Датчик уровня воды своими руками: Простой датчик уровня воды своими руками – Поделки для авто

Как собрать своими руками датчик уровня воды в резервуаре с использованием Ардуино и ультразвукового модуля для измерения расстояния

Нужно измерить уровень жидкости в больших резервуарах — колодце, баке или открытом контейнере? Это руководство поможет вам собрать, с использованием дешевой электроники, сонарный датчик уровня воды в резервуаре.

Приложенный набросок отображает общий вид того, как будет выглядеть проект. Недалеко от нашего летнего домика находится большой колодец, из которого мы берём воду для питья и домашних нужд. Однажды мы с братом говорили о том, как наш дед в течение всего лета вручную измеряет уровень воды, чтобы отслеживать потребление и её приток, чтобы избежать переполнения колодца.

Мы подумали, что с использованием современной электроники можно изменить эту традицию и сделать её более автоматизированной. При помощи нескольких программистских уловок, мы смогли использовать Ардуино и ультразвуковой модуль для измерения расстояния до водной поверхности (I) с достаточной надежностью и точностью до +/- нескольких миллиметров. Это значит, что мы смогли рассчитать объем (V), используя диаметр колодца (D) и его глубину (L) с точностью до +/- 1 литра.

Поскольку колодец располагается примерно в 25 метрах от дома, а мы хотели поместить дисплей датчика дома, мы решили использовать два Ардуино и передавать данные от одного из них к другому. Если вам захочется, то проект можно переделать под использование всего одного Ардуино. Почему мы не использовали беспроводной интерфейс? Во-первых, из за простоты использования — провод меньше подвержен порче влагой. Также потому, что мы хотели избежать использования аккумуляторов в той части, в которой располагался датчик. С помощью провода мы можем передавать как данные, так и питание по одному кабелю.

1. Модуль Ардуино в доме — это основной модуль Ардуино. Он отправляет сигнал на Arduino в колодце, получает замеры расстояния и отображает рассчитанный объём оставшейся воды на дисплее.
2. Модуль Ардуино в колодце и ультразвуковой модуль просто получают сигнал из дома, запускают процесс измерения и отправляют обратно информацию о расстоянии от датчика до воды.
   Схема встроена в непроницаемую коробку с пластиковой трубкой, прикреплённой к той стороне, где находится ультразвуковой модуль. Трубка нужна для того, чтобы снизить уровень помех, сократив поле зрения датчика таким образом, чтобы ему была видна только вода.

Шаг 1: Компоненты, тесты, программирование

В этом проекте используются следующие компоненты:

• 2 модуля Ардуино (один для измерения уровня жидкости, второй для отображения результатов на дисплее)
• Обычная 12V батарейка
• Ультразвуковой модуль HC-SR04
• Модуль LED дисплея MAX7219
• Телефонный кабель — 25 метров, 4 жилы: питание, заземление и 2 провода для данных
• Коробка для установки электроники
• Горячий клей
• Паяльник

Для того, чтобы убедиться, что все работает как надо, мы все спаяли, соединили и проверили «на коленке». В интернете есть много программ, работающих с ультразвуковыми датчиками и дисплеями, так что мы просто использовали то, что нашли в интернете, чтобы проверить, что замеренное расстояние верно (картинка 1) и что мы можем поймать ультразвуковое отражение с поверхности воды (картинка 2). Также мы проверили, что ультразвуковой датчик уровня воды передаёт данные на длинные расстояния, чтобы у нас не было проблем при установке.

Не пренебрегайте временем, проведенным за тестированием системы, так как жизненно необходимо проверить, что всё работает, перед тем, как вы запаяете всё железо в корпуса и зароете кабель.

Во время тестов мы также обнаружили, что ультразвуковой датчик иногда ловит сигналы от других частей колодца, например от стен, или трубы, через которую поступает вода. При этом измеренное расстояние было слишком маленьким по сравнению с тем, каким должно быть расстояние до воды. В силу того, что мы не смогли до конца устранить эти помехи своими руками, мы решили отбрасывать все новые замеры, которые сильно отличаются от текущего показателя. Это не было критично, так как уровень воды в колодце изменялся достаточно плавно. В начале работы, модуль делает серию замеров и выбирает наибольший полученный показатель (то есть, наименьший уровень воды) в качестве отправной точки.

После этого, в дополнение к решениям о принятии и отклонении показаний, используется частичное обновление показателя, с которым сравниваются новые данные. Также важно, чтобы все эхо утихли перед тем, как начнутся первые замеры. В случае бетонного колодца это очень критично.

Финальную версию рабочего кода для обеих плат Ардуино можно найти здесь: ссылка

Шаг 2: Общественные работы

В силу того, что наш колодец располагается на расстоянии от дома, нам пришлось выкопать в газоне небольшую борозду для кабеля.

Шаг 3: Соединяем и устанавливаем все компоненты

Соедините всё также, как при тестировании — всё должно заработать. Помните о том, что пин TX на одном Ардуино соединяется с пином RX на втором модуле, и наоборот. Как видно на картинке 1, для питания модуля Ардуино в колодце, мы использовали обычный телефонный кабель.

На второй и третьей картинке видна пластиковая труба с передатчиком, помещенным за пределы трубки и ресивером, помещенным внутри неё.

Шаг 4: Калибровка

Удостоверьтесь в том, что дистанция между датчиком и поверхностью воды измерена корректно. Калибровка состоит лишь в том, чтобы замерить диаметр колодца и его полную глубину — эти данные нужны для измерения объема жидкости. Чтобы получить точные данные, мы также настроили другие параметры программы (время между замерами, параметры частичного обновления, количество изначальных замеров).

Теперь мы можем следить за тем, какой уровень воды в нашем колодце и даже отслеживать, как колодец постепенно наполняется в ночное время — и всё это отображается на экране.

Заметка: В настоящее время преобразование времени-расстояния не корректируется при изменении скорости звука из-за колебаний температуры. Это будет хорошим дополнением в будущих доработках, так как температура в колодце заметно меняется.

Сигнализатор-датчик уровня воды своими руками

Любители принимать ванны сталкиваются с необходимостью постоянного контроля уровня воды при ее наполнении. Благодаря наличию сливного отверстия вода не затопит помещение, но ее бесполезный расход зафиксирует счетчик, что увеличит стоимость коммунальных услуг.

Для того, чтобы избавиться от наблюдений и сэкономить средства можно воспользоваться звуковым сигнализатором, который оповестит, когда уровень воды при наполнении ванны или любой другой емкости, достигнет необходимого.

Существуют готовые сенсорные звуковые сигнализаторы, но стоят они в несколько раз больше и питается от батареи типа «Крона», которой хватает ненадолго.

Можно было самому сделать емкостной датчик уровня воды, но гораздо проще переделать звуковой магнитный сигнализатор для двери, стоимостью в 1$, дополнив магнитиком, пружинкой, нитью и поплавком.

Для оповещения достижения заданного уровня воды при наполнении ванны я за пару часов переделал звуковой охранный сигнализатор для дверей под эту задачу.

Как разобрать сигнализатор

Сначала надо снять крышку батарейного отсека, сдвинув его вдоль корпуса сигнализатора. Далее нужно снять вторую часть крышки, в которой установлен звуковой излучатель.

При внешнем осмотре крепежных элементов не наблюдалось. Предположил, что крышка держится на защелках. Но попытка снять ее, освободив защелки, не увенчалась успехом. Оказалось, что крышка закреплена саморезом.

С обратной стороны сигнализатора был наклеен двухсторонний скотч. С помощью иголки было найдено место нахождения самореза, и он выкручен крестовой отверткой.

На фотоснимке показана снятая крышка с громкоговорителем пьезоэлектрического типа. Слева от него видна стойка для самореза. Выводы излучателя были отпаяны и обозначена полярность.

Звуковой сигнализатор разобран и теперь стало понятно, как его переделать под сигнализатор уровня воды. В качестве датчика использовался геркон, представляющий собой герметичную стеклянную ампулу, в которой размещены два контакта. При воздействии магнитного поля, контакты служат магнитопроводом и, притягиваясь, друг к другу, замыкают электрическую цепь. Ведут себя как включатель.

Доработка сигнализатора двери

Решено было вместо штатного магнита с большими размерами, разместить в корпусе небольшой неодимовый магнит. Но мешал геркон и резистор, которые были установлены сверху на печатной плате.

После снятия печатной платы оказалось, что под ней в корпусе имелось достаточно места, для переноса мешающих элементов на сторону с печатными проводниками.

При выпайке резистора у него отвалился один из выводов, пришлось заменить другим. Заодно выяснил, что резистор задает частоту излучения пьезоэлектрического излучателя. Геркон был установлен таким образом, чтобы, магнит замыкал его контакты, находясь в нижнем положении, то есть звука не было.

Неодимовый магнит был взят от отказавшего жесткого диска компьютера. От него с помощью зубила был отколот небольшой кусочек. Острые края закруглены на наждачной бумаге.

Для закрепления магнита на капроновом шнурке на нее был надет отрезок полихлорвиниловой трубки подходящего диаметра и в нее с усилием вставлен магнит. При желании можно трубку опустить на десяток минут в ацетон, тогда она увеличится в диаметре в два раза, а после испарения ацетона уменьшиться до исходного размера.

Пружина растяжения была закреплена в корпусе сигнализатора с помощью, вплавленной в него паяльником металлической скобки. Шнурок был привязан на узел к противоположному ее концу.

Крепление магнита с помощью трубки позволило определить оптимальное место его расположения относительно геркона и заодно ограничить свободу перемещения. После регулировки магнит был приклеен с помощью клея «Момент». На фотографии показан магнит в положении, когда уровень воды не поднял поплавок.

Проверка работы системы показала стабильную ее работу. При натяжении шнурка звук отсутствовал, а при отпускании ее раздавалась сирена большой громкости.

Поплавок был сделан из пластиковой банки подходящего размера. Для крепления нити в крышке банки было установлено ушко, сделанное из полоски нержавеющего металла. Можно использовать и отрезок алюминиевого провода для электропроводки.

Полоска с отверстием была с помощью паяльника вплавлена в крышку банки и загнута, как показано на фотографии.

Для исключения попадания воды внутрь поплавка место вхождения ушка в крышку с внутренней стороны было залито силиконом.

Для того чтобы поплавок при попадании в воду принимал вертикальное положение внутрь банки был помещен груз в виде кусков припоя. Общий вес поплавка составил 50 гр.

Для получения оптимального погружения поплавка в воду, в него добавлялся очередной кусок припоя, пока поплавок не начал плавать в воде, как показано на фотографии.

Для сигнализатора уровня воды над ванной было решено использовать проволочную полку, имевшуюся в углу стены. Поэтому в корпус сигнализатора был вплавлен крючок, сделанный из такой же полоски металла, как и ушко поплавка. Можно было закрепить на кафеле с помощью присоски, но они часто отваливаются, а датчик не герметичный. Поэтому я предпочел этот способ крепления не применять.

В сигнализатор были установлены батарейки ААА, и осталось только отрегулировать длину шнурка на требуемый уровень воды. Поэтому шнурок не был привязан к поплавку, а зафиксирован с помощью зажима.

Многократное использование звукового сигнализатора уровня воды в ванной при наполнении ее водой подтвердило эффективность самоделки. При возникновении сирены, сигнализатор выключается с помощью имеющегося штатного выключателя. С тех пор бесполезный расход воды при наборе ванны был исключен.

Датчик уровня воды Zigbee

DIY — поделитесь своими проектами!

Анемой (Роберт) 8 ноября 2021 г., 16:34

#1

Итак, прочитав сообщения некоторых других пользователей о датчиках Diy Zigbee, использующих дверные / оконные датчики aqara, я начал думать о том, что еще я мог бы сделать с одним из них. Сначала мне ничего не приходило в голову, пока вода в верхней части аквариума моей жены не высохла, что привело к тому, что насос работал всухую, кто знает, как долго. Затем я вспомнил, что дешевые поплавковые датчики уровня воды используют два провода, как и самодельные датчики, о которых я читал. Я быстро заказал детали на aliexpress и тут же забыл о своей идее, пока они не появились. На этих выходных я подключил один и рад сообщить, что он работает именно так, как я надеялся. Ниже я постараюсь рассказать, как я это сделал. Я постараюсь и включить некоторые фотографии, которые я сделал, а также.

Необходимые детали:
-1 датчик двери/окна aqara
-1 поплавковый выключатель воды (2 шт. резервуар, бассейн, датчик уровня жидкости, шаровой поплавковый переключатель, разъемы, переключатели | eBay) — может быть не самая дешевая цена, но любой датчик с двумя проводами должен работать .

Шаг первый
Подденьте датчик aqara с помощью пинцета или небольшой плоской отвертки и вытащите чип.

Шаг второй
Найдите геркон, это крошечная стеклянная трубка.
Вы заметите, что он припаян на обоих концах, наша цель — соединить один провод с контактной площадкой на любом конце геркона.

Неважно, какой провод куда идет.
Он будет работать, если вы оставите геркон на месте. Прежде чем я понял, что это сработает, я припаял провода, оставив переключатель там. Но как только я понял, что это сработает, я отрезал его. После того, как вы припаяете провода, он должен выглядеть так:

IMG_40501920×2560 382 КБ

Обратите внимание, что провода указывают в одном направлении, что было сделано намеренно и будет полезно при установке чипа обратно в корпус. Также заметьте, что я не очень хорошо разбираюсь в паяльнике 🙂

Шаг 3
Сделайте надрез в углу корпуса, чтобы пропустить провода. острая пара ножниц сделала свое дело.

IMG_40531920×2560 296 КБ

Шаг 4

Соберите датчик.
На данный момент у вас есть два варианта. При разборке датчика я сломал внутреннюю часть, которая удерживала чип на месте. Это также, по-видимому, то, что позволило верхней части корпуса защелкнуться. Так что теперь, когда я поставил верхнюю часть, она не осталась на месте. Я решил это с помощью куска скотча. В качестве альтернативы вы можете попробовать оставить эту внутреннюю часть на месте и посмотреть, поместятся ли внутри провода с ней. Я еще не открывал другой датчик, чтобы проверить, подойдет ли он.

Вот готовый проект:

IMG_40541920×2560 289 КБ

В этот момент я просто связал его с Deconz и добавил в HA. Я ДУМАЮ (я не уверен), какое положение он читает или выключает, будет зависеть от того, как вы подключили провода. Так что просто протестируйте его на стенде, чтобы увидеть, соответствует ли включение или выключение HA низкому уровню воды. Затем я настроил автоматизацию, чтобы уведомлять меня, когда вода в резервуаре падает ниже 1/4. Я планирую добавить интеллектуальную розетку в розетку для помпы, чтобы я мог автоматически отключать питание помпы.

Это первый раз, когда я пытаюсь поделиться подобным прохождением, поэтому дайте мне знать, если вы что-то пропустили или у вас есть вопросы. Кроме того, если вы знаете другой датчик, который работает на двух проводах, дайте мне знать, и, возможно, я попробую его.

9 лайков

конечность 8 ноября 2021 г., 17:24

#2

отличная идея! тоже очень хорошо пишешь.

Мне нравятся такие посты, сделанные своими руками. они всегда дают вдохновение, как те, которые вы видели, сделали для вас.

Москера (Хорхе) 21 мая 2022 г., 9:13

#3

Привет, Роберт!
Я, как и вы, искал простой способ управлять уровнем воды в колодцах. У нас та же проблема с водяными насосами и уровнем воды.
Ваша идея может вместить многое. Я видел пост, но не понял его реализации.
Где вы разместили датчик окна?
Мне не удалось найти предоставленную вами ссылку на ebay, ее больше не существует

Спасибо за сообщение и помощь!
Хорхе

хебом (христианин)

26 мая 2022 г., 14:57

#4

Почему бы не купить датчик воды Zigbee, такой как Tuya Датчик воды для умного дома ZigBee Детектор утечки Датчик утечки воды при наводнении Работает с Tuya Zigbee Hub | | — AliExpress (батарея AAA, время работы в режиме ожидания 3 года) или датчик утечки Tuya Zigbee, датчик утечки воды, датчик утечки воды, датчик утечки воды для умного дома, Var Smartlife — Датчик утечки — AliExpress (CR2032, срок службы батареи более 1 года с сообщениями в день)?

Анемой (Роберт) 26 мая 2022 г. , 15:16

#5

eBay

Датчик двери и окна Aqara Беспроводное приложение ZigBee для управления устройствами умного дома…

Найдите много отличных новых и подержанных вариантов и получите лучшие предложения для Aqara Door and Window Sensor ZigBee Wireless APP Control Устройства для умного дома A6A2 по лучшим онлайн-ценам на eBay! Бесплатная доставка многих товаров!

Это оконный датчик, который я использовал.
Этот оконный датчик размещается снаружи резервуара для воды, а поплавковый датчик находится внутри.

Анемой (Роберт) 26 мая 2022 г., 15:19

#6

Это датчики утечки, предназначенные для обнаружения утечки. Поэтому я предполагаю, что они срабатывают при обнаружении воды. Мой вариант использования — определить, когда в резервуаре заканчивается вода. Датчик утечки должен быть полностью погружен в бак, а затем мне нужно будет настроить уведомление, когда он отключится, как я полагаю.

Возможно, это можно сделать с помощью датчика утечки, но я не уверен, что он предназначен для полного погружения в воду на длительный срок. Я не могу представить, что они есть.

хебом (христианин) 26 мая 2022 г., 17:20

#7

Вероятно, оба работают по одному и тому же принципу. Два конца будут создавать контакт при погружении в воду, а когда провода высохнут, контакт разорвется. Я заказал упомянутое устройство CR2032 и буду использовать его в бассейне уличного фонтана.

Я думаю, что контакты отлиты под давлением, поэтому я не беспокоюсь, что они разлагаются при погружении или даже что вода может проникнуть в них. С решением Aqara у вас могут возникнуть проблемы с коррозией зачищенных концов, расстояние между двумя концами также может быть проблемой.

Источник фото: Aliexpress

Спасибо за идею Aqara, я собираюсь использовать ее на своем почтовом ящике с помощью микропереключателя.

Айфризен (Андрей Фризен) 9 июля 2022 г., 22:32

#9

Я также проверил уровень воды в резервуаре с помощью датчика обнаружения утечек Aqara.

PXL_20220701_1535547561920×1440 180 КБ

PXL_20220705_1716537541920×2560 133 КБ

Я думал о том, чтобы сделать его своими руками, но достаточно дешево.

4 лайка

ctml 16 июля 2022 г. , 20:06

#10

Использовали ли вы устройство CR2032 для проверки уровня воды или утечки? Отправляет ли он сообщения чаще, если есть контакт с водой?

Я размышляю над тем, как использовать оповещения об уровне воды для фонтана под открытым небом. Желательно то, что работает с Zigbee2mqtt.

ктмл 17 июля 2022 г., 16:08

#11

Как у вас дела? Могу ли я спросить, если это определенный тип датчиков, которые вы прикрепили, я могу получить их в Интернете или в хозяйственном магазине?

Поскольку это датчик утечки, а датчики погружены в воду, сообщает ли состояние об «утечке», и вы рассматриваете это в своей системе автоматизации как «уровень воды в норме»? Как часто обновляется датчик утечки Aqara?

Айфризен (Андрей Фризен) 25 июля 2022 г. , 19:48

#12

Как у вас дела?

Мне это подходит.

Могу ли я спросить, если вы прикрепили датчики определенного типа, я могу получить их в Интернете или в хозяйственном магазине?

Эти щупы — просто провода от динамиков, которые у меня валялись. Подойдет любой токопроводящий.
Возьмите любой кабель. Просто убедитесь, что они не могут соприкасаться друг с другом, и, следовательно, подделайте датчик, чтобы передать статус утечки.

Поскольку это датчик утечки, а датчики погружены в воду, состояние сообщает об «утечке», и вы обрабатываете это в своей автоматизации как «уровень воды в норме»?

Да, у меня просто состояние «Сухой» или «Влажный», кажется. Вы можете использовать датчик шаблона, чтобы изменить это на все, что вам нравится, но я был слишком ленив.
Уровень воды отсутствует. Это просто «мокрый» или «сухой».

Как часто обновляется датчик протечек Aqara?

Понятия не имею

1 Нравится

айфризен (Андрей Фризен) 25 июля 2022 г., 20:57

№13

Я только что записал более подробную информацию в свой блог:

ajfriesen — 25 июля 22

Контейнер для воды Smart Blumat с домашним помощником

Автоматически поливайте растения с помощью физики и простой емкости для воды благодаря системе Blumat. Кроме того, определите, пуст ли контейнер для воды с помощью Home Assistant, и получите уведомление.

1 Нравится

ScarletSeven (Алая семерка) 11 января 2023 г. , 6:20

№14

Хорошо, только что прочитал ваш блог.

Есть идеи, как поживает батарея при таком использовании? Насколько я понимаю, он предназначен для обнаружения утечек, поэтому, если он все время находится в воде… будет ли он отправлять уведомления без перерыва?

Я хочу попробовать что-то подобное, но даже датчик протечки aqara может быть дорогим для этой цели, так как у меня более 30 горшков по всему дому. Каждый датчик здесь стоит почти 30 долларов… уф. Интересно, есть ли более дешевый, более самодельный вариант.

айфризен (Андрей Фризен) 11 января 2023 г., 7:35

№15

По поводу батареи разницы быть не должно.
Насколько мне известно, он сработает только при изменении состояния, но здесь может быть ошибка.

Датчик отправляет вам только изменение состояния. Таким образом, вы будете получать уведомления только об изменении состояния.

Что вы пытаетесь сделать с этими 30 контейнерами?

Анемой (Роберт) 12 января 2023 г., 15:42

№16

У меня нет опыта работы с тестом датчика утечки, но в целом батареи aqara, похоже, работают вечно.

Для справки, датчик, который я настроил для этого поста, в настоящее время находится на уровне 91%. В дополнение к функции открытия/закрытия, которая используется для определения уровня воды, мой датчик также сообщает о температуре домашнему помощнику, который также обновляется при каждом изменении состояния. Это происходит гораздо чаще, чем изменение состояния уровня воды.

Измеритель уровня жидкости Arduino с простым самодельным Se

В этот раз я опишу способ сделать датчик самостоятельно, а затем с помощью микроконтроллера точно определить уровень жидкости в емкости.

Детали

     Существует множество различных способов определения уровня воды в конкретном контейнере. На этот раз я опишу способ сделать датчик самостоятельно, а затем с помощью микроконтроллера точно определить уровень жидкости в емкости. Я также покажу вам, как этот уровень и его изменение можно отслеживать графически на мониторе ПК.

  Получите 10 печатных плат всего за 5 долларов США https://www.pcbway.com/QuickOrderOnline.aspx

   Чтобы сделать датчик, нам нужен только ленточный кабель от старого IDE-диска или дисковода. Для начала нам нужно отделить от кабеля 4 провода, и обрезать их на длину, равную глубине емкости, в которой предстоит контролировать уровень жидкости. Затем с одной стороны снимаем изоляцию длиной около 1 см. Нам нужно каким-то образом сделать другой конец водонепроницаемым.

  При погружении датчика в жидкость его емкость изменяется пропорционально, и мы регистрируем это изменение с помощью микроконтроллера Arduino. Что касается Arduino, то в этом случае мы используем библиотеку «Capacitor», с помощью которой мы можем измерять емкость без внешнего оборудования, и для этого требуется один цифровой вывод и один аналоговый вывод.

    Далее я опишу, как мы можем контролировать состояние жидкости в контейнере в графическом виде на мониторе ПК. Для этой цели я буду использовать отличное бесплатное программное обеспечение «SerialComInstruments». С помощью этого программного обеспечения вы можете создать набор виртуальных инструментов для двунаправленного соединения с микроконтроллерами. Доступно множество различных инструментов, и в будущем их будет больше. Инструменты могут быть размещены в любом месте экрана. Протокол передачи данных очень прост, чтобы даже самые увлеченные люди могли за короткое время перейти к рабочему проекту всего с несколькими строками кода микроконтроллера. Скачать программу (SerialComInstruments 4.1) можно на странице авторов:
       http://www.serialcominstruments.