Construire un capteur de niveau d'eau avec un capteur à ultrasons et un assistant domestique

Bien qu'il existe plusieurs indicateurs de niveau d'eau et dispositifs disponibles pour surveiller le niveau dans un réservoir d'eau suspendu, ces dispositifs ont souvent un prix élevé et des fonctionnalités limitées. De plus, ils nécessitent de plonger des électrodes ou un interrupteur dans l'eau pour fonctionner; cela peut contaminer l'eau et se corroder avec le temps.

Mais que se passerait-il si vous pouviez construire un capteur de niveau d'eau sans fil et sans contact basé sur le Wi-Fi qui signale l'eau restante dans votre réservoir directement sur votre smartphone? Dans ce guide de bricolage, nous allons construire un tel indicateur de niveau d'eau à l'aide d'une carte NodeMCU et d'un appareil à ultrasons. capteur qui se trouve en haut du couvercle du réservoir d'eau et transmet les données à votre smartphone via Home Assistant.

Comment ça marche?

Un capteur de niveau d'eau à ultrasons fonctionne en envoyant des ondes sonores à une fréquence spécifique (également appelées ondes ultrasonores) et en recevant l'onde réfléchie par l'objet ciblé. Le capteur calcule et signale la distance entre le capteur et l'objet en fonction du temps nécessaire à l'onde sonore ou à l'onde ultrasonore pour se déplacer et se réfléchir.

Le capteur à ultrasons rapporte la valeur de distance en centimètres (cm) par défaut. Avec la profondeur du réservoir, cette valeur rapportée par le capteur à ultrasons peut être utilisée pour trouver la l'eau restante dans le réservoir en calculant la distance entre le niveau d'eau du réservoir et les ultrasons capteur.

Choses dont vous aurez besoin

Pour construire ce capteur de niveau d'eau intelligent, vous avez besoin des éléments suivants :

• Un MCU basé sur ESP8266, tel que NodeMCU, D1 Mini, ESP01, etc.
• Un capteur à ultrasons SR04
• Fils de liaison

Pour ce projet, il est recommandé d'utiliser un capteur à ultrasons étanche JSN-SR04 pour éviter d'endommager le capteur en raison de l'humidité.

Étapes pour construire un capteur de niveau d'eau intelligent

Vous pouvez suivre les étapes ci-dessous pour construire un capteur de niveau d'eau à ultrasons sans contact intelligent basé sur le Wi-Fi pour surveiller la consommation d'eau et vous éviter de monter les escaliers ou le réservoir d'eau pour la vérifier manuellement. Vous pouvez également utiliser ce capteur pour surveiller le niveau d'un réservoir de sel.

Étape 1: Installer et configurer Home Assistant

L'assistant domestique (HA) est préféré mais pas obligatoire pour construire un capteur ou un contrôleur de niveau d'eau intelligent basé sur le Wi-Fi. Cependant, si vous souhaitez recevoir des notifications, suivre la consommation quotidienne/hebdomadaire/mensuelle ou ajouter une automatisation en fonction du niveau du réservoir, vous devez configurer Home Assistant.

Vous pouvez suivre notre guide précédent pour installer Home Assistant sur Raspberry Pi ou un vieil ordinateur portable. Si vous ne souhaitez pas installer ou configurer Home Assistant, vous pouvez flasher le micrologiciel Tasmota et l'utiliser pour vérifier le niveau d'eau. Bien qu'il ne soit pas aussi intuitif que Home Assistant, il fait le travail et rapporte la valeur brute via une page Web.

Étape 2: mesurer la profondeur du réservoir

Vous devez mesurer la profondeur du réservoir. Vous pouvez le faire en mesurant la hauteur du réservoir de l'extérieur ou de l'intérieur à l'aide d'un ruban à mesurer.

Une fois que vous avez la mesure, mesurez la distance entre le couvercle du réservoir où le capteur à ultrasons sera installé et le bord du réservoir d'eau. C'est la distance que vous devez soustraire de la profondeur totale.

Par exemple, si la hauteur du réservoir est de 120 cm et que la distance entre le capteur sur le couvercle et le bord de l'eau est de 10 cm, alors la profondeur est 120 - 10 = 110cm.

Étape 2: compiler le micrologiciel

Pour compiler le firmware, ouvrez Home Assistant et installez le ESPAccueil add-on si vous ne l'avez pas déjà fait. Suivez ensuite ces étapes :

1. Clique le +Nouvel appareil bouton puis cliquez Continuez.
2. Saisissez le nom du fichier du micrologiciel, tel que capteur de niveau d'eau, et cliquez Suivant.
3. Sélectionnez le MCU dont vous disposez, tel que NodeMCU, ESP32 ou D1 Mini, puis cliquez sur Suivant. Puis clique Sauter.

Trouvez maintenant le capteur de niveau d'eau projet et cliquez Éditer. Cela ouvre le capteur de niveau d'eau.yamlfichier. Dans le fichier, copiez et collez ce code YAML. Dans le code, modifiez les éléments suivants :

• Entrez votre SSID Wi-Fi et votre mot de passe.
• Modifiez les valeurs dans les formules sous filtres avec la distance entre le capteur et le bord de l'eau et la hauteur totale du réservoir.
• Cliquez sur Sauvegarder.
• Connectez votre NodeMCU, ESP32 ou D1 mini à votre PC à l'aide d'un câble micro USB, puis cliquez sur Installer.
• Choisir la Branchez-vous sur cet ordinateur option. Cela commencera à compiler le code YAML et générera un fichier de micrologiciel (waterlevelsensor.bin). Cela peut prendre un certain temps.
• Une fois le micrologiciel compilé, cliquez sur Télécharger le projet pour télécharger le capteur de niveau d'eau.bin fichier.

Étape 3: Flasher le firmware sur NodeMCU

Pour flasher le firmware waterlevelsensor.bin, vous pouvez télécharger le ESPHome-Clignotant outil ou utilisez le web ESPHome. Les étapes sont les suivantes:

Après avoir téléchargé le firmware, cliquez sur Ouvrez ESPHome Web.

Cliquez sur Relier puis sélectionnez le port COM série USB auquel votre NodeMCU, D1 Mini ou ESP32 est connecté.

Cliquez sur Installer. Cliquez sur Choisir le fichier, naviguez jusqu'à capteur de niveau d'eau.bin fichier du micrologiciel, puis cliquez sur Installer. Une fois le firmware flashé, débranchez le câble USB.

Étape 4: Connecter le capteur à ultrasons avec NodeMCU

Reportez-vous au schéma ci-dessous pour connecter le capteur à ultrasons SR04 à la carte MCU.

NodeMCU/ESP32/D1 Mini	Capteur à ultrasons SR04
3V3	Vcc
D5	Trigonométrie
D6	Écho
Terre	Terre

Si vous utilisez le module ultrasonique étanche JSN SR04 M-2, connectez les broches comme indiqué sur le schéma.

NodeMCU/ESP32/D1 Mini	Capteur à ultrasons JSN-SR04
vin	5V
D5	Trigonométrie
D6	Écho
Terre	Terre

Une fois le capteur à ultrasons connecté au MCU, reconnectez le câble USB. L'appareil se connectera automatiquement au réseau Wi-Fi en fonction des détails que vous avez entrés dans le code et s'affichera comme En ligne dans le Tableau de bord ESPHome.

Cliquez sur Journaux sous le capteur de niveau d'eau. Cela affichera les journaux et les données reçues par le capteur.

Si les journaux affichent les informations comme indiqué dans la capture d'écran, vous pouvez continuer et configurer le capteur dans Home Assistant.

Si vous voyez "Dépassement du délai de mesure de la distance", procédez comme suit :

• Vérifiez que vous avez correctement connecté les broches du capteur à ultrasons au MCU.
• Le module JSN SR04 M-2 peut mesurer de 20 à 400 cm. Donc, gardez l'objet à au moins 20 cm. Vous devez également apporter des modifications au code en conséquence.
• Le capteur à ultrasons que nous avons utilisé peut ne pas mesurer la distance au-delà de 400 cm. Si votre réservoir est plus profond que 400 cm (inhabituel), cela peut ne pas fonctionner pour vous.

Étape 5: Ajouter un capteur de niveau d'eau intelligent à l'assistant domestique

Pour ajouter le capteur de niveau d'eau à ultrasons à Home Assistant à des fins de surveillance, procédez comme suit :

1. Dans Home Assistant, accédez à Configuration > Périphériques et services.
2. le capteur de niveau d'eau doivent être automatiquement découverts et répertoriés. Si ce n'est pas le cas, cliquez Ajouter une intégration.
3. Rechercher et sélectionner ESPAccueil.
4. Saisissez l'adresse IP du capteur de niveau d'eau. Vous pouvez le trouver à partir des journaux ou de votre routeur Wi-Fi. Après avoir entré l'adresse IP, cliquez sur Nous faire parvenir.
5. Sélectionnez une zone et cliquez Finir.
6. CLe capteur sera listé sous ESPHome. Cliquez sur capteur de niveau d'eau et sélectionnez l'entité.
7. Cliquez sur Ajouter à Lovelace.
8. Choisissez une chambre et cliquez Suivant.
9. Cela ajoutera le capteur de niveau d'eau au tableau de bord.

Vous pouvez personnaliser davantage la carte par défaut en ajoutant les éléments suivants dans l'éditeur de code :

type: manomètre
nom: capteur de niveau d'eau
unité: '%'
entité: capteur. capteur de niveau d'eau
 vert: 0
 jaune: 45
 rouge: 85

Étape 6: Installez le capteur sur le couvercle de votre réservoir d'eau

Vous pouvez maintenant installer le capteur dans votre réservoir d'eau. Pour le projet, nous avons utilisé le capteur SR04, qui n'est pas étanche. Pour le rendre étanche, nous avons utilisé un boîtier transparent et suffisamment de vernis à ongles pour isoler les composants électriques de la carte.

Nous avons percé deux petits trous et utilisé un fil métallique pour maintenir le module SR04 attaché au couvercle. Un autre trou plus grand a été fait pour les fils connectés au capteur à ultrasons. Nous avons utilisé un long fil à 4 conducteurs pour interfacer le capteur à ultrasons avec le NodeMCU car le réservoir est situé sur le toit et la température ici peut monter jusqu'à 40-45°C.

Vous pouvez conserver les deux dans un seul boîtier et alimenter le NodeMCU. Assurez-vous également que le signal Wi-Fi est suffisamment puissant lorsque vous installez le NodeMCU ou le capteur. Lisez notre guide sur comment booster votre signal Wi-Fi pour étendre la portée Wi-Fi.

Contrôlez la pompe à eau pour garder le réservoir plein

En intégrant le capteur de niveau d'eau intelligent à Home Assistant, vous pouvez ajouter une automatisation pour recevoir des alertes sur votre smartphone ou via Alexa/Google Assistant lorsque le niveau du réservoir est bas ou plein. De même, vous pouvez ajouter une automatisation pour allumer la pompe à eau pour remplir le réservoir lorsqu'il est bas et l'éteindre automatiquement une fois que le niveau du réservoir atteint un certain niveau, comme 90-100 %.

De plus, vous pouvez ajouter une sonde de capteur de température étanche, telle qu'une DS18B20, à votre capteur de niveau d'eau intelligent pour vérifier et surveiller la température de l'eau du réservoir.

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