Construya un sensor de nivel de agua con un sensor ultrasónico y Home Assistant

Aunque hay varios indicadores de nivel de agua y dispositivos disponibles para monitorear el nivel en un tanque de agua superior, estos dispositivos a menudo tienen un precio elevado y una funcionalidad limitada. Además, requieren electrodos de inmersión o un interruptor en el agua para funcionar; esto puede contaminar el agua y corroerla con el tiempo.

Pero, ¿qué pasaría si pudiera construir un sensor de nivel de agua inalámbrico y sin contacto basado en Wi-Fi que informe el agua restante en su tanque directamente en su teléfono inteligente? En esta guía de bricolaje, construiremos un indicador de nivel de agua de este tipo utilizando una placa NodeMCU y un ultrasonido sensor que se encuentra en la parte superior de la tapa del tanque de agua e informa los datos a su teléfono inteligente a través de Inicio Asistente.

¿Como funciona?

Un sensor de nivel de agua ultrasónico funciona enviando ondas de sonido a una frecuencia específica (también conocidas como ondas ultrasónicas) y recibiendo la onda reflejada del objeto objetivo. El sensor calcula e informa la distancia entre el sensor y el objeto en función del tiempo que tarda la onda de sonido o la onda ultrasónica en viajar y reflejarse.

El sensor ultrasónico informa el valor de la distancia en centímetros (cm) de forma predeterminada. Junto con la profundidad del tanque, este valor informado por el sensor ultrasónico se puede usar para encontrar la agua restante en el tanque calculando la distancia entre el nivel del agua del tanque y el ultrasonido sensor.

Cosas que necesitará

Para construir este sensor de nivel de agua inteligente, necesita lo siguiente:

• Una MCU basada en ESP8266, como NodeMCU, D1 Mini, ESP01, etc.
• Un sensor ultrasónico SR04
• Cables puente

Para este proyecto, se recomienda utilizar un sensor ultrasónico a prueba de agua JSN-SR04 para evitar daños en el sensor debido a la humedad.

Pasos para construir un sensor de nivel de agua inteligente

Puede seguir los pasos a continuación para construir un sensor de nivel de agua ultrasónico sin contacto basado en Wi-Fi inteligente para controlar el consumo de agua y evitar subir las escaleras o el tanque de agua para comprobarlo a mano. También puede usar este sensor para monitorear el nivel de un tanque de sal.

Paso 1: Instalar y configurar Home Assistant

Se prefiere Home Assistant (HA) pero no se requiere para construir un sensor o controlador inteligente de nivel de agua basado en Wi-Fi. Sin embargo, si desea recibir notificaciones, realizar un seguimiento del consumo diario/semanal/mensual o agregar automatización según el nivel del tanque, debe configurar Home Assistant.

Puede seguir nuestra guía anterior para instalar Home Assistant en Raspberry Pi o una computadora portátil vieja. Si no desea instalar o configurar Home Assistant, puede actualizar el firmware de Tasmota y usarlo para verificar el nivel del agua. Aunque no es tan intuitivo como Home Assistant, hace el trabajo e informa el valor bruto a través de una página web.

Paso 2: Mida la profundidad del tanque

Necesitas medir la profundidad del tanque. Puedes hacerlo midiendo la altura del tanque desde el exterior o desde el interior con una cinta métrica.

Una vez que tenga la medida, mida la distancia entre la tapa del tanque donde se instalará el sensor ultrasónico y el borde del tanque de agua. Esta es la distancia que necesitas restar de la profundidad total.

Por ejemplo, si la altura del tanque es de 120 cm y la distancia entre el sensor de la tapa y el borde del agua es de 10 cm, entonces la profundidad es 120 - 10 = 110cm.

Paso 2: Compile el firmware

Para compilar el firmware, abra Home Assistant e instale el ESPInicio complemento si aún no lo has hecho. Luego sigue estos pasos:

1. Haga clic en el +Nuevo dispositivo botón y luego haga clic Continuar.
2. Introduzca el nombre del archivo de firmware, como sensor de nivel de agua, y haga clic Próximo.
3. Seleccione la MCU que tiene, como NodeMCU, ESP32 o D1 Mini, y haga clic en Próximo. Luego haga clic Saltar.

Ahora encuentra el sensor de nivel de agua proyecto y haga clic Editar. Esto abre la sensordeniveldeagua.yamlexpediente. En el archivo, copiar y pegar. este código YAML. En el código, edite lo siguiente:

• Ingrese su SSID y contraseña de Wi-Fi.
• Edite los valores en las fórmulas bajo filtros con la distancia entre el sensor y el borde del agua y la altura del tanque lleno.
• Hacer clic Salvar.
• Conecte su NodeMCU, ESP32 o D1 mini a su PC con un cable micro USB y luego haga clic en Instalar en pc.
• Elegir el Conéctese a esta computadora opción. Esto comenzará a compilar el código YAML y generará un archivo de firmware (waterlevelsensor.bin). Esto puede tomar un tiempo.
• Después de compilar el firmware, haga clic en Descargar proyecto para descargar el sensordeniveldeagua.bin expediente.

Paso 3: actualice el firmware en NodeMCU

Para actualizar el firmware de waterlevelsensor.bin, puede descargar el ESPHome-Flasher herramienta o utilizar la web ESPHome. Los pasos son los siguientes:

Después de descargar el firmware, haga clic en Abra ESPHome Web.

Hacer clic Conectar y luego seleccione el puerto COM serie USB donde está conectado su NodeMCU, D1 Mini o ESP32.

Hacer clic Instalar en pc. Hacer clic Elija el archivo, navegue hasta el sensordeniveldeagua.bin archivo de firmware y haga clic en Instalar en pc. Una vez que se actualice el firmware, desconecte el cable USB.

Paso 4: conecte el sensor ultrasónico con NodeMCU

Consulte el siguiente diagrama para conectar el sensor ultrasónico SR04 con la placa MCU.

NodoMCU/ESP32/D1 Mini	Sensor ultrasónico SR04
3V3	vcc
D5	Trigonometría
D6	Eco
TIERRA	TIERRA

Si está utilizando el módulo ultrasónico resistente al agua JSN SR04 M-2, conecte los pines como se muestra en el diagrama.

NodoMCU/ESP32/D1 Mini	Sensor ultrasónico JSN-SR04
Vin	5V
D5	Trigonometría
D6	Eco
TIERRA	TIERRA

Una vez que el sensor ultrasónico esté conectado a la MCU, vuelva a conectar el cable USB. El dispositivo se conectará automáticamente a la red Wi-Fi según los detalles que ingresó en el código y se mostrará como En línea en el Tablero ESPHome.

Hacer clic Registros bajo la sensor de nivel de agua Esto mostrará los registros y datos recibidos por el sensor.

Si los registros muestran la información como se muestra en la captura de pantalla, puede continuar y configurar el sensor en Home Assistant.

Si ve "Se agotó el tiempo de espera de la medición de distancia", haga lo siguiente:

• Verifique que haya conectado correctamente los pines del sensor ultrasónico con la MCU.
• El módulo JSN SR04 M-2 puede medir de 20 a 400 cm. Por lo tanto, mantenga el objeto a una distancia mínima de 20 cm. También debe realizar cambios en el código en consecuencia.
• Es posible que el sensor ultrasónico que hemos utilizado no pueda medir distancias superiores a 400 cm. Si su tanque tiene más de 400 cm de profundidad (algo inusual), es posible que esto no funcione para usted.

Paso 5: agregue un sensor de nivel de agua inteligente a Home Assistant

Para agregar el sensor de nivel de agua ultrasónico a Home Assistant para monitorear, siga estos pasos:

1. En Home Assistant, ve a Configuración > Dispositivos y Servicios.
2. los sensor de nivel de agua debe ser auto-descubrido y listado. Si no, haga clic en Añadir Integración.
3. Busca y selecciona ESPInicio.
4. Introduzca la dirección IP de la sensor de nivel de agua. Puede encontrar esto en los registros o en su enrutador Wi-Fi. Después de ingresar la dirección IP, haga clic en Enviar.
5. Seleccione un área y haga clic Finalizar.
6. CEl sensor aparecerá en ESPHome. Hacer clic sensor de nivel de agua y seleccione la entidad.
7. Hacer clic Añadir a Lovelace.
8. Elige una habitación y haz clic Próximo.
9. Esto agregará el sensor de nivel de agua al tablero.

Puede personalizar aún más la tarjeta predeterminada agregando lo siguiente en el editor de código:

tipo: calibre
nombre: Sensor de nivel de agua
unidad: '%'
entidad: sensor.waterlevelsensor
 verde: 0
 amarillo: 45
 rojo: 85

Paso 6: instale el sensor en la cubierta de su tanque de agua

Ahora puede instalar el sensor en su tanque de agua. Para el proyecto, usamos el sensor SR04, que no es resistente al agua. Para hacerlo resistente al agua, utilizamos una carcasa transparente y suficiente esmalte de uñas para aislar los componentes eléctricos de la placa.

Perforamos dos pequeños agujeros y usamos un alambre de metal para mantener el módulo SR04 unido a la tapa. Se hizo otro agujero más grande para los cables conectados al sensor ultrasónico. Usamos un cable largo de 4 núcleos para conectar el sensor ultrasónico con el NodeMCU, ya que el tanque está ubicado en la azotea y la temperatura aquí puede subir a 40-45 °C.

Puede guardar ambos en un estuche y suministrar energía a la NodeMCU. Además, asegúrese de tener una buena potencia de la señal Wi-Fi cuando instale el NodeMCU o el sensor. Lea nuestra guía sobre cómo aumentar su señal de Wi-Fi para ampliar el alcance de Wi-Fi.

Controle la bomba de agua para mantener el tanque lleno

Al integrar el sensor inteligente de niveles de agua con Home Assistant, puede agregar automatización para recibir alertas en su teléfono inteligente o a través de Alexa/Google Assistant cuando el nivel del tanque esté bajo o lleno. Del mismo modo, puede agregar automatización para encender la bomba de agua para llenar el tanque cuando se está agotando y apagarla automáticamente una vez que el nivel del tanque alcance un cierto nivel, como 90-100%.

Además, puede agregar una sonda de sensor de temperatura a prueba de agua, como DS18B20, a su sensor de nivel de agua inteligente para verificar y monitorear la temperatura del agua del tanque.

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