Modyfikacja fontanny dla kotów

Dzikie koty w przeszłości większość wody czerpały ze zdobyczy, przez to dzisiejsze koty nie piją jej zbyt wiele. Aby koty zainteresowały się wodą, ludzie stosują różne sztuczki i podstępy. Nasze koty bardzo upodobały sobie strumień wody z kranu, pewnie przede wszystkim ze względu na dźwięk strumienia uderzającego o zlew. Problem w tym, że koty chadzają własnymi ścieżkami, a więc i piją, kiedy chcą. Stąd pomysł na zakup fontanny, która szumi jak woda z kranu.

Sama fontanna jest zasilana bezpośrednio z USB i uruchamia się ją ręcznie lub pozostawia włączoną. Pozostawiona pompa pobiera energię i szybciej się zużywa. A ręczne uruchamianie jest równie niepraktyczne jak włączanie kranu i dodatkowo powoduje, że koty nie piją regularnie. W szufladzie zalega mi mikrontroler ESP32. Aż sie prosi aby go wreszecie użyć. Misja jest słuszna, a schemat obwodu wydawał sie prosty, więc szybko wziąłem się za składanie

Diagnostyka

Po złożeniu układu LED pompy migał zamiast świecić ciągle, sugerując, że zasilanie nie wyrabia przy włączonym ESP32, przekaźniku i pompie.

LED przekaźnika świecił równo, a więc było jasne, że sygnał z GPIO jest odpowiednio mocny do sterowania przekaźnikiem i trzeba zajrzeć do zasilania. Dodane do układu kondensatory zniwelowały spadki napięcia i LED pompy zaczął świecić stale, ale sama pompa nadal nie pracowała.

Pompa zaczęła pracować poprawnie, dopiero gdy zmniejszyłem liczbę przewodów oraz poprawiłem połączenia na płytce, co tylko potwierdziło moje doświadczenie, że płytka prototypowa potrafi namieszać.

Połączenia na płytce często sie luzują lub przewody wypadają. Lutowanie na tym etapie odpada, dlatego warto skorzystać z listew zaciskowych.Zaciskają przewód i można go przepiąć na inny pin w kilka sekund.

Efekt

Pompa pracuje w interwałach 20min pracy i 60min przerwy, a układ zużywa mniej energii niż pompa przedtem, gdy pracowała 24/7 lub 12h/doba.Szacunkowo oszczędność wynosi 11-41Wh na dobę. Dzięki takiemu trybowi, sama pompa zużywa się dużo wolniej.

Jeżeli do układu doda się czujnik obecności, można sprawdzić, czy koty się przyzwyczajają do interwałów. Gdyby same interwały się nie sprawdziły, mozna włączać pompę tylko, gdy koty są obok.

Czujnik obecności przy okazji dostarczy wiele ciekawych danych o zachowaniach kotów np.: jak często i o jakich porach piją. Jeżeli znasz firmę która szuka kociego analityka z doświadczeniem, zapraszam do kontaktu!

Stos

Software: ESP-IDF, C Hardware: ESP32, pompa 5 V, przekaźnik ze stykiem NO

Schemat

Szacunki zużycia energii

Układ jest ustawiony na 20 min pracy i 60 min spoczynku. Jeden cykl trwa zatem 80 min.

Pompa

cykli na dobę:       1440 min : 80 min = 18
czas pracy pompy:    20 min * 18 = 360 min
zużycie energii:     2,5 W * 6 h = 15 Wh = 0,015 kWh

ESP32

pobór prądu w stanie aktywnym * napięcie * czas pracy
  + pobór prądu w stanie snu * napięcie * czas pracy

= 0,04 A * 5 V * 6 h + 0,005 A * 5 V * 18 h = 1,65 Wh = 0,00165 kWh

Przekaźnik

zużycie energii: ~0,4 W * 6 h = 2,4 Wh = 0,0024 kWh

Podsumowanie

Element	Zużycie na dobę
Pompa	15 Wh
ESP32	1,65 Wh
Przekaźnik	2,4 Wh
Razem	~19 Wh

Dla porównania, przy pracy pompy 24/7 jest to 60 Wh (0,06 kWh), a przy 12 h/doba — 30 Wh (0,03 kWh).

Często zapominałem o włączeniu pompy, lub pozostawiałem ją włączoną. Dlatego szacunki przyjąłem dla dwóch trybów: 247/ oraz 12h/doba. Pracy pompy w interwałach przynosi oszczędność 11–41Wh na dobę. Jest to niewiele na jedno urządzenie, ale sumuje się przy wielu urządzeniach. Przy cenie 1,25zł/kWh na rok wyjdzie ok. 5-18zł.

Następne kroki

Rozszerzę układ o czujnik obecności oraz zmienię połączenia na listwę zaciskową. Dodatkowo zderzę szacunki z wynikami pomiarów.

Repozytorium: https://github.com/arturbuszka/water-pump-control ↗