoucisseur dosé, il peut mettre en évidence une utilisation excessive d'eau. Le VL53L0X a une portée allant jusqu'à environ 2 m, en fonction de la surface réfléchissante. D'autres applications sont possibles, comme la surveillance des niveaux de réservoir d'huile ou d'eau où la profondeur change lentement au fil du temps.

Étape 7: Rappel par e-mail

Des e-mails de rappel concernant les faibles niveaux de sel peuvent être envoyés depuis ThingSpeak. Cela implique la configuration de deux applications à partir du menu APPS, la première est une analyse MATLAB qui rédigera et enverra un e-mail si le niveau de sel dépasse une limite définie. L'autre application est un TimeControl où vous pouvez décider à quelle fréquence vérifier le niveau de sel. La configuration de l'application TimeControl est assez intuitive, dans ce cas, le niveau de sel est vérifié quotidiennement en exécutant l'analyse MATLAB. Un e-mail lancinant sera envoyé quotidiennement une fois que le niveau de sel atteint le niveau bas. L'analyse MATLAB utilisée dans ce Instructable est jointe ci-dessous. Il devra être mis à jour avec votre propre ID de chaîne et ApiKey. En outre, le niveau de sel minimum pour votre réservoir doit être inséré dans la déclaration « if ». Espérons que cela fournit suffisamment de détails pour recevoir des e-mails sans avoir à se plonger dans les subtilités du codage ThingSpeak.