Waterius: نقل قراءات المياه إلى هاتف عبر Wi-Fi (4 سنوات على البطارية)

ذات مرة كنت تعبت من أخذ قراءات عدادات المياه. كان من الممكن تسوية مغناطيس بالقرب من العداد وتهدئة هذا ، لكنني وجدت هذا المسار غير رياضي.

كان طريقي صعبًا ومزخرفًا. ولكن النتيجة كانت جهازًا ينقل قراءات المياه عبر Wi-Fi إلى الهاتف. بسيطة وبديهية للاستخدام والتكوين لطالب المدرسة على الأقل ، لكبار السن على الأقل. ومألوف لكلمة "اردوينو" - سهلة التصنيع. الجهاز قادر على العمل على البطاريات لمدة أربع سنوات (أطول من العلاقة مع شريكك السابق). هذا هو أيضا أول مشروع مفتوح بمثل هذه الخصائص. لقد كتبت نظائر المصنع ، فهي قليلة ، ولا بأس بها.

لذا ، لدينا بعض المال ورغبة كبيرة ولكنها صادقة لتبسيط حياتنا دون انتهاك القانون الجنائي. وحتى لا 220 فولت الخاص بك ، والخوادم ومجموعة من الأزرار! نحن ننظر إلى القراءات على الهاتف الذكي في تطبيق Blynk أو خدمة مماثلة.

اجلس الآن على كرسي ، وتناول المزيد من الكعك الفرنسي اللين وشرب الشاي. شاهد صورًا جميلة واستمع إلى قصتي حول ما يجب مراعاته عند إنشاء أجهزة مستقلة. لكن أولاً ، وصف موجز لـ Waterius.

المتطلبات

• عداد بالأسلاك (UPD2: أي خرج "اتصال جاف" )
• جهاز توجيه Wi-Fi مع الإنترنت

الخصائص

• الطاقة: 3 بطاريات AA
• وقت العمل 4 سنوات أو أكثر
• 2 متر ماء
• زر واحد لتكوين
• ذاكرة غير متطايرة للإشارات وإعدادات الشبكة

نقل واي فاي يومي

• القراءات الحالية
• استهلاك المياه يوميا
• جهد الإمداد
• البريد الإلكتروني الحروف (يمكن تغيير النص والعنوان)

تنفيذ الدعم لخادم TCP وتطبيق Blynk. أضف HTTP و MQTT و Modbus TCP و Cayenne و IFTTT ، إلخ. (يوجد هنا مكان للتعبير عن عبقريتك الإبداعية).

UPD2: كشف العباقرة المبدعون بعد HTTPS ، MQTT

التخصيص

عند النقر على زر Waterius ، يتم تشغيل نقطة وصول Wi-Fi. تواصل ، املأ النموذج ، انحني للشرق ثلاث مرات وقل "شكرًا" لمطوري WiFiManager . يمكنك عقليا.

مسلية للإلكترونيات

تشتت العناصر الراديوية لتجمع واتروس



الطريقة الوحيدة لتحقيق وحدات الاستهلاك الصغير من الأمبير أثناء حساب النبضات هي استخدام متحكم اقتصادي اقتصادي ، وليس ما تعتقده. القلب المائي - Attiny85 متحكم (نظائرها - MSP430 ، STM8L). تم خياطته بدون مشاكل مع أي لوح اردوينو مع أي يد تنمو فوق الخصر. يعمل Attiny85 على تردد 1 ميجاهرتز من المولد الداخلي ويحسب النبضات ، ويتحقق بشكل دوري من مدخلين لدائرة كهربائية قصيرة وزر. النوم الحالي 4 μA عند 3V . حكاية خرافية.

كشبكة Wi-Fi ، أستخدم ESP8266-01. الاستهلاك أثناء التشغيل 75mA ، ينبض حتى 250mA. يتواصل اثنان من وحدات التحكم الدقيقة في ناقل i2c. وأكد مشروع محطة الأرصاد الجوية صحة الاختيار. ESP8266 في المنام باستمرار: يتم سحب دبوس EN إلى GND من خلال المقاوم. تيار الاستهلاك أقل من 10 μA (جئت عبر الحالات مع 0 μA). مرة واحدة في اليوم ، يسلم Attiny85 HIGH ، يستيقظ ESP8266 ، ويستقبل قراءات من Attiny85 ، ويتصل بشبكة Wi-Fi المنزلية ويرسل البيانات في 4 ثوانٍ تقريبًا - وهو ، وفقًا لبحث أجراه علماء بريطانيون ، أسرع بكثير من الوصول عادةً إلى هذه العدادات يدويًا.

تظهر الصورة ESP جيد ، يقفز الاستهلاك 7-11μA. عادة ما تكون الأرقام 19-23μA.

لن تعمل أنواع أخرى من النوم مع Waterius ، على الأقل رشها بالميلاتونين على أصوات التهويدة: النوم العميق اللانهائي مع الاستيقاظ الفوري على إعادة ضبط خارجي يستهلك 20 μA وهو مناسب لإرسال البيانات بشكل متكرر. الخيار الأكثر اقتصادية: قم بإيقاف تشغيل ESP8266 تمامًا ، ولكنك ستحتاج إلى ترانزستورات تأثير المجال التي تخاف من الكهرباء الساكنة ، هذا كل شيء.

يقع زر الإعداد على خط SCL. جميع دبابيس Attiny85 مشغولة! لهذا السبب ، لا يدعم Waterius مخرجات عدادات Namur ولا يحتوي على مستشعر تسرب.
يتم توصيل LED بدبوس TX الخاص بـ ESP ويضيء عند تشغيل ESP. قم بتوصيل محول TTL-USB لرؤية السجل (مع ذلك مثير للاهتمام!). في بداية التطوير ، اعتقدت أنه للإشارة إلى خطأ ، تحتاج إلى وميض LED ، ولكنك ستديره - وهذا سيعقد الرمز فقط.
إذا اتصلت بنجاح بموجه Wi-Fi بعد 3-10 ثوانٍ ، فسيتم إيقاف تشغيل LED ، وإذا استمر في الإضاءة ، فأعد توصيل هاتفك بـ Waterius مرة أخرى. التكنولوجيا المتطورة ، وتكنولوجيا النانو ، وإنجازات وكالة ناسا ، وتعاليم الصين القديمة.

يعرف كل منا: ميزة الأجهزة منخفضة الطاقة هي قابليتها للتداخل الكهرومغناطيسي. لذلك ، لجأت إلى مهندس إلكتروني مألوف ودرست الأدب (+ أجمل دورة موراتا ). يتم سحب جميع الدبابيس على ESP و Attiny إلى الطاقة أو GND. مكثفات الطاقة المركبة. يتم توصيل الأرض "القذرة" للعدادات بالواجهة "النظيفة" من خلال مقاوم 300 أوم ، وتخرج نفسها من خلال المقاوم 3k3. سيكون الجميع كذلك!

الإسكان

نأخذ زجاجة بلاستيكية ... نكتة. استخدمت مقصورة لأربع بطاريات AA. يتم قطع فتحة في غطاء الموصل ، على جانب الصمام والزر.



يمكنك استخدام صندوق التوصيل (باستخدام طابعة ثلاثية الأبعاد وشامانية أخرى ، جرب نفسك إذا لم يكن كذلك).

في github هو لوح من طبقة واحدة لـ LUT ولوحة من طبقتين لإنتاج المصنع. يمكن جعل Waterius حتى من قبل تلميذ! صحيح ، إذا لم يكن لديه لوح تحوم ولا يدور الدوار أبدًا.

اللوحة المثالية لا تعمل على الفور. بدا النموذج الأول كما يلي:



لكن النسخة الرابعة ، التي تم بناؤها ، تكاد تكون "مثالية":



لم أستطع مقاومة وطلب حزمة من الألواح في Resonite. هذا مرتفع!

التغذية

في Waterius ، يوجد مثبت 3V MCP1700 مع الحد الأدنى من الاستهلاك المنخفض للغاية (عدد قليل من μA). ستتمكن ثلاث بطاريات قلوية مقاس AA 1.5V من التفريغ بالكامل تقريبًا حتى 3.2 فولت زائد ، وسيتميز Attiny85 بجهد ثابت (وسيكون التردد أقل تعويمًا ، وهو أمر صاخب ، على الرغم من أن هذا ليس مهمًا في هذا المشروع).

ستعمل الدائرة بدون مثبت من بطاريتين AA. يجب على Attiny85 شراء الإصدار الخامس (طاقة تصل إلى 1.8 فولت). عمل ESP "على الإنترنت" حتى 2.5 فولت. سنكون قادرين على استخدام 40٪ من سعة البطارية (لا تصدقوا ذلك - انظر اختبار A. Nadezhin ). إذا اشتريت بطاريتين ليثيوم AA 1.5V 3 Ah ، فإن Waterius ستعمل لمدة تصل إلى 10 سنوات عند درجة حرارة منخفضة ، وهناك - انظر - وسوف نبني الشيوعية.

لا يسمح لي نقص الأدوات بقياس استهلاك Waterius بدقة. يعمل في المنزل لمدة 45 يومًا ، ويرسل قراءات كل 30 دقيقة (لتسريع التفريغ). انخفض جهد الإمداد بنسبة 0.17 فولت من 4.68 فولت إلى 4.51 فولت (UPD: 100 يوم 4.38V ، UPD2: 313 يومًا 3.9V). إذا استمر ذلك ، فستستمر البطاريات لمدة 1.5 سنة. إرسال القراءات مرة واحدة في اليوم هو أكثر اقتصادا ثلاث مرات ، لذلك 4 سنوات من العمل. نعم ، أعرف عن بطاريات التفريغ الذاتي. تقول ورقة بيانات إنرجايزر ومدة الصلاحية على العبوات إنها ليست قوية.

فيما يلي حساب لاستهلاك البطارية وتكلفة المكونات الأكثر غرابة ( جدول Google ).

تفاصيل المبرمج (لأولئك الذين ليسوا متعبين)

تنفيذ العد النبضي على المقاطعات غير مناسب ، لأن يمكن إغلاق الماء في لحظة إغلاق مفتاح القصب (المنطقة ~ 3 لتر) ، وسيتدفق التيار عبر مقاومات السحب. ستكون الحماية من ارتداد الاتصال مطلوبة: الدائرة المصغرة أو تأخير الرمز. نفذت استطلاعًا دوريًا كل 250 مللي ثانية وزادت القيمة (كلمة جميلة ، أليس كذلك؟) فقط مع إغلاق متكرر. لا شيء يحتاج إلى لحام ، على الرغم من أنك إذا كنت تريد ذلك حقًا ، فيمكنك ذلك.

للحماية من إعادة تحميل Attiny ، أقوم بتخزين جميع القيم في ذاكرة EEPROM. لتجاوز حد 100 كيلو إدخالات ، كتبت مخزنًا مؤقتًا للحلقة بعلامة رنين للخلية الحالية. الآن أنام بسلام ، وهذا ما أتمناه لك. يوفر الكود لتضمين التسجيل لتصحيح الأخطاء. قم بتوصيل TTL-USB بموصل العداد الثاني.

تصدير البيانات

في البداية كتبت روبوت Telegram ، لكن Roskomnadzor منعت Telegram. اضطررت إلى التخلي عن هذا القرار حتى لا أبدأ تشغيل الخادم الوكيل وليس هز القارب. اتضح أن استخدام Blynk هو الأمثل (المطورين الشجعان يكافحون مع الأقفال). هنا هو رمز الاستجابة السريعة للمشروع . إلى جانبه ، يحتوي مشروع كاين على تطبيق هاتف.

لم يتم تنفيذ الإرسال التلقائي إلى Mosvodokanal ، لأنه مشروع غير ربحي ، ولكن ما هي سنواتنا. أو لك. لا أملك الوسائل اللازمة للحفاظ على الخادم الخاص بي و "إضفاء الشرعية" على إجراء الإرسال ، ولكنك تطلب من الأصدقاء ، فجأة ... سأكون سعيدًا بمساعدتك وأفكارك الحرة.

يرسل سكان موسكو شهادة عبر الرسائل القصيرة ، مما يعني أن خادم الويب يكفي لتلقي بيانات Waterius وصفحة برسالة SMS ( github ). خبراء موسكو في برنامج Fiddler ، الذين يستخدمون تطبيق خدمة الدولة في موسكو ، يجب أن يكونوا مهتمين بنصوص Python الخاصة بي لإرسال قراءات المياه.

التنمية

من الكماليات الرئيسية عند إنشاء منتج جديد هو الكمالية ، كما تعلم. ليست هناك حاجة لإنشاء وظيفة جديدة دون التحقق مما إذا كان المستهلكون بحاجة إليها. الكود البسيط أسهل في التطوير.

الطريق إلى الكمالية يكمن من خلال

• ترقية البرامج الثابتة ESP و Attiny عبر الإنترنت
• UPD2: دعم HTTPS أو التشفير
• خادم حيث يمكن للمستخدم تنزيل نصه لإرسال قراءات المياه.
• باستخدام STM8L / MSP430 (هم أكثر اقتصادا وأكثر دبابيس)
• UPD2: فحص بصري لوجود اتصال مع العدادات عند الاتصال
• إشارة إلى فترة إرسال البريد الإلكتروني رسائل
• UPD2: دعم مكافحة مخرجات نامور
• مستشعر التسرب (UPD2: تم عند إعادة الضبط)
• التحكم بالرافعة
• دعم عداد الكهرباء

شكر وتقدير

بفضل Ivan Kovalenko و Ivan Ganzha للحصول على المشورة بشأن الهندسة الكهربائية ، Aigul ، E. Lapin للنهج الصحيح للحياة وأبي لحقيقة أنه لا يمكنني فقط البرمجة ، ولكن أيضًا اللحيم ، ولك - من أجل انتباهك!



سأكون سعيدًا بأي اقتراحات ، مجموعة من الطلبات والنقد!

قم بتسخين مكواة اللحام! مشروع جيثب

UPD2 05/07/2019: شكرا لكل من ساعد في المشروع!