In questo articolo vedremo come realizzare un contatore d'acqua intelligente (Smart Water Meter). Questo dispositivo smart possiede un sensore di prossimità induttivo collegato a un MCU ESP32, è programmato in Arduino IDE e utilizza la piattaforma Blynk IoT.
Introduzione
Il risparmio idrico è sempre una buona abitudine da perseguire. Nonostante al momento non si sia ancora verificato un aumento dei prezzi dell'acqua, a differenza del costo del gas e dell'energia elettrica, ottimizzare il consumo di acqua è sempre auspicabile. Pensiamo a tutte le situazioni nelle quali potrebbe essere utile e vantaggioso poter monitorare in modo intelligente il consumo idrico e ottimizzarne la gestione. Anche se possiamo misurare il consumo d'acqua sul nostro contatore domestico, esso non ci dice quanta acqua viene utilizzata per le specifiche attività (ad esempio, fare la doccia, lavare i piatti o annaffiare le piante in giardino). Sul web si possono trovare diverse soluzioni in vendita di contatori d'acqua, a volte anche a prezzi notevoli, ma si trovano anche alcuni progetti di contatori d'acqua fai-da-te realizzabili con componenti a basso costo. Tali progetti DIY offrono un valido spunto per realizzare da soli un contatore domestico e si basano sempre sulle particolari conoscenze, abilità progettuali e strumenti disponibili.
Figura 1: I componenti utilizzati per realizzare il contatore d'acqua intelligente
Lo Smart Water Meter qui realizzato permette di misurare il flusso di acqua attraverso un sensore di prossimità induttivo e inviare i dati misurati all'app Blynk. Gli elementi principali del sistema progettato sono l'MCU ESP32, il sensore di prossimità induttivo LJ18A3-8ZBX e l'alimentazione a 5V. Il sensore utilizzato nel progetto viene costruito in un supporto autoprogettato e stampato in 3D. Un LED blu viene utilizzato per indicare lo stato della connessione Wi-Fi con l'Access Point più vicino. Un LED rosso funge da indicatore di accensione e un LED giallo indicherà quando il sensore è attivato. Tutta l'elettronica, tranne il caricabatterie da 5V, sarà costruita all'interno di un alloggiamento stampato in 3D. L'alloggiamento ha un'apertura per il collegamento di una presa micro-USB all'MCU per modificare il software qualora necessario. L'alloggiamento e il supporto del sensore vengono fissati con 2 viti e posizionati sul contatore dell'acqua pre-esistente. In Tabella 1 è indicata la Bill of Materials (BOM) completa di tutti i componenti. Possiamo anche creare una simulazione del funzionamento del sistema con l'utilizzo di una breadboard per testare e realizzare il software con l'IDE Arduino nel quale è possibile trovare diverse librerie che facilitano la fase di programmazione. Per la fase sperimentale iniziale il sensore è collegato a una breadboard allestita con un Mini ESP32 TTGO T7 V1.3.
Tabella 1: Distinta materiali
Questo progetto open source si basa sulla realizzazione di un contatore di acqua intelligente che può essere replicato fedelmente, o semplicemente fornire un'ispirazione per crearne uno personalizzato, sulla base dei mezzi a disposizione e delle abilità personali per una ottimale progettazione del sistema.
Figura 2: Smart Water Meter
Lo Smart Water Meter
Lo Smart Water Meter qui realizzato dovrebbe essere in grado di fornire i dati on-line del consumo di acqua in litri, su base al minuto, e anche il consumo idrico giornaliero e totale. I dati possono essere resi visibili in grafici con una scala temporale selezionabile e sono accessibili con diversi dispositivi (PC, tablet o smartphone). Il contatore intelligente è in grado di misurare la portata istantanea dell'acqua in Lit/min e fornire un allarme di flusso d'acqua mentre si è lontani da casa. Inoltre, non richiede alcuna modifica fisica del contatore pre-esistente in quanto implementabile come un semplice clip-on al contatore dell'acqua in uso. Il software integrato è stato programmato con l'ambiente di sviluppo Arduino IDE e flashato sul microcontrollore ESP32, integrato nell'alloggiamento sopra, che viene semplicemente agganciato al contatore dell'acqua pre-esistente. Come server IoT in questo progetto è stato utilizzato Blynk. Con l'app Blynk si possono connettere i dispositivi a Internet e creare dashboard interattive mobile e web per controllare tutti i dispositivi da qualsiasi parte del mondo. Un dispositivo è solitamente un microcontrollore (MCU) come l'ESP32, la scheda Arduino, etc. I dispositivi possono connettersi a Internet tramite rete Wi-Fi. Si possono quindi collegare sensori e attuatori a questo MCU e monitorarli o controllarli in remoto con Blynk.
Sarà necessario creare un account Blynk da utilizzare per questo progetto. L'account Blynk è gratuito e ti consente di utilizzare le sue funzionalità di base e un massimo di 2 dispositivi online, un numero sufficiente per questa applicazione. Blynk è ben documentato e c'è persino un generatore di codice di esempio che aiuta nella fase iniziale. Per ottenere un account gratuito basta cliccare su https://blynk.io/ e seguire i passaggi. Collegarsi al sito web https://docs.blynk.io/en/getting-started/what-do-i-need-to-blynk e poi su https://docs.blynk.io/en/getting-started/template-quick-setup/set-up-datastreams. In questo progetto, attraverso Blynk, il dispositivo è connesso a Internet e viene creata una dashboard web e una dashboard da utilizzare su un telefono cellulare. Lo Smart Water Meter può pertanto essere monitorato da remoto poiché grazie a Blynk è possibile inviare Notifiche Push al proprio cellulare e/o inviare un'e-mail al proprio indirizzo di posta elettronica come impostato nel profilo Blynk.
Figura 3: Un esempio di dashboard Blynk per l'utilizzo su un PC
Figura 4: Un esempio di dashboard mobile Blynk per l'utilizzo su uno smartphone
Il flusso d'acqua istantaneo può essere misurato in litri/minuto così come il consumo idrico giornaliero in litri (Figura 5).
Figura 5: Visualizzazione del consumo idrico giornaliero e istantaneo
Il sistema consente anche di generare un allarme, come una notifica push sul tablet o sul cellulare, nel caso in cui è presente un flusso d'acqua quando non si è in casa, e di realizzare eventi automatizzati come un avviso quando il consumo idrico odierno supera la media giornaliera. Il contatore intelligente sarà continuamente connesso alla rete Internet tramite le funzioni Wi-Fi del microcontrollore Mini ESP32. Pertanto, si sconsiglia per questa applicazione l'uso di batterie. E' più che sufficiente l'uso di un caricatore USB da 5V CC con 1A (corrente massima), visti i bassi requisiti di alimentazione del sensore e dell'MCU.
Il progetto completo è disponibile al seguente link: Smart Water Meter - Hackster.io
È un misuratore molto bello, credo sia molto prezioso. Recentemente ho avuto una terribile esperienza con l’acqua e le tubature. Il fatto è che mi è scoppiato un tubo in cucina ed era acqua calda, e pensavo che i miei mobili nuovi si sarebbero rovinati perché mi sono accorta che si sarebbero gonfiati, ma sono stata contenta di avere ajax perché mi ha aiutato a sbarazzarmene, perché mi ha aiutato rapidamente a trovare il problema e a risolverlo – sono stata molto contenta!