Arduino Датчик уровня воды предназначен для определения уровня воды в различных емкостях, где недоступен визуальный контроль, с целью предупреждения перенаполнения емкости водой через критическую отметку.

Конструкции датчиков уровня воды могут быть различными – поплавковые, погруженные, врезные. Данный датчик воды – погруженный. Чем больше погружение датчика в воду, тем меньше сопротивление между двумя соседними проводами. Датчик имеет три контакта для подключения к контроллеру.

• + – питание датчика;
• - – земля;
• S - аналоговое значение.

На вывод S подается аналоговое значение, которое можно передавать в контроллер для дальнейшей обработки, анализа и принятия решений. Датчик имеет красный светодиод, сигнализирующих о наличие поступающего на датчик питания.

Технические характеристики модуля

• Напряжение питания: 3.3-5 В;
• Ток потребления 20 мА;
• Выход: аналоговый;
• Зона обнаружения: 16×30 мм;
• Размеры: 62×20×8 мм;
• Рабочая температура: 10 – 30 °С.

Пример использования

Рассмотрим подключение датчика уровня воды к Arduino. Создадим проект звуковой сигнализации затопления помещения. При погружении датчика в воду, сигнализация издает три вида звуковых сигналов (небольшое затопление, средний уровень, критический уровень), соответствуюший трем уровням воды. Для воспроизведения звуковых можно к цифровому выводу подключить пьезоизлучатель - электроакустическое устройства воспроизведения звука. Но при этом звук получается очень тихий. Чтобы получить громкость более приличного уровня, к цифровому выводу Arduino динамик, но не напрямую, а через транзистор. Для проекта нам понадобятся следующие детали:

• Плата Arduino Uno
• Датчик уровня воды
• Динамик 8 Ом
• Резистор 500 Ом
• Транзистор КТ503е
• Соединительные провода

Соберем схему, показанную на рисунке.

Запустим Arduino IDE. Создадим новый скетч и внесем в него следующие строчки // Датчик уровня воды // http://сайт // контакт подключения аналогового выхода датчика int aPin=A0; // контакт подключения вывода реле int soundPin=11; // частота звукового сигнала int freq={587,466,293}; // переменная для сохранения значения датчика int avalue=0; // значение уровней int levels={600,500,400}; // текущий уровень int level=0; void setup() { // инициализация последовательного порта Serial.begin(9600); // настройка выводов индикации светодиодов // в режим OUTPUT pinMode(soundPin,OUTPUT); } void loop() { // получение значения с аналогового вывода датчика avalue=analogRead(aPin); // вывод значения в монитор последовательного порта Arduino Serial.print("avalue=");Serial.println(avalue); // вывод звука различной частоты для разных уровней погружения if(avalue>levels) tone(soundPin,freq,2000); else if(avalue>levels) tone(soundPin,freq,2000); else if(avalue>levels) tone(soundPin,freq,2000); else noTone(soundPin); // пауза перед следующим получением значения 1000 мс delay(1000); } Аналоговый вывод датчика подключен к аналоговому входу Arduino, который представляет собой аналого-цифровой преобразователь (АЦП) с разрешением 10 бит, что позволяет на выходе получать значения от 0 до 1023. Значение аналоговых сигналов на аналоговом входе Arduino для трех уровней погружения были определены экспериментальным путем: > 400 – минимальное погружение; > 500 – средний уровень погружения; > 600 – большое погружение. Соответственно для каждого уровня погружения на динамике воспроизводится звуковой сигнал разной частоты: минимальное погружение – 293 Гц (нота ре 1 октавы); средний уровень погружения – 466 Гц (нота си-бимоль 1 октавы); большое погружение – 587 Гц (нота ре 2 октавы). При отсутствии погружения звуковой сигнал на динамике не воспроизводится.

Часто задаваемые вопросы FAQ

1. Не горит светодиод питания 2. При погружении в воду не изменяется значение выходного аналогового сигнала

• Проверьте соединение датчика с входом Arduino.
• Проверьте наличие и полярность подаваемого на датчик питания (3,3 – 5 В).

Arduino Датчик уровня воды предназначен для определения уровня воды в различных емкостях, где недоступен визуальный контроль, с целью предупреждения перенаполнения емкости водой через критическую отметку.

Конструкции датчиков уровня воды могут быть различными – поплавковые, погруженные, врезные. Данный датчик воды – погруженный. Чем больше погружение датчика в воду, тем меньше сопротивление между двумя соседними проводами. Датчик имеет три контакта для подключения к контроллеру.

• + – питание датчика;
• - – земля;
• S - аналоговое значение.

На вывод S подается аналоговое значение, которое можно передавать в контроллер для дальнейшей обработки, анализа и принятия решений. Датчик имеет красный светодиод, сигнализирующих о наличие поступающего на датчик питания.

Технические характеристики модуля

• Напряжение питания: 3.3-5 В;
• Ток потребления 20 мА;
• Выход: аналоговый;
• Зона обнаружения: 16×30 мм;
• Размеры: 62×20×8 мм;
• Рабочая температура: 10 – 30 °С.

Пример использования

Рассмотрим подключение датчика уровня воды к Arduino. Создадим проект звуковой сигнализации затопления помещения. При погружении датчика в воду, сигнализация издает три вида звуковых сигналов (небольшое затопление, средний уровень, критический уровень), соответствуюший трем уровням воды. Для воспроизведения звуковых можно к цифровому выводу подключить пьезоизлучатель - электроакустическое устройства воспроизведения звука. Но при этом звук получается очень тихий. Чтобы получить громкость более приличного уровня, к цифровому выводу Arduino динамик, но не напрямую, а через транзистор. Для проекта нам понадобятся следующие детали:

• Плата Arduino Uno
• Датчик уровня воды
• Динамик 8 Ом
• Резистор 500 Ом
• Транзистор КТ503е
• Соединительные провода

Соберем схему, показанную на рисунке.

Запустим Arduino IDE. Создадим новый скетч и внесем в него следующие строчки // Датчик уровня воды // http://3d-diy.ru // контакт подключения аналогового выхода датчика int aPin=A0; // контакт подключения вывода реле int soundPin=11; // частота звукового сигнала int freq={587,466,293}; // переменная для сохранения значения датчика int avalue=0; // значение уровней int levels={600,500,400}; // текущий уровень int level=0; void setup() { // инициализация последовательного порта Serial.begin(9600); // настройка выводов индикации светодиодов // в режим OUTPUT pinMode(soundPin,OUTPUT); } void loop() { // получение значения с аналогового вывода датчика avalue=analogRead(aPin); // вывод значения в монитор последовательного порта Arduino Serial.print("avalue=");Serial.println(avalue); // вывод звука различной частоты для разных уровней погружения if(avalue>levels) tone(soundPin,freq,2000); else if(avalue>levels) tone(soundPin,freq,2000); else if(avalue>levels) tone(soundPin,freq,2000); else noTone(soundPin); // пауза перед следующим получением значения 1000 мс delay(1000); } Аналоговый вывод датчика подключен к аналоговому входу Arduino, который представляет собой аналого-цифровой преобразователь (АЦП) с разрешением 10 бит, что позволяет на выходе получать значения от 0 до 1023. Значение аналоговых сигналов на аналоговом входе Arduino для трех уровней погружения были определены экспериментальным путем: > 400 – минимальное погружение; > 500 – средний уровень погружения; > 600 – большое погружение. Соответственно для каждого уровня погружения на динамике воспроизводится звуковой сигнал разной частоты: минимальное погружение – 293 Гц (нота ре 1 октавы); средний уровень погружения – 466 Гц (нота си-бимоль 1 октавы); большое погружение – 587 Гц (нота ре 2 октавы). При отсутствии погружения звуковой сигнал на динамике не воспроизводится.

Часто задаваемые вопросы FAQ

1. Не горит светодиод питания 2. При погружении в воду не изменяется значение выходного аналогового сигнала

• Проверьте соединение датчика с входом Arduino.
• Проверьте наличие и полярность подаваемого на датчик питания (3,3 – 5 В).

Интернет вещей ,

DIY или Сделай сам

В статье представлен прагматичный подход по созданию одного из элементов Умного Дома - экономной защиты от потопа (антипротечки) на базе универсального контроллера домашней автоматизации.

Главные отличия от ранее представленных на хабре решений данной задачи – простота реализации, относительно дешево + для повторения не надо быть программистом. Правда паять все равно придется, но всего 2 раза.

Введение

На хабре, как на ресурсе технически активных людей, на который страждущие идут за советом и решением проблем, размещено множество статей по теме Умный Дом.
И часто в комментариях встречаются сожаления о том, что мол никто пока не родил одновременно мощный, простой в освоении и экономный способ реализации Умного Дома для обывателей. То надо паять, то кодить, причем часто на разных языках: и для микроконтроллера, и для веб и так далее.
А так чтоб взял, купил запчасти-кубики за недорого и сам лично запустил – такое редко встречается.

Вот я и решил вставить свои 5 копеек, так как похоже, мне как раз попался один из вариантов реализации Умного Дома, который может подойти для многих прагматически настроенных потребителей.

Я расскажу на примере реализации защиты от потопа, хотя уже, на этом же контроллере у меня функционирует система охранной сигнализации, регистрации температуры и автоматического отключения нужных розеток при уходе из дома.

Итак, по моей «пирамиде потребностей Маслоу для Умного Дома» (с) – важность сигнализации и предотвращения потопа находится на том же уровне, что и важность сигнализации о вторжении или появлении дыма.

Пирамида потребностей Маслоу для Умного Дома

Ибо масштаб трагедии может быть ужасающим:

Ввиду того, что я недавно обзавелся универсальным контроллером умного дома и уже реализовал более важный функционал - я решил, что пора «постелить соломки».

Проблема

Итак, захотелось в случае обнаружения протечки воды – получать оповещение (смс и/или email) и, чтобы автоматически перекрывалась подача воды в квартиру. А также иметь возможность открывать и перекрывать воду «вручную», в том числе удаленно через интернет.

Решение

Существует ряд готовых наборов для полного или частичного решения данной задачи, но, во-первых, они мягко говоря дороговаты, во-вторых, имея в руках универсальный контроллер управления умным домом все это можно сделать самому и будет не хуже, а даже лучше ввиду того, что все будет интегрировано в единую систему и будет взаимодействовать именно так как мне хочется, а не так, как решил производитель системы. А учитывая, что самая дорогостоящая часть систему уже есть (контроллер), то избавляемся от дублирования и избыточности.

Текущая структура моей системы Умный Дом. Красным выделены компоненты непосредственно участвующие в системе Антипротечки.

Настольный макет прикладной части системы антипротечки выглядел так:

У меня сейчас горячая вода получается путем нагрева в бойлере холодной воды. Поэтому перекрывать нужно только одну трубу.

При необходимости, систему можно будет элементарно нарастить и сделать перекрытие второй трубы просто добавив еще один клапан и подключив его параллельно к радиореле.

Датчик протечки

Самый сложный момент во всей системе.
Беда в том, что если вопросы по контролю вторжения и появления дыма или газа элементарно решаются стандартными датчиками, то с контролем утечки воды все несколько иначе. В перечне совместимых датчиков моего универсального контроллера пока нет датчика протечки воды. По крайней мере не было…

Поиск на хабре быстро показал путь наименьшего сопротивления : взять стандартный беспроводной герконовый датчик и вместо геркона, а точнее параллельно ему, вывести провода с контактами и замыкать их водой.

Данный подход имеет ряд недостатков: одним из главных является окисление не позолоченных контактов со временем.

Ранее читал в интернете, что существуют другие способы определения протечки воды, например, бесконтактные, но дешевизна, оперативность и элементарность реализации описанного выше варианта прервала полет инженерной мысли в сторону инновационных подходов.

За основу был взят китайский беспроводной магнитоконтактный (герконовый) датчик MD-209R. В моем случае был выбран относительно дешевый датчик-клон, совместимый с протоколом передачи PowerCode (фирмы Visonic), так как это один из беспроводных протоколов, поддерживаемых моим контроллером.

Параллельно встроенному геркону я подпаял 2 провода, замыкание которых фактически приводят к срабатыванию датчика.

Итак, после нехитрых манипуляций с паяльником получилось это:

Клапан с электроприводом

В качестве клапана, перекрывающего воду, можно использовать любой клапан, имеющий электропривод и соответствующий размер соединения с трубой.

Свой макет я испытывал на китайском клапане с электроприводом под трубу на 1/2 дюйма .

Конструкция электропривода клапана автоматически отключает питание на катушку после открытия или закрытия. Таким образом, нет необходимости командами с контроллера снимать напряжение через радиореле после выполнения операции.

Радиореле

Для подачи питания на привод я закупил на ebay вот такое двухканальное радиореле из списка совместимых с контроллером. Тип YKT-02XX-433

Внутри установлена так любимая китайскими производителями микросхема-кодер 1527.

В нем стоят 10-амперные реле, поэтому, в принципе, ими можно коммутировать почти любую бытовую нагрузку до 250В. Ограничение 2 кВт.

Для управления электроприводом этого более чем достаточно, так как привод клапана питается от 12 В и по паспорту потребляет всего 4 Вт, причем только во время изменения состояния клапана.

Данное радиореле может работать в нескольких режимах, один из которых нам как раз и надо: взаимная блокировка каналов. В этом режиме - при включении реле одного канала, автоматически выключается реле другого канала. Таким образом, мы «почти аппаратно» защищаемся от одновременной подачи напряжения на «открытие» и «закрытие» на соленоид электропривода клапана вследствие каких-либо глюков.

Схема подключения клапана, приемника:

Управление

В качестве «мозгов» системы я применил Наносервер NS1000 - универсальный контроллер отечественного производителя 1-М Умным Домом .

Возможности контроллера, которые так или иначе используются в данном проекте:
Поддержка сверхбюджетных беспроводных датчиков и радиореле.
Выполнение сценариев оффлайн (даже без интернет).
Оповещение о событиях через смс и по электронной почте.
Элементарное составление «сценариев» работы системы без написания кода.
Возможность управление устройствами со смартфона (Android).
Управление через WEB.
Ведение «логов».

Сценарии

В процессе настройки контроллера нужно учесть следующий нюанс:
Герконовый датчик посылает сообщение о срабатывании когда размыкается, а нам надо чтобы при замыкании. Соответственно, в условии запуска сценария нужно указать не включение датчика, а выключение. И не по состоянию, а по изменению. Чтобы оповещения не повторялись циклически.

Условие запуска сценария 1: Если Канал «Датчик протечки» выключился.
Шаги сценария:
. Оповещение «Хозяин, у нас потоп!»
. Включить канал «Клапан воды закрыть»

И сценарий на открытие клапана по команде с брелка или со смартфона:

Условие запуска сценария 2: Если Канал «Можно открыть клапан воды» включился.
Шаги сценария:
. Включить канал «Клапан воды открыть»

В WEB-интерфейсе облачного сервиса это выглядит так:

Для ручного управления устройствами ничего «программировать» не надо – после добавления в систему, управление каждым устройством автоматически становится доступно из Личного кабинета через WEB-интерфейс и с Android-приложения.

Вид панели WEB-управления Умным Домом через интернет:

Внешний вид Android-приложения

Что в результате?

Цель достигнута. При срабатывании датчика протечки, я получаю смс-оповещение вида «Хозяин, у нас потоп!» и клапан автоматически перекрывается в течение менее 30 секунд.
Так же, я имею возможность не автоматически открывать и закрывать клапан, путем нажатия на кнопки брелка, со смартфона или с браузера через интернет.
Срабатывание каждого датчика и устройства регистрируется в журнале логов.

При этом, не пришлось писать код и самостоятельное повторение данного решения вполне доступно для большинства (конечно, не считая установки клапанов на трубы).

Настройка системы, зная, что ты хочешь, занимает от силы 10 минут. Включая активацию датчика и радиореле, создание всех сценариев.

Понятно, что в том виде, как оно представлено на фотографиях, в реальности оно долго и надежно работать не сможет.
Блок питания привода клапана, радиореле, да и сам датчик нужно еще поместить в пластиковые коробочки с хоть какой-то степенью защиты.

Плюс уже возникают разные мысли по развитию системы, например, дублированию оповещения на световую сигнализацию, периодическую «тренировку» клапана чтобы «не застаивался» и тп. Кстати, лично у меня есть серьезные сомнения в необходимости функции резервного питания электроклапана, которой так хвастаются некоторые «покупные» комплекты антипротечки.

Другими словами - аппетит приходит во время еды.

Благо дело, что для наращивания функционала не надо звать «сертифицированных» специалистов, чтобы они что-то подкрутили в системе. Все это можно элементарно сделать самому, благодаря простоте принципов настройки универсального контроллера.

Немного о ценах:

Наносервер NS-1000 - 44$
Датчик магнитоконтактный MD-209R - 13$
Радиореле - 10$
Клапан- 15$

Итого (без учета доставки) = 82$

Не так уж и дешево. Но это если не учитывать, что наносервер используется не только для фукнции антипротечки. Ведь на нем реализована система охранной и пожарной сигнализации и другие возможности…

P.S.

В процессе реализации, уже купив клапан, я обнаружил, что существуют

На этапе ремонта была установлена защита от протечек «Аквасторож». Два крана (горячая, холодная вода) и 4 проводных датчика. В Аквастороже предусмотрено реле, которое срабатывает если возникает аварийная ситуация (сработка датчика протечки) и имеется разъем RJ45 через который можно управлять открытием и закрытием кранов, подачей управляющих сигналов на соответствующие контакты. Вполне вероятно есть возможность прочитать данные и напрямую из микроконтроллера по интерфейсу UART, т.к. данный разъем присутствует на плате, но у меня не получилось прочитать какие либо данные, возможно что бы микроконтроллер выдал данные, нужно отправить ему команду запроса.

Интеграция Аквасторожа в умный дом по инструкции производителя не совсем умная, так как нет возможности узнать текущее состояние параметров блока управления, а именно состояние батарей, активный режим, режим неисправности датчиков и т.п. В итоге было решено подключится к панели управления напрямую для считывания состояния светодиодов на панели управления.

Первоначальная версия интеграции Аквасторожа в умный дом была построена на Arduino Nano и модуля nRF24L01. Такая интеграция была как временное решение, но нет ничего более постоянного, чем временное и на данном этапе я просто заменил модуль nRF24L01 на ESP8266, оставив ардуину. В планах избавиться от ардуины и сделать плату с ESP8266 + расширитель портов MCP23017 совместно с оптопарами.

На аналоговые входы ардуины подключены сигналы идущие на светодиоды лицевой панели (закрыто, открыто, отключение датчиков, готов, залив, неисправность, батареи разряжены), светодиоды с номерами 1, 2, 3, 4, 5 не подключены так как не хватает аналоговых портов на Ардуине, к цифровым их подключить не получится без дополнительных решений, так как вся электроника в Аквастороже питается от 2.5 Вольт, а нижняя граница логической единицы как раз находится на этом уровне и получить стабильные данные не получилось. В следующий раз я поставлю оптопары для согласования уровней.

Три выхода Ардуины через резисторы подключены параллельно кнопкам, при нажатии кнопки замыкаются на землю.

Ардуина считывает состояния светодиодов и каждые 2 секунды передает их по UART в ESP8266, которая считывает эти данные и передает по MQTT на сервер умного дома.

Пищалку заклеил изолентой так как она очень громкая.

Схема подключения «Аквасторожа» к GSM сигнализации по инструкции производителя

Систему «Аквасторож» можно подключить практически к любой GSM-сигнализации.
Схема подключения предельно проста и состоит всего из 3х цепей:
Цепь «In4» – «GRD»: получение GSM-сигнализацией информации о срабатывании системы Аквасторож на «Залив»
Цепи «R1-1» – «R1-2» / «R2-1» – «R2-2»: передача от GSM-сигнализации команды на «закрытие» / «открытие» кранов системы «Аквасторож»

Для дистанционного «Открытия» кранов необходимо замкнуть
цепь «R2-1» – «R2-2» в течение не более 2 секунд.
Для дистанционного «Закрытия» кранов необходимо замкнуть
цепь «R1-1» – «R1-2» в течение не более 2 секунд.

Подключение системы «Аквасторож» к Умному дому по инструкции производителя

Класический блок управления:

При «Заливе» система «Аквасторож» на 2 секунды замкнет/разомкнёт контакты 1-2 / 2-3 низковольтного реле, а затем вернёт их в исходное состояние.
Для дистанционного «Открытия» кранов необходимо замкнуть контакты 1-6 разъёма RJ-45 в течение не более 2 секунд.
Для дистанционного «Закрытия» кранов необходимо замкнуть контакты 1-5 разъёма RJ-45 в течение не более 2 секунд.

Блок управления«Аквасторож ЭКСПЕРТ» PRO*:

*Данный вариант исполнения контроллера «Аквасторож Эксперт» позволяет получать информацию о положении кранов
«Аквасторож».

При «Заливе» система «Аквасторож» замкнет/разомкнёт контакты 1-2 / 2-3 бистабильного реле и останется в этом состоянии, сигнализируя о «Закрытии» кранов «Аквасторож».
Если будет подан сигнал на «Открытие» кранов, то система «Аквасторож» разомкнёт/замкнёт контакты 1-2 / 2-3 бистабильного реле, сигнализируя об «Открытии» кранов
«Аквасторож».

Джампер #4 на плате контроллера «Эксперт PRO» в данном варианте должен быть надет!

Пример визуализации панели управления Аквасторожом на домашней веб странице.

Задержки чисто программные и от них можно избавится если переписать немного код.