Умный регулятор душа: электромагнитный клапан для точного контроля времени и экономии воды

Компоненты и материалы

Инструменты

• Клеевой пистолет (горячий клей)
• Паяльная станция

Почему это важно

Душ — один из самых расточительных приборов в доме.

• Средний расход: 7.94 л/мин × 8.2 мин = 65 л на душ.
• Энергия на нагрев: 0.13 кВт·ч/галлон → ~2.2 кВт·ч на душ.
• 17% всего бытового электричества — на горячую воду.
• CO₂: 1.54 кг на душ (10.2 кг на семью в день).

Рекомендуемое время — 5 минут. Экономия на человека в год:

• 9 295 литров воды (питьё на 13 лет)
• 318 кВт·ч энергии
• 223 кг CO₂

На семью (3 чел.): 27 885 л воды, 954 кВт·ч, 670 кг CO₂ в год.

Как это работает

1. Клапан закрыт без питания — вода не течёт, если регулятор выключен (безопасность).
2. Включаем регулятор → клапан открывается.
3. Прогрев 20 сек (настраивается) — 1 писк.
4. Душ 5 мин (настраивается) — 2 писка в начале.
5. Предупреждения: писк за 2 мин и за 1 мин до конца.
6. Время вышло → клапан закрывается, непрерывный писк. Выключаем воду и регулятор.

Инструкция по сборке

1. Питание клапана: Разрежьте 2 USB-кабеля. Паяйте к тумблеру и step-up преобразователю (boost converter). Выставьте 6–12 В (под клапан). См. фото ниже.
2. Схема: Соберите по схеме из раздела «Схемы» (MOSFET + диод 1N4007 параллельно катушке клапана).
3. Прошивка: Загрузите код из раздела «Код» через Arduino IDE.
4. Корпус: Вырежьте отверстия под тумблер, провода клапана, LCD. Прокладьте провода клапана, загерметизируйте горячим клеем. Заклейте тумблер и LCD в крышку.
5. Монтаж клапана: Установите клапан с фитингами между выходом воды и душной лейкой.
6. Крепление: Приклейте велькро на корпус и на стену у душа.

Код (C/C++ для Arduino)

// Настройки пользователя
const float showerTime = 5;   // минуты
const int warmupTime = 20;    // секунды

#include <LiquidCrystal.h>
LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);

int stat = 0;

void setup() {
  lcd.begin(16, 2);
  pinMode(13, OUTPUT); // Клапан
  pinMode(10, OUTPUT); // Зумер
}

void loop() {
  if (stat == 0) { // Прогрев
    digitalWrite(13, HIGH);
    tone(10, 2000, 1000);
    for (int i = warmupTime; i > 0; i--) {
      lcd.clear();
      lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("Water Warmup:");
      lcd.setCursor(0, 1); lcd.print(String(i) + " seconds");
      delay(1000);
    }
    stat++;
  }
  if (stat == 1) { // Душ
    tone(10, 2000, 1000);
    delay(1500);
    tone(10, 2000, 1000);
    for (int i = showerTime * 60; i > 0; i--) {
      if (i == 120) tone(10, 2000, 1000); // 2 мин
      else if (i == 60) tone(10, 2000, 1000); // 1 мин
      lcd.clear();
      lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("Shower:");
      lcd.setCursor(0, 1); lcd.print(String(i) + " seconds");
      delay(1000);
    }
    stat++;
  }
  if (stat == 2) { // Конец
    digitalWrite(13, LOW);
    tone(10, 2000); // Непрерывный писк
    lcd.clear();
    lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("Shower Over");
    lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("Have a Good Day!");
    delay(2000);
    lcd.clear();
    lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("Turn me off");
    lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("Turn water off");
    delay(5000);
  }
}

Схема подключения

Fritzing-файл: diagram_F3mdu8tMGy.fzz

Важные замечания

• Безопасность: Клапан должен быть нормально закрытым (NC) — при отказе электроники вода перекрывается.
• Материалы: Только термостойкие фитинги (полипропилен, лать без свинца). Проверьте маркировку!
• Герметичность: Все проходы проводов в корпус — горячий клей / эпоксидка.
• Питание: Пауэрбанк должен выдавать достаточно тока для клапана (обычно 0.5–1 А). Boost converter — минимум 2 А.
• Настройка: Меняйте showerTime и warmupTime в коде под себя.