قم ببناء مستشعر مستوى الماء باستخدام مستشعر بالموجات فوق الصوتية ومساعد منزلي

على الرغم من وجود العديد من مؤشرات مستوى المياه والأجهزة المتاحة لمراقبة المستوى في خزان مياه علوي ، إلا أن هذه الأجهزة غالبًا ما تأتي بسعر باهظ وبوظائف محدودة. إلى جانب ذلك ، تتطلب غمس الأقطاب الكهربائية أو التبديل في الماء للعمل ؛ هذا قد يلوث الماء ويتآكل مع مرور الوقت.

ولكن ماذا لو كان بإمكانك بناء مستشعر مستوى ماء لاسلكي ولا تلامس قائم على شبكة Wi-Fi يقوم بالإبلاغ عن المياه المتبقية في خزان الوقود الخاص بك مباشرة على هاتفك الذكي؟ في دليل DIY هذا ، سنقوم ببناء مؤشر مستوى الماء باستخدام لوحة NodeMCU والموجات فوق الصوتية جهاز استشعار موجود في الجزء العلوي من غطاء خزان المياه ويبلغ عن البيانات إلى هاتفك الذكي عبر الصفحة الرئيسية مساعد.

كيف يعمل؟

يعمل مستشعر مستوى الماء بالموجات فوق الصوتية عن طريق إرسال موجات صوتية بتردد معين (يُعرف أيضًا باسم الموجات فوق الصوتية) واستقبال الموجة المنعكسة من الكائن المستهدف. يحسب المستشعر المسافة بين المستشعر والجسم ويبلغ عنها بناءً على الوقت الذي تستغرقه الموجة الصوتية أو الموجة فوق الصوتية للانتقال والانعكاس.

يقوم جهاز الاستشعار بالموجات فوق الصوتية بالإبلاغ عن قيمة المسافة بالسنتيمتر (سم) افتراضيًا. إلى جانب عمق الخزان ، يمكن استخدام هذه القيمة التي أبلغ عنها جهاز الاستشعار بالموجات فوق الصوتية للعثور على المياه المتبقية في الخزان عن طريق حساب المسافة بين مستوى الماء في الخزان والموجات فوق الصوتية المستشعر.

الأشياء ستحتاج

لبناء هذا المستشعر الذكي لمستوى المياه ، أنت بحاجة إلى ما يلي:

• وحدة MCU قائمة على ESP8266 ، مثل NodeMCU و D1 Mini و ESP01 وما إلى ذلك.
• جهاز استشعار بالموجات فوق الصوتية SR04
• أسلاك العبور

بالنسبة لهذا المشروع ، يوصى باستخدام مستشعر الموجات فوق الصوتية المقاوم للماء JSN-SR04 لمنع تلف المستشعر بسبب الرطوبة.

خطوات بناء جهاز استشعار ذكي لمستوى المياه

يمكنك اتباع الخطوات أدناه لبناء مستشعر ذكي لمستوى المياه بالموجات فوق الصوتية قائم على شبكة Wi-Fi لمراقبة استهلاك المياه وتنقذ نفسك من صعود السلالم أو خزان المياه لفحصها يدويا. يمكنك أيضًا استخدام هذا المستشعر لمراقبة مستوى خزان الملح.

الخطوة 1: تثبيت Home Assistant وإعداده

يُفضل Home Assistant (HA) ولكن ليس مطلوبًا لبناء مستشعر أو وحدة تحكم ذكية لمستوى المياه تعتمد على Wi-Fi. ومع ذلك ، إذا كنت ترغب في تلقي إشعارات ، أو تتبع الاستهلاك اليومي / الأسبوعي / الشهري ، أو إضافة التشغيل الآلي بناءً على مستوى الخزان ، فيجب عليك إعداد Home Assistant.

يمكنك اتباع دليلنا السابق ل قم بتثبيت Home Assistant على Raspberry Pi أو كمبيوتر محمول قديم. إذا كنت لا ترغب في تثبيت أو إعداد Home Assistant ، فيمكنك وميض برنامج Tasmota الثابت واستخدامه للتحقق من مستوى المياه. على الرغم من أنه ليس بديهيًا مثل Home Assistant ، إلا أنه يقوم بالمهمة ويبلغ عن القيمة الأولية عبر صفحة ويب.

الخطوة 2: قياس عمق الخزان

تحتاج إلى قياس عمق الخزان. يمكنك القيام بذلك عن طريق قياس ارتفاع الخزان من الخارج أو من الداخل باستخدام شريط قياس.

بمجرد الانتهاء من القياس ، قم بقياس المسافة بين غطاء الخزان حيث سيتم تثبيت المستشعر بالموجات فوق الصوتية وحافة خزان المياه. هذه هي المسافة التي يجب طرحها من العمق الكلي.

على سبيل المثال ، إذا كان ارتفاع الخزان 120 سم وكانت المسافة بين المستشعر على الغطاء وحافة الماء 10 سم ، فإن العمق يكون 120-10 = 110 سم.

الخطوة 2: تجميع البرنامج الثابت

لتجميع البرامج الثابتة ، افتح Home Assistant وثبّت ملف الصفحة الرئيسية إضافة إذا لم تكن قد قمت بذلك بالفعل. ثم اتبع هذه الخطوات:

1. انقر على + جهاز جديد زر ثم انقر فوق يكمل.
2. أدخل اسم ملف البرنامج الثابت ، مثل مستشعر مستوى الماء, وانقر التالي.
3. حدد MCU لديك ، مثل NodeMCU أو ESP32 أو D1 Mini ، وانقر فوق التالي. ثم اضغط يتخطى.

الآن ابحث عن ملف مستشعر مستوى الماء المشروع وانقر يحرر. هذا يفتح مستشعر مستوى الماءملف. في الملف ، انسخ والصق رمز YAML هذا. في الكود ، قم بتحرير ما يلي:

• أدخل Wi-Fi SSID وكلمة المرور.
• قم بتحرير القيم في الصيغ ضمن المرشحات مع المسافة بين المستشعر وحافة الماء وارتفاع الخزان بالكامل.
• انقر يحفظ.
• قم بتوصيل NodeMCU أو ESP32 أو D1 mini بجهاز الكمبيوتر الخاص بك باستخدام كابل micro USB ثم انقر فوق ثبت.
• اختر ال قم بتوصيل هذا الكمبيوتر اختيار. سيبدأ هذا في تجميع رمز YAML وإنشاء ملف برنامج ثابت (waterlevelsensor.bin). سوف يأخذ هذا بعض الوقت.
• بعد تجميع البرنامج الثابت ، انقر فوق تحميل المشروع لتنزيل ملف مستشعر مستوى الماء ملف.

الخطوة 3: قم بتفليش البرنامج الثابت على NodeMCU

لتفليش البرنامج الثابت waterlevelsensor.bin ، يمكنك تنزيل ملف المنزل المتعري أداة أو استخدام ويب ESPHome. والخطوات هي كما يلي:

بعد تنزيل البرنامج الثابت ، انقر فوق افتح موقع ESPHome Web.

انقر الاتصال ثم حدد منفذ USB التسلسلي COM حيث يتم توصيل NodeMCU أو D1 Mini أو ESP32.

انقر ثبت. انقر اختر ملف، استعرض للوصول إلى مستشعر مستوى الماء ملف البرنامج الثابت ، وانقر فوق ثبت. بمجرد وميض البرنامج الثابت ، افصل كابل USB.

الخطوة 4: قم بتوصيل جهاز الاستشعار بالموجات فوق الصوتية مع NodeMCU

ارجع إلى الرسم البياني أدناه لتوصيل مستشعر الموجات فوق الصوتية SR04 بلوحة MCU.

NodeMCU / ESP32 / D1 Mini	جهاز استشعار بالموجات فوق الصوتية SR04
3V3	Vcc
د 5	علم حساب المثلثات
د 6	صدى صوت
GND	GND

إذا كنت تستخدم وحدة الموجات فوق الصوتية JSN SR04 M-2 المقاومة للماء ، فقم بتوصيل المسامير كما هو موضح في الرسم التخطيطي.

NodeMCU / ESP32 / D1 Mini	جهاز استشعار الموجات فوق الصوتية JSN-SR04
فين	5 فولت
د 5	علم حساب المثلثات
د 6	صدى صوت
GND	GND

بمجرد توصيل مستشعر الموجات فوق الصوتية بوحدة MCU ، أعد توصيل كبل USB. سيتصل الجهاز تلقائيًا بشبكة Wi-Fi بناءً على التفاصيل التي أدخلتها في الرمز وسيظهر على شكل متصل في ال لوحة القيادة الرئيسية.

انقر السجلات تحت مستشعر مستوى الماء. سيعرض هذا السجلات والبيانات التي تلقاها جهاز الاستشعار.

إذا كانت السجلات تعرض المعلومات كما هو موضح في لقطة الشاشة ، فيمكنك المضي قدمًا وتكوين المستشعر في Home Assistant.

إذا رأيت "انتهت مهلة قياس المسافة" ، فقم بما يلي:

• تحقق من توصيل دبابيس مستشعر الموجات فوق الصوتية بوحدة MCU بشكل صحيح.
• يمكن لوحدة JSN SR04 M-2 قياس 20-400 سم. لذا ، أبقِ الجسم على بعد 20 سم على الأقل. تحتاج أيضًا إلى إجراء تغييرات في الكود وفقًا لذلك.
• قد يفشل جهاز الاستشعار بالموجات فوق الصوتية الذي استخدمناه في قياس المسافة التي تتجاوز 400 سم. إذا كان حوضك أعمق من 400 سم (غير معتاد) ، فقد لا يعمل ذلك معك.

الخطوة 5: أضف مستشعر مستوى الماء الذكي إلى Home Assistant

لإضافة مستشعر مستوى الماء بالموجات فوق الصوتية إلى Home Assistant للمراقبة ، اتبع الخطوات التالية:

1. في Home Assistant ، انتقل إلى التكوين> الأجهزة والخدمات.
2. ال مستشعر مستوى الماء يجب اكتشافها وإدراجها تلقائيًا. إذا لم يكن كذلك ، فانقر فوق أضف التكامل.
3. ابحث عن واختر الصفحة الرئيسية.
4. أدخل عنوان IP الخاص بـ مستشعر مستوى الماء. يمكنك العثور على هذا من السجلات أو جهاز توجيه Wi-Fi الخاص بك. بعد إدخال عنوان IP ، انقر فوق يقدم.
5. حدد منطقة وانقر ينهي.
6. ج سيتم إدراج المستشعر ضمن ESPHome. انقر مستشعر مستوى الماء وحدد الكيان.
7. انقر أضف إلى لوفليس.
8. اختر غرفة وانقر التالي.
9. هذا سيضيف ال مستشعر مستوى الماء إلى لوحة القيادة.

يمكنك تخصيص البطاقة الافتراضية بشكل أكبر عن طريق إضافة ما يلي في محرر الكود:

النوع: مقياس
الاسم: مستشعر مستوى الماء
وحدة: '٪'
الكيان: مستشعر
 أخضر: 0
 أصفر: 45
 أحمر: 85

الخطوة السادسة: قم بتثبيت المستشعر على غطاء خزان المياه الخاص بك

يمكنك الآن تثبيت المستشعر في خزان المياه الخاص بك. بالنسبة للمشروع ، استخدمنا مستشعر SR04 ، وهو غير مقاوم للماء. لجعلها مقاومة للماء ، استخدمنا علبة شفافة وطلاء أظافر كافٍ لعزل المكونات الكهربائية على السبورة.

لقد حفرنا فتحتين صغيرتين واستخدمنا سلكًا معدنيًا لإبقاء وحدة SR04 متصلة بالغطاء. تم عمل ثقب آخر أكبر للأسلاك المتصلة بجهاز الاستشعار بالموجات فوق الصوتية. استخدمنا سلكًا طويلًا رباعي النواة لربط المستشعر بالموجات فوق الصوتية مع NodeMCU حيث يقع الخزان على السطح ويمكن أن ترتفع درجة الحرارة هنا إلى 40-45 درجة مئوية.

يمكنك الاحتفاظ بكلتا الحالتين في حالة واحدة وتزويد NodeMCU بالطاقة. تأكد أيضًا من قوة إشارة Wi-Fi الجيدة عند تثبيت NodeMCU أو المستشعر. اقرأ دليلنا على كيفية تعزيز إشارة Wi-Fi لتوسيع نطاق Wi-Fi.

تحكم في مضخة الماء لإبقاء الخزان ممتلئًا

من خلال دمج مستشعر مستويات المياه الذكي مع Home Assistant ، يمكنك إضافة أتمتة للحصول على تنبيهات على هاتفك الذكي أو عبر Alexa / Google Assistant عندما يكون مستوى الخزان منخفضًا أو ممتلئًا. وبالمثل ، يمكنك إضافة الأتمتة لتشغيل مضخة المياه لملء الخزان عند انخفاضه وإيقاف تشغيله تلقائيًا بمجرد وصول مستوى الخزان إلى مستوى معين ، مثل 90-100٪.

بالإضافة إلى ذلك ، يمكنك إضافة مسبار مستشعر درجة حرارة مقاوم للماء ، مثل DS18B20 ، إلى مستشعر مستوى الماء الذكي الخاص بك لفحص ومراقبة درجة حرارة ماء الخزان.

كيفية بناء جهاز مراقبة الطاقة المنزلية باستخدام ESP8266

اقرأ التالي

عن المؤلف