使用NodeMCU ESP8266和超声波传感器制作物联网智能水罐

风筝

在本篇文章中，我们将使用超声波传感器制作一款物联网智能水罐，可以检查罐体中水的高度，并且向用户发送警报电子邮件。罐体中水的高度也将显示在NodeMCU ESP8266托管的网页上。

该智能水罐可以使得我们能够跟踪库存，并且可以通过互联网轻松访问。在罐体其顶部包括一个超声波传感器，并使用超声波反射波确定罐体的水的高度以及瓶内剩余的空间。每当罐体中的容量发生变化时，NodeMCU就会感知到，并在Web服务器上对其进行更新。这有助于跟踪库存并从世界任何地方进行补货。

所需的组件

●    NodeMCU ESP8266开发板

●    超声波传感器HC-05

●    面包板

●    跳线

超声波传感器如何工作？

在进一步介绍项目之前，我们应该知道超声波传感器的工作原理，以便我们可以更好地理解本文。该项目中使用的超声波传感器如下所示。

如您所见，它有两个像投影一样的圆形眼睛和四个引脚。两眼状投影是超声波发射器和接收器。发射器以40Hz的频率发射超声波，该波在空中传播并在感应到物体时反射回去。接收器观察到返回的波。现在我们知道了该波被反射并返回所花费的时间，而超声波的速度也是固定的（3400cm / s）。使用此信息和以下公式，我们可以计算出距离。

距离=速度×时间

现在我们知道了超声波传感器的工作原理，下面让我们使用这四个引脚将其与MCU连接。这四个引脚分别是Vcc、Tri、Rcho和GND。该模块在+ 5V上工作，因此使用Vcc和GND引脚为模块供电。另外两个引脚是I / O引脚，通过它们我们可以与MCU进行通信。触发引脚应声明为输出引脚，并使其保持高电平10uS，这将在8个周期的声波突发中将超声波传送到空中。一旦观察到波形，回波引脚将在正确的时间间隔内变高，这就是超声波返回传感器模块所花费的时间。因此，此Echo引脚将被声明为输入，并且将使用计时器来测量该引脚为高电平的时间。这可以通过下面的时序图进一步理解。

电路原理图

物联网智能水罐的电路图如下-

该电路非常简单，因为我们仅使用超声传感器和NodeMCU。 HC-SR04超声波传感器可在5V电压下工作，如果将其连接至3.3V，它将无法正常工作。超声波传感器的VCC引脚连接到NodeMCU的VIN引脚。 Trig和Echo引脚连接到NodeMCU的D5和D6引脚，而传感器的GND引脚连接到NodeMCU的GND引脚。 使用5V电源为NodeMCU供电。

智能罐的IFTTT设置

IFTTT（If This Then That）是一项基于Web的服务，通过它我们可以创建条件语句链（称为小程序）。使用这些小程序Applet，我们可以发送电子邮件、Twitter、Facebook通知。在这里，我们使用IFTTT在罐体快充满时发送电子邮件通知。

首先登录IFTTT，然后搜索“ Webhooks”。

现在，要获取私钥，请单击“Documentation”。将此密钥复制到某个地方，将在代码中使用它。

有了私钥，我们将使用Webhooks和Email服务创建一个applet。要创建小程序，请点击您的个人资料，然后从可用选项中点击“Create”。

现在，在下一个窗口中，选择“ If This Then That”。

在“This”字段中，我们将使用webhooks来获取来自NodeMCU的Web请求。

现在，选择“Receive a Web Request”触发器，然后将事件名称命名为jar_event，然后单击“Create Trigger”。

之后，点击“Then That”，然后点击Email。

现在，在Email中，点击“send me an email”，然后输入电子邮件主题和正文，然后点击创建操作。

在最后一步中，单击“Finish”以完成小程序设置。

代码说明

我们使用Arduino IDE对NodeMCU进行编程。因此，请确保您已下载NodeMCU开发板文件。完整的代码在本文末尾给出。在这里，我们将逐步解释代码。

首先，我们包含所有必需的库文件。超声波传感器不需要库文件，因此我们只需要ESP8266WiFi.h库文件。

1. #include <ESP8266WiFi.h>

复制代码

然后，定义连接Trig和Echo引脚的引脚，并定义两个用于计算距离和持续时间的变量。

1. const int trigPin = D5;
   
2. const int echoPin = D6;
   
3. long duration;
   
4. int distance;

复制代码

之后，为Wi-Fi名称、Wi-Fi密码、IFTTT主机名和私钥创建实例。

1. const char* ssid = "Wi-Fi Name";
   
2. const char* password = "Password";
   
3. const char *host = "maker.ifttt.com";
   
4. const char *privateKey = "Private key";

复制代码

为了访问WiFiServer，我们需要声明一个对象WifiServer库。 80是HTTP的默认端口。

1. WiFiServer server(80);

复制代码

现在在loop函数内，计算触发信号和接收信号之间的时间间隔。该时间将用于计算距离。

1. duration = pulseIn(echoPin, HIGH);
   
2. distance = duration * 0.0340 / 2;

复制代码

之后，距离会转换为百分比以显示罐体的占用率。

1. level =((14-distance)/14.0)*100;

复制代码

然后我们比较了罐体的占用情况，如果占用少于10，它将触发IFTTT事件发送警告电子邮件。

1. if ( level <= 10) {
   
2.         send_event("jar_event");
   
3.         }

复制代码

测试智能罐体

准备好硬件和代码后，上传代码并将超声波传感器放在罐体的顶部，或者如图所示，可以将其粘贴到罐体的盖子上。现在，使用串口监视器上打印的IP地址检查网页。它应该显示罐体的占用水平。而且，如果Jar的占用率低于10，它将向您发送警告电子邮件。

代码

本文使用的完整代码如下： main.rar (1.58 KB, 下载次数: 70)

2020-6-15 21:30 上传

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