جهاز إنذار بغمر القبو منخفض الطاقة للغاية مع ESP8266: 3 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:40

مرحبًا ، مرحبًا بكم في أول تدريب لي.

تغمر المياه قبو منزلي كل بضع سنوات لأسباب مختلفة مثل العواصف الرعدية الصيفية الشديدة أو ارتفاع المياه الجوفية أو حتى انفجار الأنابيب. على الرغم من أنه ليس مكانًا لطيفًا ، إلا أن غلاية التدفئة المركزية الخاصة بي موجودة في الأسفل ويمكن أن تضر المياه بأجزائها الإلكترونية ، لذلك أحتاج إلى ضخ المياه في أسرع وقت ممكن. من الصعب وغير المريح التحقق من الموقف بعد عاصفة رعدية صيفية شديدة ، لذلك قررت أن أجعل إنذارًا يعتمد على ESP8266 والذي يرسل لي بريدًا إلكترونيًا في حالة حدوث فيضان. (عندما يحدث الفيضان بسبب ارتفاع المياه الجوفية ، يكون منسوب المياه عادة أقل من 10 سم وهو غير ضار بالسخان ولا ينصح بالضخ لأنه سيعود على أي حال وكلما زاد ضخ المياه الجوفية سوف يأتي المزيد في المرة القادمة. ولكن من الجيد معرفة الوضع.)

في هذا التطبيق ، قد يكون الجهاز في وضع "السكون" لسنوات ، وإذا كان كل شيء يعمل كما هو مخطط له ، فلن يعمل إلا لبضع ثوان. استخدام النوم العميق ليس عمليًا لأنه يجذب الكثير من التيار إذا أردنا النوم لفترات طويلة جدًا ويمكن لـ ESP8266 النوم لمدة 71 دقيقة فقط كحد أقصى.

قررت استخدام مفتاح تعويم لتشغيل طاقة المرساب الكهروستاتيكي. مع هذا الحل ، لا يتم تشغيل ESP عندما يكون المفتاح مفتوحًا ، وبالتالي فإن استهلاك الطاقة هو فقط التفريغ الذاتي للبطاريات ، مما يجعل النظام جاهزًا للتنبيه لسنوات.

عندما يصل مستوى الماء إلى مفتاح التعويم ، يبدأ ESP بشكل طبيعي ، ويتصل بشبكة WiFi الخاصة بي ، ويرسل لي بريدًا إلكترونيًا ويذهب للنوم إلى الأبد باستخدام ESP. النوم العميق (0) حتى يتم إيقاف تشغيل الطاقة وتشغيلها مرة أخرى. إذا تعذر عليه الاتصال بشبكة WiFi أو تعذر عليه إرسال البريد الإلكتروني ، فإنه ينتقل إلى وضع السكون لمدة 20 دقيقة ، ويحاول مرة أخرى حتى تنجح.

هذه الفكرة مشابهة للحل الذي وصفه أندرياس سبيس في هذا الفيديو. ولكن نظرًا لطبيعة الغمر ومفتاح التعويم ، لا نحتاج إلى إضافة MOSFET للحفاظ على تشغيل ESP حتى تنتهي مهمته ، لأنه سيتم إغلاق مفتاح التعويم إذا كان مستوى الماء فوق مستوى الزناد.

الخطوة 1: التخطيطي:

القطع

• D1: BAT46 Schottky-diode للاستيقاظ في النوم العميق. لدي تجارب أفضل مع الثنائيات Schottky من المقاومات بين D0 و RST.
• مفتاح تعويم: أنبوب بسيط من القصب بقيمة 1.2 دولار ومفتاح تعويم قائم على المغناطيس من eBay. يمكن عكس الحلقة مع المغناطيس للتغيير بين تبديل مستوى السائل المرتفع والمنخفض. رابط eBay
• حامل البطارية: لبطاريات 2x AAA 1.5V
• P1: أطراف برغي 2x 2P 5.08mm (200mil) لتوصيل الأسلاك من البطارية ومفتاح التعويم.
• C1: مكثف 1000 فائق التوهج 10 فولت لزيادة ثبات ESP أثناء تشغيل الراديو. يرجى ملاحظة أنه إذا كان المرساب الكهروستاتيكي في نوم عميق ، فإن الطاقة المخزنة في المكثف تكفي لتشغيله لمدة 3-4 دقائق. في تلك الفترة ، لا يمكن لتشغيل مفتاح الطفو إعادة تشغيل المرساب الكهروستاتيكي لأن المكثف يبقيه قيد التشغيل أثناء النوم العميق. هذا مثير للاهتمام فقط أثناء الاختبار.
• U1: متحكم LOLIN / Wemos D1 Mini Pro ESP8266. هذا هو الإصدار المحترف مع موصل هوائي خارجي ، والذي قد يكون مفيدًا عند وضعه في الطابق السفلي. يرجى ملاحظة أنه يجب إعادة لحام "المقاوم" 0 أوم SMD لتحديد الهوائي الخارجي بدلاً من هوائي السيراميك المدمج الافتراضي. أوصي بشراء وحدات التحكم الدقيقة LOLIN من متجر LOLIN AliExpress الرسمي نظرًا لوجود الكثير من لوحات Wemos / LOLIN المزيفة أو القديمة.
• Perfboard: ستكون اللوحة الأولية مقاس 50 مم * 50 مم كافية لتناسب جميع الأجزاء. الدائرة بسيطة للغاية لصنع ثنائي الفينيل متعدد الكلور.:)

يرجى ملاحظة أن البطارية متصلة بمدخل 3.3 فولت. على الرغم من أن D1 Mini يحتوي على LDO مدمج لتشغيل USB / LiPo ، فإننا لا نحتاج إلى ذلك عندما يتم تشغيله من 3 فولت من البطاريات القلوية 2xAAA. من خلال هذا الاتصال ، تمكنت D1 Mini من إكمال مهمتها بجهد إمداد 1.8 فولت فقط أيضًا.

الخطوة الثانية: الكود

يمكن أن يكون البرنامج أجمل أو أبسط ، لكن أجزائه مثبتة جيدًا في مشاريعي الأخرى.

يستخدم الرسم المكتبات التالية:

ESP8266WiFi.h: الإعداد الافتراضي للوحات ESP8266.

Gsender.h: مكتبة المرسل في Gmail من Borya ، يمكن تنزيلها من هنا.

تدفق البرنامج بسيط للغاية.

• يبدأ ESP.
• يقرأ ذاكرة RTC للتحقق مما إذا كانت البداية الأولى أم لا
• يتصل بشبكة WiFi باستخدام وظيفة cleverwifi (). يتصل هذا بشبكة WiFi باستخدام عنوان MAC الخاص بالموجه (BSSID) ورقم القناة للاتصال بشكل أسرع ، ويعيد المحاولة بدون تلك بعد 100 محاولة غير ناجحة وينام بعد 600 محاولة. تم اشتقاق هذه الوظيفة من مخطط توفير استهلاك طاقة WiFi الخاص بـ OppoverBakke ، ولكن بدون حفظ بيانات الاتصال في جزء RTC في هذا التطبيق.
• يتحقق من جهد البطارية باستخدام ESP المدمج في ميزات ADC_MODE (ADC_VCC) / ESP.getVcc (). هذا لا يتطلب مقسم جهد خارجي أو أي أسلاك إلى A0. مثالي للجهود التي تقل عن 3.3 فولت ، وهي حالتنا.

• يرسل بريدًا إلكترونيًا alrt مع Gsender.h. أضفت متغيرات ونصًا مخصصًا للموضوع وسلاسل الرسائل للإبلاغ عن جهد البطارية ، وانقضى الوقت منذ الاكتشاف الأول وتقديم المشورة بشأن استبدال البطارية. من فضلك لا تنسى تغيير عنوان البريد الإلكتروني للمستلم.

  • ينام

    • إذا نجحت ، فإنها تنام "إلى الأبد" مع ESP.deepSleep (0) ؛ ماديًا سيكون في وضع السكون حتى يرتفع مستوى الماء. هذا من الناحية الفنية بضع ساعات أو بضعة أيام كحد أقصى ، والتي لن تستنزف البطارية مع عدد قليل من السكون الحالي. عندما يختفي الماء ، سيتم فتح مفتاح العوامة وسيتم إيقاف تشغيل ESP تمامًا ، وسيكون الاستهلاك الحالي 0.
    • إذا لم تنجح ، يذهب للنوم لمدة 20 دقيقة ، ثم يحاول مرة أخرى. من الممكن حدوث انقطاع في التيار المتردد في حالة حدوث عاصفة رعدية صيفية. يحسب عمليات إعادة التشغيل ويخزنها في ذاكرة RTC. تُستخدم هذه المعلومات للإبلاغ عن الوقت المنقضي منذ محاولة الإنذار الأولى. (يرجى ملاحظة أنه عند اختباره باستخدام طاقة USB وشاشة تسلسلية ، قد يحتفظ RTC بقيمة عدد الدورات بين التنزيلات أيضًا.)

الخطوة 3: التجميع والتركيب

بعد اختبار الكود على لوح التجارب ، قمت بلحامه بقطعة صغيرة من لوح الأداء.

لقد استخدمت قطعتين من طرفي المسمار اللولبيين بقطب 5.08 مم مثبتين معًا ، ورأس أنثى لـ ESP ، ومكثف وعدد قليل من وصلات العبور.

يرجى ملاحظة أنه يجب إعادة لحام المقاوم SMD برقم "0" بجوار هوائي السيراميك للوسادات الفارغة المجاورة له لتحديد الهوائي الخارجي.

ثم وضعت كل شيء في مربع تقاطع كهربائي IP55 صغير. يتم توصيل الأسلاك من مفتاح التعويم عبر غدة كبلية.

يتم وضع الصندوق في ارتفاع آمن ، حيث لا يمكن للماء (على أمل) الوصول إليه أبدًا ، لذلك استخدمت زوجًا من الأسلاك النحاسية السميكة نسبيًا ، 1 مم ^ 2 (17AWG) لتوصيل مفتاح التعويم. مع هذا الإعداد ، يمكن أن يبدأ ESP وإرسال الرسالة حتى مع جهد إدخال 1.8 فولت.

بعد التثبيت ، هذا الحارس الصامت على أهبة الاستعداد ، لكنني آمل ألا يضطر إلى إرسال إنذار قريبًا …