构建一个喷泉水位监测系统，并通过Home Assistant实现自动维护，无需可见的电线或管道

时间：2026-07-03 14:20:44

关键字：智能插座压力传感器 ESP32

[导读]我们已经这样临时搭建的花园喷泉好几年了。我妻子用几件陶瓷器皿组装而成，我在下层水盆里加了一台小巨型水泵，用来将水输送到上层水盆的喷嘴处。

我们已经这样临时搭建的花园喷泉好几年了。我妻子用几件陶瓷器皿组装而成，我在下层水盆里加了一台小巨型水泵，用来将水输送到上层水盆的喷嘴处。

最初几年，它靠近我们的花园水龙头出口，所以每隔几天加满水都很方便。但后来，她想把它移到另一个位置，这样补水就会变得麻烦起来。

首先，我在附近地面上安装了一个喷嘴。我用一根花园软管从一个由智能插座控制的120伏交流电磁阀接口处供水。通过Home Assistant仪表盘来控制这个智能插座。当电磁阀开启时，喷嘴喷出的水流呈弧形射向下方的水槽。这是我们喜欢向访客展示的一个有趣演示，至今仍让我这个孩子感到开心!请参见封面照片和图1。

虽然这样可以更方便地维持喷泉水位，但仍然需要记得及时加水。我希望实现自动补水功能，但由于温度、降雨、风力以及上部水盆中使用的多个喷嘴不同，补水的时间点会有所变化。为了实现闭环控制，我需要测量喷泉的水位，但该如何做到呢?我考虑过在设备上方安装超声波或激光传感器，但我不想看到任何可见的电线或传感器支架。此外，这些传感器在水流不平的表面时效果也不太理想。

我偶然发现了霍尼韦尔的ABP2系列压力传感器。该系列传感器配备小型带刺喷嘴，用于测量压力，并提供适用于液位测量的不同量程。下部水槽的压力通过一段1/4英寸聚乙烯软管传输，经硅胶密封胶圈传递至喷泉底座中的传感器(见图2)。压力值(单位为水柱英寸)与传感器上方的水位高度直接对应。我所使用的传感器是霍尼韦尔型号ABP2DANT001PG2A3XX，从DigiKey购买(约24美元)。该传感器具有单个带刺接口(型号中“AN”)，适用于液体介质(型号中的“T”)，压力范围为0–1 PSIG(“001PG”)，I2C输出地址为0x28(“2”)。最大1 PSIG量程相当于27.7英寸水柱，完全满足喷泉应用需求。此外还有其他量程可供选择。其他型号则提供不同地址的I2C接口或SPI接口。

我的喷泉底部设有传感器安装位置，便于将液体压力输送至传感器喷嘴。连接管到传感器的额外高度可被减去，从而能够显示碗体液面(见下文)。

喷嘴的配置各不相同，但只要能通过管道将液体输送至传感器，传感器就能可靠地测量其上方液体的高度。水源与传感器之间可能存在较长的水平距离。由于在静止状态下没有流量，因此管道长度不会影响测量精度(响应变化会稍慢，但在大多数情况下这并不重要)。即使管道中存在一些小型垂直连接部件，也不会影响设备运行。但如果管道布局比我的更复杂，请提供一种方式来清除感应线路中的空气。

我将压力传感器连接到一块4英寸×3英寸的PCB板上的克隆ESP32dev板上(见图4)。接线方式如电路图所示。水泵已通过主电源AC供电，用于驱动水泵。我通过水龙头底座中的USB立方体，使用ESP32的微型USB接口为ESP32供电。传感器由ESP32的3.3V引脚供电。10K电阻和0.1μF电容均符合传感器数据表的建议。ESP32通过其WiFi接口连接至Home Assistant。由于ABP2传感器已集成到ESPHome Builder HA插件中，因此集成非常简便。

我将完成的香水板组件放入一个聚乙烯食品储存袋中(见图5)。最初我以为这只是一个临时测试用的装置，但经过一个季节后看起来一切正常，因此我决定在第二季继续保留。我使用了一段短的3/32英寸内径×3/16英寸外径的燃油管，直接连接到传感器上。该燃油管紧密地插入从喷泉碗延伸出的1/4英寸聚乙烯管中，这样在需要时可以拆下传感器板。所有接口处均使用硅胶密封条：袋子与传感器、管道与传感器，以及小口径管道与大口径管道之间的连接处。传感器组件悬挂在喷泉碗下方，喷嘴朝上。USB电源线从袋子底部进入，袋子保持敞开状态。

ESP32的固件是使用ESPHome Builder根据所示YAML文件生成的。min_pressure和max_pressure参数默认单位为帕斯卡(Pa)。其中6895对应的max_pressure值相当于传感器满量程1 PSIG。大部分YAML内容将由ESPHome Builder自动生成，您需要手动添加i2c和sensor部分，并根据实际情况调整wifi部分。

来自传感器的自动控制级别实体 sensor.fountainlevel_fountain_level 具有用户可选择的单位，但我希望显示的单位为英寸水柱(inches of water)，而该选项不可用。我选择了 PSI 作为单位，并创建了一个 HA 辅助实体(sensor.fountain_level_inches)用于显示和补液自动化。Fountain Level Inches 辅助实体的配置代码如下所示。

经过一些尝试和调整，我采用了以下方法来实现自动加水。首先，我设置了一个自动化程序，确保电磁阀在打开后20秒内关闭，且不作例外处理。这一步非常可靠，以防我忘记关闭阀门(我后来才明白这是必须的，是通过亲身经历才意识到这一点!)。对于加水操作，我每5分钟运行一次自动加水程序(时间模式触发器 /5分钟)。碗中的液位变化非常缓慢，而5分钟的间隔能确保在下一次加水前读取到新的液位数据。当碗中液位低于固定值(我的情况下为4.5英寸)或高于零时，系统会自动开启电磁阀(这可以防止在液位传感器失效时继续加水)。我还添加了一个名为“input_boolean.disable_fountain_autofill”的辅助变量，它提供了一个仪表盘开关，用于禁用自动加水功能。如果该禁用辅助变量为真，则不会触发电磁阀的开启。只要所有条件都满足，自动化程序就会直接打开电磁阀。最后，由“20秒后关闭”自动程序负责关闭电磁阀。

仪表板实体卡片如下所示。