Vedenkulutuksen seurantaa

Vedenkulutuksen seurantaa

Tämä projekti on tehty yhteistyössä AHaa Elektroniikan kanssa, joka toimitti vedenkulutuksen seurannassa käytetyn valosensorimoduulin.

Olen yrittänyt jo jonkin aikaa löytää toimivaa menetelmää vedenkulutuksen seurantaan, koska vesimittarissani ei ole valmista pulssiulostuloa. Jotkin vesimittarimallit aiheuttavat pyöriessään muuttuvan magneettikentän, jota voi mitata hall-anturin avulla. Tämän voi helposti varmistaa kompassin avulla. Kompassi ei värähtänytkään vesimittarini läheisyydessä.

Vesimittari
Vesimittari

Yksi vaihtoehto on seurata vesimittarin laskurin lukeman muuttumista. Tällainen onnistuu esimerkiksi kameran ja kuvantunnistukseen perustuvan dialEye -sovelluksen avulla. Tämä vaikutti kuitenkin tarpeisiini turhan monimutkaiselta ratkaisulta.

Tutkin myös vesimittarin osoittimien seuraamista etäisyysantureiden avulla. Osoittimet ovat hieman lähempänä lasin pintaa kuin mittarin taustalevy. Tämä ero on mahdollista havaita kun osoitin kulkee anturin ohi.

Kokeilin kahta erilaista anturia (VL6180X ja TCRT5000), jotka toimivat kohtalaisesti kunhan anturin painoi aivan vesimittarin lasiin kiinni. Anturit eivät toimineet kuitenkaan riittävän luotettavasti näin lyhyellä etäisyydellä. Myös anturien sijoittelu oli tehtävä tarkasti. Molemmat anturit perustuvat infrapunavaloon, joka läpäisee erittäin huonosti lasia ja vettä.

Etäisyysantureita
Etäisyysanturit

Seuraava ajatus oli Mikko Ruotsalaisen inspiroimana käyttää näkyvää laservaloa vesimittarin osoittimen valaisemiseen ja siitä heijastuvan valon mittaamiseen valosensorimoduulia. Komponenttien (LM393 -valosensorimoduuli ja KY-008 -lasermoduuli) tilaamisen jälkeen tein pikaisen prototyypin pahvista, mikä vahvisti menetelmän toimivuuden.

Lopullista versiota varten tein 3D-tulostimella lasermoduulille ja valomoduulille kotelon. Kotelo asettuu vesimittarin lasin päälle peittäen sen kokonaan. Koteloa pyörittämällä voi tarvittaessa hienosäätää laserin asentoa. Sopiva asento löytyy kun kotelosta lähtevä johto on vesimittarin lähtöliitännän suuntaan.

Koska käyttämäni tulostusfilamentti oli mustaa, maalasin kotelon kupoli-osan valkoiseksi paremman heijastuksen aikaansaamiseksi. Valkoinen filamentti toimisi luultavasti suoraan ilman maalaamista. Anturikotelossa on lisäksi paikka vedonpoistonippusiteelle. Tukevalla kuminauhalla varmistin että kotelo pysyy paikoillaan vesimittarin päällä. Kotelon mallit löytyvät GitHubista.

Vedenkulutusanturin kotelo
Vedenkulutusanturin kotelo

Laservalo valaisee vesimittarin nopeinta kuusisakaraista osoitinta. Kyseinen osoitin pyörähtää kokonaisen kierroksen yhden desilitran kulutuksesta. Anturi antaa pulssin sekä osoittimen sakaran kohdalla, että niiden välissä. Tällöin anturin tarkkuudeksi saadaan 0.1l / 12 = 0.0083l.

Kehitysalustana käytin jälleen Wemos D1 Miniä, jonka sijoitin vesimittarin läheisyyteen kalvorasian sisään. D1 Minin ja anturin välillä on lyhyt nelinapainen johto, joissa kulkee maadoitus, 5V jännite laserille, 3.3V jännite valomoduulille sekä analoginen jännitesignaali takaisin Wemosille. Kytkentä on halutessaan mahdollista tehdä myös käyttämällä valoanturin omaa vertailupiiriä ja sen digitaalista ulostuloa.

Alla olevassa kytkennässä ei ole virhettä, vaan jostain syystä ostamani lasermoduulin pinnit oli merkitty piirilevylle väärin. On myös hyvä huomioida että valosensorimoduuli toimisi myös 5V jännitteellä, mutta Wemos ei pysty vastaanottamaan näin korkeaa jännitettä takaisin.

Vedenkulutusanturin kytkentä
Vedenkulutusanturin kytkentä

Wemosin ohjelmaksi tutkin muutamia eri vaihtoehtoja. Valmiit ja helppokäyttöiset ohjelmistot kuten ESPHome, Tasmota tai ESPEasy saattaisivat tässä käyttötarkoituksessa toimia. Niiden hyviä puolia on ettei ohjelmointiosaamista tarvita ja että muutokset ja asetukset voi tehdä asennuksen jälkeen etänä web-selaimen kautta. Ne tuntuivat kuitenkin liian rajoitetuilta ja raskailta käyttötarkoitukseeni.

Päädyin lopulta tutun MySensors -kirjaston käyttöön. Käyttämäni koodi löytyy GitHubista. Koodi laskee valomoduulin lähettämästä analogisignaalista milloin vesimittarista heijastuva valo on kirkastumassa ja milloin himmenemässä. Tämän tiedon perusteella lasketaan hetkellinen kulutus (litraa per minuutti) ja veden kokonaiskulutus. Koodi lähettää erikseen myös tiedon myös jokaisen hanan avaamisen ja sulkemisen välisestä kulutuksesta ja tapahtuman kestosta.

Yllä olevilla tiedoilla voidaan tehdä Home Assistantiin monipuolisia sääntöjä vesivuotojen havaitsemiseen ja päävesiventtiilin sulkemiseksi automaattisesti. Päävesiventtiili voidaan sulkea esimerkiksi hetkellisen kulutuksen ylittäessä 30 litraa minuutissa, hanan ollessa auki yli 15 minuuttia kerrallaan tai kun hana on auki yli minuutin ja kulutus tänä aikana on yli 20 litraa minuutissa.

Vedenkulutusanturi asennettuna
Vedenkulutusanturi asennettuna
Vedenkulutus
Vedenkulutus
Kulutusgraafi
Kulutusgraafi

2 thoughts on “Vedenkulutuksen seurantaa

  1. Mielenkiintoinen setti. Täytyy testata.

    Millainen luentatarkkuuteen olet päässyt? Eli pulssista luettu vs mittarin näyttämä?

    1. Erittäin hyvä kysymys. En ole todellista tarkkuutta vielä ehtinyt testata. Täytyypä tehdä alkuun vaikka viikon mittainen testi ja palata asiaan.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *