Dans la série « gestion piscine », faisant suite aux articles sur la filtration et la mesure de puissance électrique, je vous propose de découvrir mon dispositif de mise à niveau automatique du niveau d’eau du bassin.
La piscine est équipée d’une rideau flottant immergé, c’est très pratique mais cela exige que le niveau d’eau du bassin soit parfaitement maitrisé dans une fourchette de quelques centimètres. Trop bas ou trop haut, le rideau risque de frotter sur l’infrastructure, d’où la nécessité de réguler précisément le niveau d’eau, bien évidemment, je ne pouvais que confier cette mission à HA.
Les fonctionnalités à créer sont simples:
Sur détection du niveau bas pendant quelques secondes, ouverture de l’électrovanne
Sur détection du niveau haut pendant quelques secondes, fermeture de l’électrovanne
Maitriser le temps d’ouverture de l’électrovanne
Piloter, monitorer, notifier avec HA.
L’ensemble nécessite deux entrées digitales et une sortie relais, personnellement j’utilise un automate WAGO série 750 communiquant en Modbus, équipé d’une carte d’entrées pt100, d’une carte d’entrées digitales et d’une carte de sortie relais.
Bien entendu, cet automate peut être remplacé par n’importe quel dispositif compatible HA, remplissant les mêmes fonctionnalités. Un ESP32 équipé de deux entrées digitales et d’un module de sortie relais sous ESPHOME peut très bien convenir.
La partie matérielle
Détection de niveau
Lors de la construction, j’ai intégré un régulateur de niveau Hayard , qui fonctionne sur le principe de la chasse d’eau avec flotteur d’un WC, simple mais d’un réglage délicat, avec le risque d’alimenter en eau d’un coté et de voir celle-ci s’écouler dans le trop-plein, je n’étais pas serein lorsque je le mettait en service surtout pendant mon absence.
J’ai conservé l’enveloppe du régulateur de niveau, supprimé le flotteur, intégré un double détecteur de 100mm, le choix de l’entraxe (control range) dépend de vos besoins, le cas échéant, il en existe avec un seul flotteur. le produit est en acier inoxydable.
Le marnage d’un flotteur est de 6 mm ce qui correspond à dans mon cas à 275 litres d’eau.
Les deux fils rouges correspondent au flotteur supérieur, les deux noirs au flotteur inferieur.
Chaque flotteur actionne un contact:
ouvert si recouvert
fermé si découvert.
Montage du détecteur avant suppression du flotteur. L’équerre support est imprimée avec une 3D. Prévoir une fenêtre de réglage sur le support.
Régler la hauteur après avoir mis le bassin au niveau d’eau idéal. La programmation du capteur opérationnelle et un visuel sur HA ou tout simplement avec un contrôleur universel sur ohmmètre vont permettre d’affiner le réglage (faire un repère sur le support une fois OK)
Je régule le niveau d’eau avec le flotteur supérieur. Le flotteur inférieur me sert d’indicateur de niveau bas: sécurité manque d’eau.
Alimentation en eau
Cette fonction est assurée par une électrovanne, raccordée en série sur l’alimentation d’eau du régulateur de niveau.
Prévoir une vanne d’arrêt, des cosses AMP isolées et un fil de mise à la terre.
Je la pilote par une sortie relais de mon module WAGO
Important
L’ installation électrique de votre piscine est soumise à la norme C15-100, ce qui exige des précautions particulières de mise en œuvre dans les volumes 1,2 ,3. Je vous invite à consulter cet extrait de la C15-100 section 702.
La partie logicielle
1-Automation « Piscine Appoint Eau ON »
Ouvre l’électrovanne si le niveau d’eau commute de « OFF » à « ON » pendant 10s (filtrage des vagues), si la piscine est en mode « automatique » et l’électrovanne est en mode « automatique ».
- id: '1612536587598'
alias: Piscine Appoint Eau On
description: ''
trigger:
- platform: state
entity_id: binary_sensor.tp_plein_lsh
from: 'off'
to: 'on'
for: 00:00:10
condition:
- condition: state
entity_id: input_select.pool_pump_mode
state: Auto
- condition: state
entity_id: input_boolean.ev_eau_piscine
state: 'on'
action:
- service: switch.turn_on
data: {}
entity_id: switch.cde_ev_eau
mode: single
2-Automation« Piscine Appoint Eau OFF »
Ferme l’électrovanne si le niveau d’eau commute de « ON » à « OFF » pendant 10s (filtrage des vagues).
- id: '1612536671701'
alias: Piscine Appoint Eau Off
description: ''
trigger:
- platform: state
entity_id: binary_sensor.tp_plein_lsh
from: 'on'
to: 'off'
for: 00:00:10
condition: []
action:
- service: switch.turn_off
data: {}
entity_id: switch.cde_ev_eau
mode: single
3-Automation« Notification Alarme appoint d’eau »
Sensor: Comptage journalier du temps de fonctionnement d’ouverture de l’électrovanne.
# Affichage du temps de fonctionnement de l'électrovanne appoint d'eau ce jour
- platform: history_stats
name: Ev Eau tps ouverture jour
entity_id: switch.cde_ev_eau
state: 'on'
type: time
start: '{{ now().replace(hour=0).replace(minute=0).replace(second=0) }}'
end: '{{ now() }}'
Automation: Notification « pushbullet » et fermeture de l’électrovanne si le temps de fonctionnement du jour est supérieur à 1h. Cette durée sera optimisée en analysant plus finement la durée moyenne d’ouverture sur plusieurs mois.
Affichage de la carte, j’utilise « multiple-entity-row ».
4-Automation« Notification Alarme niveau bas »
Si le capteur inferieur passe de « OFF » à « ON » (de recouvert à découvert) pendant 10s alors envoi d’une notification « pushbullet » et arrêt de la pompe de filtration par sécurité en forçant le mode de fonctionnement de la piscine « input_select.pool_pump_mode » sur Off
- id: '1617199790692'
alias: Piscine Notification alarme niveau bas
description: ''
trigger:
- platform: state
entity_id: binary_sensor.tp_plein_lsl
from: 'off'
to: 'on'
for: 00:00:10
condition: []
action:
- service: notify.pushbullet
data:
message: La piscine est au niveau BAS
title: Alarme Niveau Bas Piscine
- service: input_select.select_option
data:
option: 'Off'
target:
entity_id: input_select.pool_pump_mode
mode: single
Conclusion
Simple et facile à mettre en œuvre si la piscine est déjà équipée d’un régulateur de niveau d’eau, à noter que celui-ci peut se raccorder sur un skimmer, reste quand même à faire un peu d’électricité, de plomberie et de la programmation sur HA.
J’ai pas mal galéré dans le flashage des ESP avec ESPHOME et je souhaite partager une solution qui me satisfait pleinement.
Je vous invite à découvrir ESPHOME, c’est un Add-on indispensable à la création de petit système basé sur de l’ESP8266 ou 32. Ses possibilités sont nombreuses et simples à mettre en œuvre au moins sur la partie logicielle car il s’intègre parfaitement dans HA.
Installation ESPHOME
C’est un Add-on de « Home Assistant Community Add-ons » donc rien de compliqué. Aucune configuration particulière. Cocher « Afficher dans la barre latérale »
Une fois installé et en run
Création
Depuis la barre latérale lancer ESPHome. Dans la fenêtre, cliquez sur + en bas à droite.
Un wizard d’assistance vous invite à:
saisir le nom du module (j’y fait toujours apparaitre une référence à l’adresse IP)
le type de module « wemos d1 mini » dans cet exemple, c’est modifiable par la suite
la connexion WiFi, vous pourrez en ajouter une deuxième par la suite.
laissez l’OTA vide
next
submit
Voila vous avez créé votre ESP, reste à le configurer:
« Edit » ouvre un fichier .yaml dans lequel vous y retrouvez les informations saisies dans le wizard de configuration. Je le complète dans un premier temps avec:
Il permet d’initialiser l’ESP avec un fichier « .bin ».
Cliquer les 3 points en haut à droite puis compile
La compilation, normalement terminée sans erreur, vous invite, en bas à droite, au téléchargement d’un fichier « .bin » .
Une fois le fichier « .bin » généré et téléchargé, il reste à le flasher dans l’ESP.
Flashage du fichier
Pour ce faire, j’utilise le logiciel gratuit « esphome-flasher« . J’utilise la version Windows mais il existe aussi sur d’autres OS. C’est suite à un commentaire de « Dckiller » que j’ai découvert cet utilitaire, merci à lui.
Vous choisissez le « COM » sur lequel vous avez branché votre ESP, le firmware .bin, vous lancez par « Flash ESP ».
Une fois terminé, la connexion est établie avec l’ESP, le log défile dans la console.
Saisir l’adresse Ip dans un explorateur, si tout va bien, vous accédez à une petite page web (celle que vous avez déclaré par « web_server port:80 »).
.
Modification on line.
Une fois l’ESP initialisé, vous pouvez modifier votre configuration et la télécharger en ligne grâce à l' »OTA Over-The-Air ».
Vérifier que vous avez sélectionné OTA en haut à droite du menu principal:
Modifier avec EDIT
Valider avec VALIDATE
Charger avec UPLOAD
LOGS affiche des informations de suivi.
Le carré avec une flèche bleu est un raccourci vers la page Web.
Conclusion
ESPHome est très puissant et possède de nombreuses fonctionnalités qui traitées par l’ESP soulage HA. Il peut souvent amener une solution au montage DIY qui sortent de l’ordinaire.
Dans la série « gestion piscine », faisant suite au premier article sur la filtration, je vous propose de découvrir le dispositif de mesure de puissance électrique du coffret piscine.
Mon choix, pour des raisons de coût et de facilité d’intégration dans HA, s’est arrêté sur le module PZEM-004T 100A associé à un ESP8266, l’ensemble intégré via ESPHOME.
Il permet de surveiller la consommation électrique de la piscine (W), de comptabiliser l’énergie (kWh) et accessoirement de visualiser la tension du réseau (V), la fréquence (hz) et le facteur de puissance.
Rien de révolutionnaire dans cet article, si ce n’est de vous faire découvrir le module PZEM-004T qui permet de monitorer à moindre cout une installation électrique. Il existe en 10A (mesure directe) et 100A (avec TOR de Mesure). Ses principales caractéristiques sont:
Tension
Plage de mesure: 80 ～ 260 V
Résolution: 0,1 V
Précision de mesure: 0,5%
Facteur de puissance
Plage de mesure: 0,00 ～ 1,00
Résolution: 0,01
Précision de mesure: 1%
La fréquence
Plage de mesure: 45Hz ～ 65Hz
Résolution: 0,1 Hz
Précision de mesure: 0,5%
Intensité
Plage de mesure: 0 ～ 10A (PZEM-004T-10A); 0 à 100A (PZEM-004T-100A)
Courant de mesure de départ: 0,01A (PZEM-004T-10A); 0,02 A (PZEM-004T-100A)
Résolution: 0.001A
Précision de mesure: 0,5%
Puissance active
Plage de mesure:
0 ～ 2,3 kW (PZEM-004T-10A);
0 à 23 kW (PZEM-004T-100A)
Puissance de mesure de départ: 0,4 W
Résolution: 0,1 W
Format d’affichage:
< 1000W, il affiche une décimale, telle que: 999.9W
≥1000W, il n’affiche que des entiers, tels que: 1000W
Précision de mesure: 0,5%
Énergie active
Plage de mesure: 0 ～ 9999.99kWh
Résolution: 1Wh
Précision de mesure: 0,5%
Format d’affichage:
> 10kWh, l’unité d’affichage est Wh (1kWh = 1000Wh), par exemple: 9999Wh
≥10kWh, l’unité d’affichage est le kWh, par exemple: 9999.99kWh
La partie matériel
Le matériel nécessaire à la réalisation est réduit au minimum:
un module PZEM-004T 100A permettant de mesurer des courants de 0-100A sous une tension alternative de 80-260V.
Je préfère intégrer mes composants sur un circuit imprimé, c’est plus propre et donc plus fiable. Je conçois mes schémas et mes circuit imprimés avec le logiciel Eagle et je les grave avec une CNC de ma fabrication.
La CNC, le circuit imprimé, le montage final (l’ESP est sous la platine PZEM)Schéma électrique
La partie logicielle
La programmation de l’ESP est réalisée avec ESPHOME. Un composant PZEM-004 V1 est inclus dans la bibliothèque mais la nouvelle version des PZEM-004 V3 nécessite la version pzemac.
Je vous invite à parcourir mon article la programmation des ESP avec ESPHOME.
Vous trouverez ci-dessous le code de l’ESP, le Wifi est à adapter à votre configuration
Une fois l’ESP programmé vous pourrez les afficher dans une carte.
Comme décrit dans l’article sur la filtration, je compare la valeur de la puissance instantanée pour déterminer si la pompe de filtration est en marche et comptabiliser les temps de marche.
Conclusion
Simple, peu onéreux, précis, facilement intégrable à HA, le module PZEM-004T remplit correctement son rôle.
Heureux possesseur d’une piscine depuis de nombreuses années, je constate au quotidien que le poste dépense consommation électrique prend une part importante dans le budget de fonctionnement. L’optimisation du temps de filtration est donc primordial, et cela bien évidemment tout en respectant la qualité de l’eau de baignade.
Dans ce premier article, je partage mon expérience sur la gestion du temps de pompage. Ultérieurement, je vous ferai découvrir d’autres solutions techniques que j’ai mis en oeuvre comme:
le calcul du hors gel
le monitoring électrique du coffret piscine
la mesure de pH à base d’arduino
la mise à niveau automatique du niveau d’eau
la mesure de pression du filtre à sable
J’ai également en prévision de réalisation:
la régulation du ph
l’automatisation de la couverture flottante
…
La mise en oeuvre nécessite un minimum de connaissances sur les fondamentaux de HA.
Avant la migration de mon système domotique de Jeedom vers HA, je pilotais la pompe de filtration avec Jeedom et le plugin « Pool » de scadinot.controle
Une fois sur HA, j’ai cherché le moyen de remplacer le plugin par des fonctions similaires sur HA. Apres plusieurs tests de plugin et autres programmations sans succès, je me suis arrêté sur le HACS « Pool pump Manager » développé par « oncleben31« .
Ce composant a été développé sur la base de celui de « exxamalte » avec quelques améliorations dont la principale est la prise en compte de la température de l’eau dans le calcul de la durée de filtration.
La durée de filtration est régit par la courbe bleue de AbacusFilteringDuration() également utilisée par le plugin Jeedom, c’est une des fonctionnalités du module Python « PyPoolPump » développé par oncleben31.
Voici le détail de la courbe de filtration, nous utilisons la courbe bleue représente la valeur 100%. La courbe verte 140% et la courbe rouge 60% ne sont pas utilisées dans notre cas, il n’y a pas dans cette version la possibilité de pondérer l’action de la température sur la durée.
L’intégration du module dans HA, simplifiée par l’utilisation de HACS, est très bien décrite dans la documentation, elle se décompose ainsi:
1-Intégration dans HACS,
Choisir la branche « Dev » du module.
2-Déclaration du module « pool_pump »
et des trois variables indispensables au fonctionnement du module dans configuration.yaml:
switch_entity_id: nom de l’entité de pilotage de la pompe
pool_pump_mode_entity_id: nom de l’entité permettant de selectionner le mode de fonctionnement de la pompe
pool_temperature_entity_id: nom de l’entité de la mesure de temperature de l’eau
Le module nécessite la mesure de la température de l’eau et le pilotage de la pompe de filtration, personnellement j’utilise un automate WAGO série 750 communiquant en Modbus, équipé d’une carte d’entrées pt100, d’une carte d’entrées digitales et d’une carte de sortie relais.
Bien entendu, cet automate peut être remplacé par n’importe quel dispositif compatible HA, remplissant les mêmes fonctionnalités. Un ESP32 équipé d’une sonde ds18b20 et d’un module de sortie relais sous ESPHOME peut très bien convenir.
3-la déclaration d’entités
J’ai regroupé l’ensemble des entités associées à la piscine dans un fichier pool.yaml, voir ci-dessous:
input_number:# utilisé pour simuler la température de l'eau pendant les tests temp_piscine:
name: Temp Eau Simul
min: -2
max: 35
unit_of_measurement: °C
# selection du mode de fonctionnement de la filtration
input_select: pool_pump_mode:
name: Pool Pump mode
options:
- 'Auto'
- 'On'
- 'Off'
initial: 'Auto'
icon: mdi:pool
binary_sensor:
# Si la puissance électrique est supérieure à 500w, on considère que la pompe est en fonctionnement
- platform: template
sensors:
pool_pump_running:
value_template: "{{ states.sensor.pzem_pisc_puissance.state | float > 500 }}"
friendly_name: "Pompe Filtration en Ma"
sensor:
# Affichage du temps de fonctionnement de la pompe ce jour
- platform: history_stats
name: Pool Pump running today
entity_id: binary_sensor.pool_pump_running
state: 'on'
type: time
start: '{{ now().replace(hour=0).replace(minute=0).replace(second=0) }}'
end: '{{ now() }}'
# mesure de la température de l'eau, permet de basculer facilement en mode simulation
# en commentant ou de-commentant les value_template ci-dessous
- platform: template
sensors:
pool_water_temperature:
friendly_name: 'sensor.pool_water_temperature'
value_template: "{{ states('sensor.temp_piscine')|float|round(1) }}" # mesure de la temperature de l'eau
# value_template: "{{ states('input_number.temp_piscine')|float|round(1) }}" # Simulation avec input_number
icon_template: mdi:oil-temperature
unit_of_measurement: 'ºC'
# Affichage de l'heure pivot, c'est l'heure autour de laquelle le temps de fonctionnement est réparti
- platform: template
sensors:
heure_pivot_piscine:
friendly_name: 'heure_pivot_piscine'
value_template: '{{ as_timestamp(strptime(state_attr("sun.sun", "next_noon"), "")) | timestamp_custom("%H:%M") }}'
icon_template: mdi:calendar-clock
# Sensors Modbus
# Mesure la température de l'eau (sonde pt100)# A adapter à votre configuration
- platform: modbus
scan_interval: 60
registers:
- name: temp_piscine
hub: wago_piscine
unit_of_measurement: °C
slave: 1
register: 0
register_type: input
scale: 0.1
precision: 1
# commande des sorties relais du module WAGO# A adapter à votre configuration
switch:
# Switchs Modbus Piscine
- platform: modbus
scan_interval: 10
coils:
- name: pool_pump_switch
hub: wago_piscine
slave: 1
coil: 12288
Fonctionnement:
Le choix du mode fonctionnement s’effectue avec le input select pool_pump_mode: On: marche forcée de la pompe. Déclenche sur changement d’état l’automatisation « Pool Pump On » et le service:
Auto: fonctionnement basé sur la température de l’eau selon la courbe Abacus décrite ci-dessus. Toutes les 5 mn, l’automatisation « Piscine Check pool Pump » appelle le service « service: pool_pump.check », celui ci évalue l’heure de démarrage et l’heure d’arrêt de la pompe en fonction de:
l’heure actuelle
la température de l’eau
l’heure pivot:
Celle ci correspond à l’heure du midi solaire UTC (zenith) voir_doc . le temps de filtration est réparti 1/3 avant l’heure pivot et 2/3 après. J’ai déclaré le template « heure_pivot_piscine: » afin de le visualiser dans la carte Pool. Ce n’est pas indispensable mais c’est utile à la compréhension du fonctionnement .
NB: Vous pouvez constater qu’à l’heure de démarrage calculée, la pompe démarre puis s’arrête quelques instants plus tard pour redémarrer ensuite. C’est dû, dans mon cas, au fait que la sonde de T° de l’eau est située dans un local, et qu’il faut quelques minutes de pompage pour mesurer la T° de l’eau du bassin, surtout l’hiver où l’écart de T° entre l’intérieur et l’extérieur est important.
Le temps de fonctionnement est également recalculé sur:
Evolution de la température de l’eau
Changement du mode de fonctionnement
Affichage des périodes de filtration
l’entité « pool_pump.next_run_schedule » générée et calculée par le module permet d’afficher la période de filtration en cours, avant puis après l’heure pivot.
Temps de fonctionnement
La consommation électrique de mon coffret piscine est monitorée par un PZEM004 couplé à un ESP8266-12F sous ESPHOME.
La puissance me permet de déterminer si la pompe tourne ou pas. Si la puissance est supérieure à 500W alors pompe en marche.
binary_sensor:
# Si la puissance electrique est superieure à 500w, on considère que la pompe est en fonctionnement
- platform: template
sensors:
pool_pump_running:
value_template: "{{ states.sensor.pzem_pisc_puissance.state | float > 500 }}"
friendly_name: "Pompe Filtration en Ma"
Cette variable permet de mesurer le temps de fonctionnement de la pompe (sur la journée dans mon cas)
sensor:
# Affichage du temps de fonctionnement de la pompe ce jour
- platform: history_stats
name: Pool Pump running today
entity_id: binary_sensor.pool_pump_running
state: 'on'
type: time
start: '{{ now().replace(hour=0).replace(minute=0).replace(second=0) }}'
end: '{{ now() }}'
Automatisations
Il y a quatre automatisations à intégrer dans votre HA:
Bien entendu, les id sont à adapter à votre configuration.
Pool Pump On: force la marche pompe
- id: '1611514566689'
alias: Pool Pump On
description: ''
trigger:
- platform: state
entity_id: input_select.pool_pump_mode
to: 'On'
condition: []
action:
- service: homeassistant.turn_on
data: {}
entity_id: switch.pool_pump_switch
mode: single
Pool Pump Off: force l’arret pompe
- id: '1611514631258'
alias: Pool Pump Off
description: ''
trigger:
- platform: state
entity_id: input_select.pool_pump_mode
to: 'Off'
condition: []
action:
- service: homeassistant.turn_off
data: {}
entity_id: switch.pool_pump_switch
mode: single
Piscine Check pool Pump: appelle service « pool_check » toutes les 5 minutes (modifiable).
Piscine Check Pool Pump On event: appelle le service « pool_check » si:
changement de mode
changement de température de l’eau
changement d’état de « input_boolean.pool_water_level_critical »- (condition supplémentaire d’arrêt de la pompe que je n’utilise pas à ce jour).
- id: '1611515162753'
alias: Piscine Check Pool Pump On event
description: ''
trigger:
- platform: homeassistant
event: start
- platform: state
entity_id: sensor.pool_water_temperature
- platform: state
entity_id: input_select.pool_pump_mode
- platform: state
entity_id: input_boolean.pool_water_level_critical
condition: []
action:
- service: pool_pump.check
mode: single
Panneau de commande
Je vous propose, pour information, une copie d’écran ainsi que le code associé, de mon panneau de contrôle, libre à vous de l’adapter. Certaines fonctionnalités seront décrites ultérieurement (pression, pH, Appoint eau, etc..).
J’espère que cet article vous sera utile. C’est le premier d’une série dédiée à la gestion automatisée d’une piscine, si il y a de la demande, je publierai la suite de mes réalisations comme décrit en introduction.
