Sensor solar de cocodrilo para piscina: 7 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:40

Este instructivo muestra cómo construir un sensor de piscina bastante especial que mida la temperatura de la piscina y la transmita a través de WiFi a la aplicación Blynk y a un corredor de MQTT. Lo llamo "Sensor de piscina solar de cocodrilo". Utiliza el entorno de programación Arduino y una placa ESP8266 (Wemos D1 mini pro).

¿Qué tiene de especial este proyecto?

• El aspecto es simplemente genial
• Totalmente independiente de las fuentes de energía (el panel solar alimenta la batería LiPo)
• Sensor conectado WiFi ESP8266 de baja potencia
• Sensor de temperatura de alta precisión
• Transmisión de datos de temperatura y voltaje a la aplicación Blynk para su teléfono móvil
• También envía una marca de tiempo de "última actualización" a la aplicación Blynk.
• Transmisión de datos de temperatura y voltaje a un corredor de MQTT
• Celsius y Fahrenheit intercambiables
• Se puede reprogramar

Tu nivel de habilidad: intermedio a experimentado

Suministros

Para esta compilación, necesitará saber cómo trabajar con:

• Arduino IDE (entorno de programación)
• un soldador
• un taladro
• un cuchillo afilado
• Pegamento epoxy
• pegamento caliente
• espuma en aerosol industrial
• color de aerosol

Paso 1: componentes necesarios

Estas cosas son necesarias para construir este bonito sensor de piscina:

• La cabeza de cocodrilo (plástico espumado) que se encuentra aquí: Amazon: Crocodile Head
• O alternativamente: carcasa de barco (Aliexpress). Consulte el paso 6 para esto.
• ESP8266 Wemos D1 mini pro: (Aliexpress)
• Panel solar 0.25W 45x45mm: (Aliexpress)
• ** EDITAR después de un año de uso: recomiendo encarecidamente usar una batería más fuerte como una 18650 (ejemplo: Aliexpress)
• Módulo cargador de batería TP4056: (Aliexpress)
• Sensor de temperatura impermeable DS 18b20: (Aliexpress)
• Cable 22 AWG (Aliexpress)
• Placa PCB prototipo 5x7cm (Aliexpress)
• Resistencias de 220 ohmios y 4,7 kohmios
• un cable corto de USB a MicroUSB

Adicionalmente:

• Sellador de espuma aislante en el mercado de bricolaje o aquí: (Amazon)
• Pintura impermeable en el mercado de bricolaje o aquí: (Amazon)
• Aerosol de imprimación de relleno en el mercado de bricolaje o aquí: (Amazon)
• Epoxi líquido para un revestimiento impermeable en el mercado de bricolaje
• Pegamento caliente

Es posible que deba usar una impresora 3D para imprimir una cubierta impermeable para el puerto USB.

Paso 2: Electrónica

Pensé que era más fácil comenzar con algunos de estos prototipos de PCB universales de bricolaje y descubrí que un 5x7cm es perfecto para este propósito.

Pasos de construcción:

1. Prepare el D1 mini pro para usar una antena externa:

   1. Desoldar la resistencia de 0 ohmios junto a la antena de cerámica
   2. Gire la resistencia de 0 ohmios hacia abajo y suelde la conexión a la antena externa (se encuentra una buena explicación aquí - Paso 5)
2. Coloque las piezas y decida el diseño en el prototipo de PCB antes de comenzar a soldar.
3. Suelde los pines al D1 mini pro
4. Suelde los pines separadores a la placa prototipo
5. Suelde los pines de la placa del cargador al prototipo de PCB
6. Suelde la placa del cargador a los pines
7. Cortar el cable del sensor de temperatura a una longitud de 20 cm.
8. Consulte la imagen de arriba para conectar el sensor de temperatura
9. Suelde el cable al panel solar
10. TODAVÍA NO suelde los cables del panel solar a la placa; estos deben pegarse primero a la cabeza del cocodrilo
11. Siga el esquema de Fritzing anterior para soldar todas las conexiones restantes a la PCB
12. Una vez que todos los componentes estén conectados y soldados, use un poco de pegamento caliente para fijar la batería Nota: Para poner el ESP8266 en suspensión es necesario conectar el pin D1 con el pin RST. A veces, el D1 mini pro causa problemas con el puerto serie si los puertos D0 y RST están conectados. El que utilicé (ver el enlace de Aliexpress arriba) no tenía este problema. Si se enfrenta a este problema, es posible que deba usar un puente o un interruptor para desconectar los dos pines para cargar un nuevo código. Pero (!) Entonces no tienes oportunidad de reprogramar una vez que la cabeza del cocodrilo ha sido sellada. En este caso, tampoco es necesario llevar el puerto USB al exterior (por ejemplo, para perforar un tercer orificio).

Paso 3: Hardware, parte 1 (preparación de la cabeza de cocodrilo)

En este paso preparamos la parte trasera de la cabeza de cocodrilo para tener suficiente espacio para la electrónica. Y estamos perforando algunos agujeros para la antena, el panel solar y el puerto USB. Primero planeé mi proyecto sin el puerto USB. Pero luego pensé que sería imposible para mí hacer algunas actualizaciones de software una vez que el cocodrilo se haya sellado nuevamente. Por lo tanto, decidí usar un cable USB corto de micro-USB a USB para permitir un acceso externo a la placa ESP8266.

• Use un cuchillo afilado para cortar un poco más de 7x5 cm (tamaño de su placa prototipo) de la superficie dura
• Use una cuchara para quitar la espuma más suave del interior.
• Solo asegúrate de tener suficiente espacio para tus cables y tu placa
• Pruebe si le queda bien y si aún queda algo de espacio para taparlo más tarde

Ahora taladre dos o tres agujeros en la cabeza:

• para el panel solar
• para la antena
• (opcional) para el puerto USB para permitir una programación posterior

Use epoxi de 2 componentes (5 minutos) para pegar y sellar estos orificios nuevamente. ¡Usa suficiente pegamento epoxi! ¡Asegúrate de que sea impermeable después!

1. Pegue el cable del panel solar a la cabeza y selle adecuadamente el orificio
2. Pega el panel solar entre los ojos.
3. Pegue el enchufe de la antena a la cabeza y selle adecuadamente el orificio
4. Pegue el enchufe USB y selle correctamente el orificio

Para evitar que el agua cause corrosión en el puerto USB, imprimí en 3D una pequeña tapa protectora.

Paso 4: software

Necesita tener un entorno Arduino en ejecución. Si no es así, marque esto.

La configuración del hardware es sencilla (en mi Mac):

LOLIN (WEMOS) D1 mini Pro, 80 MHz, Flash, 16M (14M SPIFFS), v2 Memoria inferior, Desactivar, Ninguno, Solo Sketch, 921600 en /dev/cu. SLAB_USBtoUART

Obtenga el código Arduino aquí: código Arduino en Github

El código envía la temperatura y el voltaje de la batería a Blynk. Simplemente cargue la aplicación Blynk en su teléfono móvil y cree un nuevo proyecto. Blynk le enviará un token de autenticación para este proyecto. Ingrese este token en el archivo Settings.h. La configuración predeterminada enviará

• la temperatura al PIN VIRTUAL 11
• el voltaje al PIN VIRTUAL 12
• la última marca de tiempo actualizada al PIN VIRTUAL 13

pero es fácil cambiar estos pines en el código. Simplemente juegue con todos los widgets de Blynk usando V11, V12 y V13, es divertido. Si eres nuevo en esto, solo lee el instructivo de mi amigo Debasish; la mayor parte de esto se explica allí en el Paso 19.

El software también está preparado para utilizar un corredor MQTT.

En Settings.h hay una variable global llamada MQTT. Esto debe establecerse en verdadero o falso dependiendo de si está utilizando MQTT o no.

En mi caso, estoy usando un corredor MQTT (Orange PI Zero, Mosquitto, Node-Red) y un tablero donde se juntan todos los datos de mis sensores. Si es nuevo en MQTT, deje que Google le ayude a configurarlo.

Si está familiarizado con MQTT, estoy bastante seguro de que comprenderá el código.

Paso 5: Parte de hardware 2 (Sellado de nuevo)

En este paso necesitamos empacar toda la electrónica (software cargado y probado) y sellar el vientre de nuestro cocodrilo nuevamente. Personalmente veo dos posibles soluciones:

1. Utiliza un cristal acrílico y pégalo con pegamento epoxi resistente al agua hasta el vientre. Para el cable del sensor de temperatura, use un conducto de cable a prueba de agua (lamento no haber elegido esta opción; después de todo lo que pasé, recomendaría encarecidamente seguir este camino).
2. Use una espuma industrial y vuelva a llenar los huecos, luego use pintura impermeable para sellar. Y terminarlo con masilla y pintura.

Así que me decidí por la opción 2. Los pasos son los siguientes:

1. Suelde el cable del panel solar a la placa.
2. Conecte el cable de la antena
3. Conecte el cable USB a la placa ESP8266 (Y NO a la placa de carga)
4. Apriete todo el cable y la placa en el orificio
5. Deje colgando 5-10 cm del cable del sensor de temperatura
6. Use la espuma industrial para llenar todos los huecos (cuidado, la espuma se expande mucho)
7. Déjalo secar y luego corta la espuma con un cuchillo afilado.
8. Ahora use un poco de pintura impermeable (se usa para arreglar techos) y píntela por todas partes
9. Deje que se seque y use el aerosol de pintura de relleno para producir una costra dura (debe hacer esto una y otra vez)
10. EDICIÓN IMPORTANTE (después de algunas semanas en el agua): Aplique dos o tres capas de epoxi líquido para dar una capa realmente impermeable.
11. Déjelo secar - ¡TERMINADO!

Paso 6: construcción alternativa

Dado que la primera versión con el cocodrilo sigue siendo mi favorita, debo admitir que elegí la batería incorrecta (demasiado débil). Desafortunadamente, ya no puedo cambiar la batería porque está sellada en el cuerpo del cocodrilo.

Es por eso que decidí hacer otra solución con un bote como cuerpo para acceder mejor a la electrónica y la batería si es necesario.

Cambios:

• Shell (https://www.aliexpress.com/item/32891355836.html)
• Batería LiIon 18650
• Inserto impreso en 3D para montar las dos placas (ESP8266 y módulo cargador)

Paso 7: Apéndice: Pantallas / sensores adicionales

Si desea ir más allá de mostrar los datos del grupo solo en la aplicación Blynk, también puede enviarlos a un corredor de MQTT. Esto le permite utilizar varias posibilidades más para mostrar los datos de su grupo (u otros) en diferentes dispositivos. Uno sería Node Red Dashboard en una Raspberry Pi (vea la imagen de arriba) o una pantalla de matriz LED. Si está interesado en la matriz LED, busque el código aquí:

Por cierto, combiné este proyecto con la estación meteorológica solar que incluye un pronóstico del tiempo de Zambretti de este proyecto:

La inspiración de esta estación meteorológica solar vino de mi amigo indio Debasish. Encuentre su instructable aquí:

Primer premio en el Concurso de Sensores