Умягчитель воды в доме: считаем остаток соли в баке на ESP8266

В загородных домах часто используются умягчители воды, внутри которых находится фильтрующий материал (в моём случае – это ионообменная смола), и который необходимо регулярно промывать раствором поваренной соли. Основной процедурой обслуживания умягчителя является пополнение солевого бака.

Мой умягчитель настроен на промывку смолы через каждые 5 кубов потреблённой воды. И 50 кг соли, которые я засыпаю в бак, хватает примерно на 5-6 циклов промывки. Поэтому, первым делом, я думал подключиться к контроллеру для подсчета этих циклов, но в нём не нашлось никакой штатной возможности для этого.

Дальше я захотел применить ультразвуковой датчик для измерения расстояния. Но опыт использования во влажной среде показал, что работают они не дольше нескольких месяцев, после чего выходят из строя из-за коррозии. А бак с солью – это очень даже влажная среда.

Поэтому я остановился на варианте с косвенным подсчетом уровня соли через мониторинг потребления воды. Благо, у счетчика оказался в наличии импульсных выход, и можно вести подсчёт с точностью до 1 литра.

Опытным путём я выяснил, что соль нужно досыпать в бак примерно через каждые 30 кубов потреблённой воды.
Идея следующая: когда я открываю крышку для пополнения бака, показания счетчика воды фиксируются и начинается отсчёт 30-ти кубов, по достижении которых я получаю уведомление. При следующем открывании крышки, цикл повторяется вновь. Для реализации задуманного я задействовал устройство на базе ESP8266, которое спаял несколько лет назад для подключения двух счётчиков воды.

Ранее на нём была NodeMCU с написанным мною кодом. Теперь я загрузил на него прошивку ESPHome, которая изначально была создана для тесного взаимодействия с Home Assistant через API.

Схема подключения

Один из проводов счетчика и датчика открытия вместе подключаются к пину Ground. Каждый оставшийся провод подключается к свободному цифровому пину платы, кроме GPIO0 и 2, чтобы не возникла проблема с загрузкой. Также добавляется подтягивающий резистор по схеме. Для дополнительной защиты от дребезга контактов можно добавить конденсатор.

Вообще для упрощения подключения питания и прошивки модуля, я бы рекомендовал использовать готовую плату, вроде Wemos D1 mini.

Прошивка

ESPHome - это система для настройки модулей ESP8266 и ESP32 с помощью простых и мощных конфигурационных файлов, и удаленного управления ими с помощью систем домашней автоматизации.

Для её установки необходимо перейти в раздел дополнений Home Assistant и добавить новый репозиторий, после чего установить дополнение ESPHome.

Затем, перейдя в панель управления ESPHome, добавляем новое устройство, где заполняется имя, тип и параметры подключения к Wi-Fi-сети.

Обновив страницу, можно приступать к созданию конфигурации, нажав на кнопку редактирования вновь созданного устройства.

esphome: name: esp_watercounter platform: ESP8266 board: d1_mini on_boot: - logger.log: "Wait for MQTT connected" - wait_until: mqtt.connected: - delay: 3s - if: condition: mqtt.connected: then: - globals.set: id: water_count_var value: !lambda |- return id(water_counter).state; wifi: ssid: !secret wifi_ssid password: !secret wifi_password fast_connect: true manual_ip: static_ip: 172.16.1.120 subnet: 255.255.255.0 gateway: 172.16.1.1 dns1: 172.16.1.1 # Enable logging logger: # Enable Home Assistant API api: ota: mqtt: broker: !secret mqtt_host username: !secret mqtt_user password: !secret mqtt_pass discovery: false globals: - id: water_count_var type: int restore_value: no time: - platform: sntp on_time: # Every 5 minutes - seconds: 0 minutes: /5 then: - if: condition: lambda: |- return id(water_count_var) > 0; then: - mqtt.publish: topic: /pantry/watercounter retain: true payload: !lambda |- return to_string(id(water_count_var)); binary_sensor: - platform: gpio name: "Pantry Tank cap" device_class: window pin: number: 5 mode: INPUT_PULLUP filters: - delayed_on: 150ms - delayed_off: 150ms - platform: gpio name: "Pantry Water usage" id: water_usage internal: true pin: number: 4 mode: INPUT_PULLUP filters: - delayed_on: 100ms - delayed_off: 100ms on_press: then: - if: condition: lambda: |- return id(water_count_var) > 0; then: - lambda: 'id(water_count_var) = 1;' # Moved in "time" section to send accumulated values every 5 minutes # - mqtt.publish: # topic: /pantry/watercounter # retain: true # payload: !lambda |- # return to_string(id(water_count_var)); sensor: - platform: mqtt_subscribe name: "Pantry Water count (L)" icon: "mdi:water-pump" id: water_counter accuracy_decimals: 0 unit_of_measurement: 'L' topic: /pantry/watercounter

Суть конфигурации сводится к следующему:

Создаётся глобальная переменная (globals), в которую записываются текущие показания счётчика воды, хранимые в MQTT-брокере.Для счётчика прописана автоматизация (on_press), которая при замыкании контактов, после каждого потреблённого литра воды, увеличивает значение глобальной переменной на этот самый 1 литр (- lambda: 'id(water_count_var) = 1;').Каждые 5 минут текущее значение счётчика публикуется в MQTT-топике.Дополнительно создан сенсор, задача которого - отображать полученное из mqtt-топика значение показаний счетчика, т.к. этот сенсор уже будет виден в Home Assistant. Также используется для заполнения пустой глобальной переменной после перезагрузки модуля. Для этого в начале конфига есть автоматизация, запускаемая при загрузке модуля, которая ожидает успешного подключения к MQTT-брокеру, а затем записывает в переменную данные сенсора, обращаясь к нему по id, указанному в параметрах.

После сборки и скачивания файла прошивки, загружаем её в модуль с помощью программы ESPHome-Flasher.

Home Assistant

Модуль ESP добавляется в Home Assistant через меню интеграций, где затем появляются два новых объекта.

Для отображения зафиксированных показаний счётчика, при которых была открыта крышка бака, я создал сенсор.

- platform: mqtt name: Pantry Tank last refill icon: mdi:basket-fill state_topic: "/pantry/watercounter/salt_refill" unit_of_measurement: "m³"

А непосредственно для расчёта остатка соли создал еще один сенсор на основе шаблона.

- platform: template sensors: pantry_tank_salt_left: friendly_name: "Pantry Tank salt left" unit_of_measurement: "%" value_template: >- {% if 0 < ((30 - (states('sensor.pantry_water_count')|float - states('sensor.pantry_tank_last_refill')|float))/30*100) | round(0) <= 100 %} {{ ((30 - (states('sensor.pantry_water_count')|float - states('sensor.pantry_tank_last_refill')|float))/30*100) | round(0) }} {% elif ((30 - (states('sensor.pantry_water_count')|float - states('sensor.pantry_tank_last_refill')|float))/30*100) | round(0) <= 0 %} 0 {% endif %} icon_template: >- {% if 60 < (((30 - (states('sensor.pantry_water_count')|float - states('sensor.pantry_tank_last_refill')|float))/30*100) | round(0)) < 100 %} mdi:delete {% elif 30 < (((30 - (states('sensor.pantry_water_count')|float - states('sensor.pantry_tank_last_refill')|float))/30*100) | round(0)) < 60 %} mdi:delete-outline {% elif 10 < (((30 - (states('sensor.pantry_water_count')|float - states('sensor.pantry_tank_last_refill')|float))/30*100) | round(0)) < 30 %} mdi:delete-alert-outline {% elif (((30 - (states('sensor.pantry_water_count')|float - states('sensor.pantry_tank_last_refill')|float))/30*100) | round(0)) < 10 %} mdi:delete-forever-outline {% endif %}

В value_template происходит следующее: 30 – полученный опытным путём примерный объем потреблённой воды, на который хватает одной засыпки соли. Сначала из этого объема вычитается разница между текущим значением показаний счётчика воды

(sensor.pantry_water_count) и фиксированным значением, при котором засыпалась новая порция соли (sensor.pantry_tank_last_refill), а затем полученное округлённое значение преобразуется в проценты. Т.к. в MQTT-топике значения хранятся в виде строк, то |float преобразует их в числа с плавающей точкой.

icon_template описаны условия для отображения разных иконок, в зависимости от текущего уровня соли.

Сценарий Node-RED

Здесь будут фиксироваться текущие показания счётчика воды для дальнейших расчётов.

Проверяем, что крышка солевого бака открыта, сбрасываем флаг (input_boolean), и считываем текущее значение счётчика воды, которое публикуем в отдельный MQTT-топик. Также здесь необходимо настроить подключение к своему MQTT-брокеру.

Ниже flow для отправки уведомления, где каждые 12 часов проверяется текущее значение уровня соли, которое записывается в отдельную переменную (msg.salt_level), проверяется состояние флага, который предотвращает повторную отправку уведомлений при следующей проверке. Следом в Function-ноде происходит проверка условий, что флаг ещё не был включен, а остаток соли менее 10%, и далее включается флаг и формируется уведомление в Telegram, в текст которого подставляется переменная со значением остатка.

Flow в виде кода:

[ { "id": "3e539f99.8cbf", "type": "server-state-changed", "z": "34ac6e87.8cbf22", "name": "Крышка солевого бака", "server": "b9490f48.586ed", "version": 1, "exposeToHomeAssistant": false, "haConfig": [ { "property": "name", "value": "" }, { "property": "icon", "value": "" } ], "entityidfilter": "binary_sensor.pantry_tank_cap", "entityidfiltertype": "exact", "outputinitially": false, "state_type": "str", "haltifstate": "on", "halt_if_type": "str", "halt_if_compare": "is", "outputs": 2, "output_only_on_state_change": true, "x": 1360, "y": 100, "wires": [ [ "f194f2c7.316b9", "e7ba4af.fe316b8" ], [] ], "outputLabels": [ "Открыт", "Закрыт" ] }, { "id": "f194f2c7.316b9", "type": "api-current-state", "z": "34ac6e87.8cbf22", "name": "Показания ХВС", "server": "b9490f48.586ed", "version": 1, "outputs": 1, "halt_if": "", "halt_if_type": "str", "halt_if_compare": "is", "override_topic": false, "entity_id": "sensor.pantry_water_count", "state_type": "str", "state_location": "payload", "override_payload": "msg", "entity_location": "data", "override_data": "msg", "blockInputOverrides": false, "x": 1600, "y": 120, "wires": [ [ "13a06820.c56ad8" ] ] }, { "id": "13a06820.c56ad8", "type": "mqtt out", "z": "34ac6e87.8cbf22", "name": "Salt refilled", "topic": "/pantry/watercounter/salt_refill", "qos": "0", "retain": "true", "broker": "338c62b5.037d7e", "x": 1770, "y": 120, "wires": [] }, { "id": "e7ba4af.fe316b8", "type": "api-call-service", "z": "34ac6e87.8cbf22", "name": "Flag Off", "server": "b9490f48.586ed", "version": 1, "debugenabled": false, "service_domain": "input_boolean", "service": "turn_off", "entityId": "input_boolean.pantry_water_tank_refill_flag", "data": "", "dataType": "json", "mergecontext": "", "output_location": "payload", "output_location_type": "msg", "mustacheAltTags": false, "x": 1580, "y": 80, "wires": [ [] ] }, { "id": "473e8189.fd0b5", "type": "comment", "z": "34ac6e87.8cbf22", "name": "Запись показаний счетчика, при которых засыпалась соль", "info": "", "x": 2100, "y": 120, "wires": [] }, { "id": "3fb7bf49.22da4", "type": "interval", "z": "34ac6e87.8cbf22", "name": "interval", "interval": "12", "onstart": false, "msg": "ping", "showstatus": false, "unit": "hours", "statusformat": "YYYY-MM-D HH:mm:ss", "x": 1310, "y": 300, "wires": [ [ "f9d1c91c.f7a5c8" ] ] }, { "id": "f9d1c91c.f7a5c8", "type": "api-current-state", "z": "34ac6e87.8cbf22", "name": "Уровень соли в баке", "server": "b9490f48.586ed", "version": 1, "outputs": 1, "halt_if": "", "halt_if_type": "str", "halt_if_compare": "is", "override_topic": false, "entity_id": "sensor.pantry_tank_salt_left", "state_type": "num", "state_location": "salt_level", "override_payload": "msg", "entity_location": "data", "override_data": "msg", "blockInputOverrides": false, "x": 1560, "y": 300, "wires": [ [ "a0b2c8ce.090858" ] ] }, { "id": "a0b2c8ce.090858", "type": "api-current-state", "z": "34ac6e87.8cbf22", "name": "Флаг поднят?", "server": "b9490f48.586ed", "version": 1, "outputs": 1, "halt_if": "", "halt_if_type": "str", "halt_if_compare": "is", "override_topic": false, "entity_id": "input_boolean.pantry_water_tank_refill_flag", "state_type": "str", "state_location": "refill_flag", "override_payload": "msg", "entity_location": "data", "override_data": "msg", "blockInputOverrides": false, "x": 1760, "y": 300, "wires": [ [ "42a2c038.41383" ] ] }, { "id": "42a2c038.41383", "type": "function", "z": "34ac6e87.8cbf22", "name": "calc", "func": "if ((msg.salt_level < 10) && (msg.refill_flag == \"off\")) {\n return msg;\n}\n", "outputs": 1, "noerr": 0, "x": 1910, "y": 300, "wires": [ [ "3261a9a1.b13ed6" ] ] }, { "id": "3261a9a1.b13ed6", "type": "api-call-service", "z": "34ac6e87.8cbf22", "name": "Flag On", "server": "b9490f48.586ed", "version": 1, "debugenabled": false, "service_domain": "input_boolean", "service": "turn_on", "entityId": "input_boolean.pantry_water_tank_refill_flag", "data": "", "dataType": "json", "mergecontext": "", "output_location": "payload", "output_location_type": "msg", "mustacheAltTags": false, "x": 2040, "y": 300, "wires": [ [ "c366e767.880648" ] ] }, { "id": "c366e767.880648", "type": "function", "z": "34ac6e87.8cbf22", "name": "data", "func": "msg.method = \"sendMessage\";\nmsg.payload = {\n text: \"Уровень соли в баке \" msg.salt_level \"%.\\nПора досыпать 50 кг.\"\n}\nreturn msg;", "outputs": 1, "noerr": 0, "x": 2170, "y": 300, "wires": [ [ "4fec517e.86e1c" ] ] }, { "id": "4fec517e.86e1c", "type": "telegrambot-payload", "z": "34ac6e87.8cbf22", "name": "Notify", "bot": "b4eca378.4bbba", "chatId": "12345678", "sendMethod": "", "payload": "", "x": 2310, "y": 300, "wires": [ [] ] }, { "id": "f49978f0.3277f8", "type": "comment", "z": "34ac6e87.8cbf22", "name": "Уведомление о низком уровне соли в баке", "info": "", "x": 2570, "y": 300, "wires": [] }, { "id": "b9490f48.586ed", "type": "server", "z": "", "name": "Home Assistant", "legacy": false, "hassio": true, "rejectUnauthorizedCerts": true }, { "id": "338c62b5.037d7e", "type": "mqtt-broker", "z": "", "name": "MQTT", "broker": "172.16.1.33", "port": "8883", "tls": "", "clientid": "nodered", "usetls": true, "compatmode": true, "keepalive": "60", "cleansession": true, "birthTopic": "", "birthQos": "0", "birthPayload": "", "closeTopic": "", "closeQos": "0", "closePayload": "", "willTopic": "", "willQos": "0", "willPayload": "" }, { "id": "b4eca378.4bbba", "type": "telegrambot-config", "z": "", "botname": "Telegram Bot", "usernames": "", "chatIds": "12345678", "pollInterval": "300" } ]