原標(biāo)題：基于 Particle Photon 的泳池溫度監(jiān)測(cè)器（示意圖+代碼）

一、系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體概述

本泳池溫度監(jiān)測(cè)器系統(tǒng)基于 Particle Photon 控制器，通過(guò)連接數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的水溫采集，同時(shí)利用 Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳至云端，可在網(wǎng)頁(yè)或手機(jī)上遠(yuǎn)程查看泳池當(dāng)前溫度。系統(tǒng)供電使用 USB 電源，也可擴(kuò)展為太陽(yáng)能板+鋰電池供電，具備穩(wěn)定性強(qiáng)、體積小巧、遠(yuǎn)程可視化等優(yōu)點(diǎn)。該方案主要適用于家庭泳池、水療中心、學(xué)校游泳館等對(duì)水溫監(jiān)控有較高要求的場(chǎng)景，并具有良好的擴(kuò)展性，可繼續(xù)集成PH監(jiān)測(cè)、濁度傳感器等模塊以提升功能。

二、主要優(yōu)選元器件及功能解析

為了確保系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)定性和高精度采集能力，我們選用了以下關(guān)鍵元器件：

1. Particle Photon（控制主芯片）

作用：作為主控單元，負(fù)責(zé)與溫度傳感器通信、數(shù)據(jù)處理、Wi-Fi 連接和云端上傳。

型號(hào)選擇理由：Photon 是一款基于 STM32F205 微控制器的 Wi-Fi 模塊，集成度高，擁有 1MB Flash 和 128KB RAM，支持 Particle 云平臺(tái)和本地 API，編程簡(jiǎn)單，適合 IoT 應(yīng)用。

功能優(yōu)勢(shì)：具備高速 USB 接口、ADC 模數(shù)轉(zhuǎn)換、GPIO 控制、低功耗待機(jī)等功能。其內(nèi)建 Wi-Fi 芯片方便系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控，無(wú)需額外 Wi-Fi 模塊，降低整體成本。

2. DS18B20（數(shù)字溫度傳感器）

作用：用于精準(zhǔn)采集泳池當(dāng)前水溫并將數(shù)據(jù)傳送給 Particle Photon。

型號(hào)選擇理由：DS18B20 為常見(jiàn)的單總線數(shù)字溫度傳感器，精度高（±0.5°C），測(cè)溫范圍寬（-55℃ 到 +125℃），抗干擾能力強(qiáng)，便于防水封裝，適合水下環(huán)境使用。

功能優(yōu)勢(shì)：支持多個(gè)傳感器掛接到一根線；可通過(guò)編程方式設(shè)置報(bào)警溫度；具有唯一序列號(hào)，便于多點(diǎn)管理；無(wú)需外接 ADC，數(shù)字輸出對(duì)接 MCU 簡(jiǎn)單。

3. 4.7kΩ 上拉電阻

作用：用于將 DS18B20 數(shù)據(jù)線連接到上拉電位，以確?？偩€數(shù)據(jù)通信穩(wěn)定。

型號(hào)選擇理由：4.7kΩ 是官方推薦的上拉電阻值，適合 3.3V 或 5V 系統(tǒng)，在 OneWire 通信中可保持?jǐn)?shù)據(jù)高電平。

功能優(yōu)勢(shì)：成本極低，通用性強(qiáng)，易于布線焊接，是 OneWire 總線通信中不可或缺的元器件。

4. 防水探頭封裝套件（含不銹鋼管+三芯引線）

作用：將 DS18B20 封裝成防水溫度探頭，用于長(zhǎng)時(shí)間水下監(jiān)測(cè)而不損壞。

型號(hào)選擇理由：工業(yè)級(jí)防水套件，常用于水族箱、工業(yè)冷卻系統(tǒng)、戶外溫度檢測(cè)等領(lǐng)域，耐壓耐腐蝕。

功能優(yōu)勢(shì)：封裝后可直接插入泳池，不需額外防護(hù)；引線長(zhǎng)度可定制，便于靈活布置；提升傳感器使用壽命。

5. Micro-USB 電源適配器（5V 1A）

作用：為 Particle Photon 提供穩(wěn)定電源，確保系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行。

型號(hào)選擇理由：5V 是 Photon 推薦工作電壓，1A 電流足夠保障其高峰負(fù)載運(yùn)行，常見(jiàn)的手機(jī)充電器即可使用。

功能優(yōu)勢(shì)：價(jià)格低廉，通用性強(qiáng)，便于更換，保障系統(tǒng)供電穩(wěn)定性，是可靠的低成本供電方案。

三、系統(tǒng)連接原理圖示意

以下是系統(tǒng)硬件的簡(jiǎn)單連接示意圖：

+----------------------------+
|         Particle Photon    |
|                            |
|  D2 (GPIO) --------------+ |       
|                          | |<-- 上拉電阻 4.7kΩ --> VCC (3.3V)
|                          | |
|                          | |
|      GND --------------- DS18B20 ---- 不銹鋼防水探頭
|      3.3V --------------+ |
+----------------------------+

• DS18B20 的三個(gè)引腳：VCC 接 3.3V，GND 接地，Data 接 D2。

• 在 D2 和 VCC 之間串聯(lián)一個(gè) 4.7kΩ 上拉電阻。

• 所有元件均可焊接在小型 PCB 或面包板上。

四、Particle Photon 軟件代碼實(shí)現(xiàn)

以下是使用 Particle 的 Web IDE（或 VS Code + Particle Workbench）編寫(xiě)的主要代碼：

#include <OneWire.h>
#include <DallasTemperature.h>

// 設(shè)置數(shù)據(jù)引腳連接到 D2
#define ONE_WIRE_BUS D2

// 實(shí)例化 OneWire 和 DallasTemperature
OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS);
DallasTemperature sensors(&oneWire);

// 溫度變量
float waterTempC = 0.0;

void setup() {
  // 啟動(dòng)串口和溫度傳感器庫(kù)
  Serial.begin(9600);
  sensors.begin();

  // 注冊(cè) Particle 云變量
  Particle.variable("WaterTempC", waterTempC);
}

void loop() {
  // 請(qǐng)求溫度采樣
  sensors.requestTemperatures();
  waterTempC = sensors.getTempCByIndex(0);

  // 輸出到串口
  Serial.print("Current Water Temperature: ");
  Serial.print(waterTempC);
  Serial.println(" °C");

  // 每隔30秒采樣一次
  delay(30000);
}

說(shuō)明：

• 使用 Particle.variable() 將當(dāng)前水溫?cái)?shù)據(jù)同步到云端，手機(jī)或電腦端可實(shí)時(shí)查看。

• sensors.getTempCByIndex(0) 讀取第一個(gè)溫度傳感器的溫度。

• 該代碼可直接通過(guò) Particle Web IDE 燒錄至 Photon，并通過(guò) Particle Console 查看數(shù)據(jù)。

五、系統(tǒng)云端數(shù)據(jù)查看與拓展說(shuō)明

借助 Particle 的云平臺(tái)功能，我們可以遠(yuǎn)程查看水溫?cái)?shù)據(jù)。使用 Particle Console 或 REST API，用戶可開(kāi)發(fā)網(wǎng)頁(yè)儀表盤或手機(jī)應(yīng)用，實(shí)時(shí)刷新溫度信息。例如：

• https://api.particle.io/v1/devices/<DeviceID>/WaterTempC?access_token=<Token>
  可以直接獲取最新溫度值。

未來(lái)用戶還可以通過(guò) IFTTT 或 Home Assistant 接入智能家居系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)如下功能：

• 溫度過(guò)高時(shí)發(fā)送郵件或短信提醒

• 溫度過(guò)低時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)泳池加熱系統(tǒng)

• 長(zhǎng)時(shí)間溫度無(wú)更新自動(dòng)觸發(fā)維護(hù)告警

六、系統(tǒng)穩(wěn)定性與防水注意事項(xiàng)

由于泳池是高濕水環(huán)境，因此系統(tǒng)設(shè)計(jì)中對(duì)電氣絕緣、防水措施必須嚴(yán)格重視。建議：

• DS18B20 使用防水探頭版本，探頭使用熱縮管與水電分離

• Photon 本體可放置于防水電氣盒中，并安裝在泳池邊緣

• 電源線走線應(yīng)使用防水線槽并防止人為拉扯

對(duì)于極端環(huán)境下應(yīng)用，如海邊泳池或高溫池，可增加二次保護(hù)電路（如 TVS 二極管、穩(wěn)壓模塊）確保安全運(yùn)行。

七、總結(jié)與展望

本系統(tǒng)采用 Particle Photon 和 DS18B20 構(gòu)建了一個(gè)小型而精準(zhǔn)的泳池溫度監(jiān)測(cè)裝置，具備 Wi-Fi 聯(lián)網(wǎng)、遠(yuǎn)程監(jiān)控、防水探測(cè)、代碼簡(jiǎn)潔等優(yōu)勢(shì)，特別適用于個(gè)人家庭與中小型泳池的智能改造。系統(tǒng)構(gòu)建成本低、維護(hù)簡(jiǎn)便，后續(xù)可擴(kuò)展為包括濕度檢測(cè)、液位報(bào)警、濾水狀態(tài)提醒在內(nèi)的完整泳池智能管理平臺(tái)。同時(shí)，也為開(kāi)發(fā)者提供了一個(gè)將 IoT 技術(shù)落地應(yīng)用于實(shí)際生活場(chǎng)景的完整案例模板。