IoT- ը դյուրին դարձավ. Հեռակա եղանակի տվյալների գրավում. Ուլտրամանուշակագույն և օդի ջերմաստիճան և խոնավություն ՝ 7 քայլ

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-02-01 14:40

Այս ձեռնարկի վրա մենք կլսենք հեռավոր տվյալները որպես ուլտրամանուշակագույն (ուլտրամանուշակագույն ճառագայթում), օդի ջերմաստիճանը և խոնավությունը: Այդ տվյալները շատ կարևոր կլինեն և կօգտագործվեն ապագա ամբողջական Եղանակային կայանում:

Բլոկային դիագրամը ցույց է տալիս, թե ինչ կստանանք վերջում:

Քայլ 1: BoM - նյութի հաշիվ

NodeMCU (ESP8266-12E) - 9.00 ԱՄՆ դոլար

Խոնավության և ջերմաստիճանի տվիչ (DHT22) - 10,00 ԱՄՆ դոլար

Ուլտրամանուշակագույն ցուցիչ - 4.00 ԱՄՆ դոլար

OLED ԱՄՆ դոլար 12.00

Հացաթուղթ - 1,00 ԱՄՆ դոլար

Քայլ 2. Անալոգային ուլտրամանուշակագույն ցուցիչ

Այս ուլտրամանուշակագույն սենսորն առաջացնում է անալոգային ելք `համաչափ ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման, որը գտնվում է լուսազգայուն սպեկտրում: Այն օգտագործում է ուլտրամանուշակագույն ֆոտոդիոդ (հիմնված է Գալիումի նիտրիդի վրա), որը կարող է հայտնաբերել 240-370 նմ լույսի տիրույթը (որը ծածկում է UVB և UVA սպեկտրի մեծ մասը): Ֆոտոդիոդից ազդանշանի մակարդակը շատ փոքր է `նանո-ամպերի մակարդակում, ուստի մոդուլը ներկառուցել է գործառնական ուժեղացուցիչ` ազդանշանը ավելի ընթեռնելի վոլտ մակարդակի (0-ից 1 Վ) հզորացնելու համար:

Սենսորը և op-amp- ը կարող են սնուցվել ՝ VCC- ն միացնելով 3.3VDC (կամ 5VDC), իսկ GND- ին ՝ հոսանքի գրունտին: Անալոգային ազդանշանը կարելի է ստանալ OUT կապից:

Դրա ելքը կլինի միլիվոլտ և կարդացվելու է մեր NodeMCU- ի անալոգային մուտքի միջոցով: Կարդալուց հետո մենք պետք է այն «փոխարկենք» (կամ «քարտեզագրենք»), որպեսզի արժեքները ավելի լավ մշակվեն ծածկագրով: Մենք կարող ենք դա անել readSensorUV () գործառույթով:

/ * Կարդացեք ուլտրամանուշակագույն սենսոր mV- ով և զանգահարեք ուլտրամանուշակագույն ինդեքսի հաշվարկ */

void readSensorUV () {բայթ numOfReadings = 5; dataSensorUV = 0; համար (int i = 0; i <numOfReadings; i ++) {dataSensorUV+= analogRead (sensorUVPin); ուշացում (200); } dataSensorUV /= numOfReadings; dataSensorUV = (dataSensorUV * (3.3 / 1023.0)) * 1000; Serial.println (dataSensorUV); indexCalculate (); }

Ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման տվյալները ստանալուց հետո մենք կարող ենք հեշտությամբ հաշվարկել ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման ինդեքսը, ինչպես սահմանված է վերը նշված աղյուսակում: IndexCalculate () գործառույթը դա կանի մեզ համար.

/ * Ուլտրամանուշակագույն ինդեքսի հաշվարկ */

դատարկ indexCalculate () {if (dataSensorUV <227) indexUV = 0; այլապես, եթե (227 <= dataSensorUV && dataSensorUV <318) indexUV = 1; այլապես, եթե (318 <= dataSensorUV && dataSensorUV <408) indexUV = 2; այլապես, եթե (408 <= dataSensorUV && dataSensorUV <503) indexUV = 3; այլապես, եթե (503 <= dataSensorUV && dataSensorUV <606) indexUV = 4; այլապես, եթե (606 <= dataSensorUV && dataSensorUV <696) indexUV = 5; այլապես, եթե (696 <= dataSensorUV && dataSensorUV <795) indexUV = 6; այլապես, եթե (795 <= dataSensorUV && dataSensorUV <881) indexUV = 7; այլապես, եթե (881 <= dataSensorUV && dataSensorUV <976) indexUV = 8; այլապես, եթե (976 <= dataSensorUV && dataSensorUV <1079) indexUV = 9; այլապես, եթե (1079 <= dataSensorUV && dataSensorUV <1170) indexUV = 10; այլ ցուցանիշ UV = 11; }

Քայլ 3: Displayուցադրման տեղադրում. OLED

Փորձարկման նպատակով մենք մեր ուլտրամանուշակագույն հաշվիչի վրա կներառենք OLED (այս քայլը լրիվ պարտադիր չէ):

Թեստերի ընթացքում Սերիական մոնիտոր օգտագործելը լավ է, բայց ի՞նչ է տեղի ունենում, երբ դուք օգտագործում եք ձեր նախատիպերը ձեր համակարգչից հեռու `առանձին ռեժիմում: Դրա համար եկեք տեղադրենք OLED էկրան ՝ SSD1306, որի հիմնական բնութագրերն են.

• Displayուցասարքի չափը `0.96"
• I2C IIC SPI Սերիա
• 128X64
• Սպիտակ OLED LCD լուսադիոդ

Հետևեք էլեկտրական գծապատկերին և միացրեք մեր OLED- ի 4 կապում.

• VCC- ն անցնում է 3.3V- ի
• GND- ն անցնում է գետնին
• SCL- ն անցնում է NodeMCU (GPIO 2) ==> D4
• SDA- ն գնում է NodeMCU (GPIO 0) ==> D3

Էկրանը միացնելուց հետո ներբեռնենք և տեղադրենք դրա գրադարանը մեր Arduino IDE- ում ՝ «ESP8266 OLED վարորդը SSD1306 ցուցադրման համար», որը մշակվել է Դանիել Էյխհորնի կողմից (համոզվեք, որ օգտագործում եք 3.0.0 կամ ավելի մեծ տարբերակ):

Տեղադրեք գրադարանը ձեր Arduino IDE- ում, որը կարելի է գտնել SSD1306Wire.h- ում

IDE- ն վերագործարկելուց հետո գրադարանը պետք է արդեն տեղադրված լինի:

Գրադարանը աջակցում է I2C արձանագրությանը `OLED էկրանին մուտք գործելու համար` օգտագործելով ներկառուցված Wire.h գրադարանը.

/ * OLED */

#ներառել «SSD1306Wire.h» #ներառել «Wire.h» const int I2C_DISPLAY_ADDRESS = 0x3c; const int SDA_PIN = 0; const int SCL_PIN = 2; SSD1306 Լարային էկրան (I2C_DISPLAY_ADDRESS, SDA_PIN, SCL_PIN);

Թվարկենք մի քանի կարևոր API, որոնք կօգտագործվեն մեր OLED էկրանով: Ամբողջական ցանկը կարելի է գտնել վերը նշված GITHub- ում:

A. Displayուցադրման հսկողություն.

void init (); // Նախագծեք էկրանը

void displayOn (դատարկ); // Միացնել ցուցադրումը void displayOff (անվավեր); // Անջատել ցուցադրման անջատումները void clear (void); // Մաքրել տեղական պիքսելային բուֆերի անվավեր flipScreenVertically (); // Էկրանը գլխիվայր շրջել

B. Տեքստային գործառնություններ.

void drawString (int16_t x, int16_t y, լարային տեքստ); // (xpos, ypos, "Text")

անվավեր setFont (const char* fontData); // Սահմանում է ընթացիկ տառատեսակը:

Մատչելի լռելյայն տառատեսակներ.

• ArialMT_Plain_10,

• ArialMT_Plain_16,

• ArialMT_Plain_24

Երբ տեղադրվի ինչպես OLED- ն, այնպես էլ նրա Գրադարանը, եկեք գրենք մի պարզ ծրագիր `այն փորձարկելու համար: Մուտքագրեք ստորև նշված կոդը ձեր IDE- ում, արդյունքը պետք է լինի ցուցադրում, ինչպես ցույց է տրված վերը նշված լուսանկարում.

* OLED */

#ներառել «SSD1306Wire.h» #ներառել «Wire.h» const int I2C_DISPLAY_ADDRESS = 0x3c; const int SDA_PIN = 0; const int SCL_PIN = 2; SSD1306 Լարային էկրան (I2C_DISPLAY_ADDRESS, SDA_PIN, SCL_PIN); void setup () {Serial.begin (115200); displaySetup (); } void loop () {} / * Նախաձեռնել և ցուցադրել կարգավորումների տվյալները OLED * / void displaySetup () {display.init (); // սկզբնականացնել ցուցադրման էկրանը: clear (); // Մաքրել ցուցադրման էկրանը. FlipScreenVertically (); // Էկրանը գլխիվայր շրջել display.display (); // Տեղադրեք տվյալները ցուցադրման Serial.println («Displayուցադրման թեստի մեկնարկ»); display.setFont (ArialMT_Plain_24); display.drawString (30, 0, «OLED»); // (xpos, ypos, "Text") display.setFont (ArialMT_Plain_16); display.drawString (18, 29, «Փորձարկումն սկսված է»); display.setFont (ArialMT_Plain_10); display.drawString (10, 52, "Serial BaudRate:"); display.drawString (90, 52, լարային (11500)); display.display (); // Տեղադրեք տվյալները ցուցադրման հետաձգման վրա (3000); }

Վերոնշյալ ծրագիրը կարելի է ներբեռնել իմ GitHub- ից.

NodeMCU_OLED_Test

Քայլ 4: Տեղական ուլտրամանուշակագույն հաշվիչ

Այժմ, տեղադրված OLED էկրանով, մենք կարող ենք միացնել մարտկոցը և մի քանի հեռակա փորձարկումներ կատարել ՝ օգտագործելով մեր «ուլտրամանուշակագույն հաշվիչը»

#սահմանեք SW_VERSION "UV_Sensor_V.1"

/ * Ուլտրամանուշակագույն տվիչ */ #սահմանել տվիչ UVPin A0 int dataSensorUV = 0; int indexUV = 0; / * OLED */ #ներառել «SSD1306Wire.h» #ներառել «Wire.h» const int I2C_DISPLAY_ADDRESS = 0x3c; const int SDA_PIN = 0; const int SCL_PIN = 2; SSD1306 Լարային էկրան (I2C_DISPLAY_ADDRESS, SDA_PIN, SCL_PIN); void setup () {Serial.begin (115200); displaySetup (); } void loop () {readSensorUV (); displayUV (); ուշացում (1000); } / * Գործարկել և ցուցադրել կարգավորումների տվյալները OLED * / void displaySetup () {display.init (); // սկզբնականացնել ցուցադրման էկրանը. clear (); // Մաքրել ցուցադրման էկրանը. FlipScreenVertically (); // Էկրանը գլխիվայր շրջել display.display (); // Տեղադրեք տվյալները ցուցադրման Serial.println («Ուլտրամանուշակագույն սենսորային թեստի մեկնարկ»); display.setFont (ArialMT_Plain_24); display.drawString (10, 0, «MJRoBot»); display.setFont (ArialMT_Plain_16); display.drawString (0, 29, «Ուլտրամանուշակագույն սենսորների թեստ»); display.setFont (ArialMT_Plain_10); display.drawString (0, 52, «SW Ver.:»); display.drawString (45, 52, SW_VERSION); display.display (); ուշացում (3000); } / * Կարդացեք ուլտրամանուշակագույն սենսոր mV- ով և կանչեք ուլտրամանուշակագույն ինդեքսի հաշվարկ * / void readSensorUV () {բայթ numOfReadings = 5; dataSensorUV = 0; համար (int i = 0; i <numOfReadings; i ++) {dataSensorUV+= analogRead (sensorUVPin); ուշացում (200); } dataSensorUV /= numOfReadings; dataSensorUV = (dataSensorUV * (3.3 / 1023.0)) * 1000; Serial.println (dataSensorUV); indexCalculate (); } / * UV ինդեքսի հաշվարկ * / void indexCalculate () {if (dataSensorUV <227) indexUV = 0; այլապես, եթե (227 <= dataSensorUV && dataSensorUV <318) indexUV = 1; այլապես, եթե (318 <= dataSensorUV && dataSensorUV <408) indexUV = 2; այլապես, եթե (408 <= dataSensorUV && dataSensorUV <503) indexUV = 3; այլապես, եթե (503 <= dataSensorUV && dataSensorUV <606) indexUV = 4; այլապես, եթե (606 <= dataSensorUV && dataSensorUV <696) indexUV = 5; այլապես, եթե (696 <= dataSensorUV && dataSensorUV <795) indexUV = 6; այլապես, եթե (795 <= dataSensorUV && dataSensorUV <881) indexUV = 7; այլապես, եթե (881 <= dataSensorUV && dataSensorUV <976) indexUV = 8; այլապես, եթե (976 <= dataSensorUV && dataSensorUV <1079) indexUV = 9; այլապես, եթե (1079 <= dataSensorUV && dataSensorUV <1170) indexUV = 10; այլ ցուցանիշ UV = 11; } /* UVուցադրել ուլտրամանուշակագույն արժեքները տեղական OLED* / void displayUV () {display.clear (); display.setFont (ArialMT_Plain_16); display.drawString (20, 0, «Ուլտրամանուշակագույն ցուցիչ»); display.drawString (0, 23, "UV (mV):"); display.drawString (80, 23, լարային (dataSensorUV)); display.drawString (0, 48, «Ուլտրամանուշակագույն ինդեքս.»); display.setFont (ArialMT_Plain_24); display.drawString (82, 42, Լար (indexUV)); display.display (); }

Վերոնշյալ կոդը կարելի է ներբեռնել իմ GitHun- ից ՝ NodeMCU_UV_Sensor_OLED.ino

Քայլ 5. Օդի ջերմաստիճանի և խոնավության չափումների համար DHT22- ի տեղադրում

Եղանակի տվյալները գրավելու համար ամենաօգտագործվող սենսորներից է DHT22- ը (կամ դա DHT11 եղբայրն է), թվային հարաբերական խոնավության և ջերմաստիճանի տվիչ: Այն օգտագործում է խոնավության տարողունակության տվիչ և թերմիստոր `շրջապատող օդը չափելու համար և թվային ազդանշան է դուրս հանում տվյալների քորոցի վրա (անալոգային մուտքային կապեր անհրաժեշտ չեն):

Սենսորը պետք է սնուցվի 3.3 Վ-ից մինչև 5 Վ լարման սահմաններում և կաշխատի -40oC- ից +80oC ջերմաստիճանի դեպքում +/- 0.5oC և հարաբերական խոնավության համար +/- 2% ճշգրտությամբ: Կարևոր է նաև հաշվի առնել, որ դրա զգայունության ժամանակահատվածը միջինում 2 վայրկյան է (ընթերցումների միջև նվազագույն ժամանակը): Adafruit- ի կայքը շատ տեղեկություններ է տրամադրում երկուսի, DHT22- ի և նրա եղբոր DHT11- ի մասին: Լրացուցիչ մանրամասների համար այցելեք DHT22/11 ձեռնարկի էջ:

DHT22- ն ունի 4 կապում (սենսորի առջև, 1 -ը ամենից ձախն է).

1. VCC (մենք կկապվենք 3.3 Վ -ին NodeMCU- ից);
2. Տվյալների արտահոսք;
3. Միացված չէ և
4. Գետնին

Սովորաբար, երբ սենսորը կօգտագործեք 20 մ -ից պակաս հեռավորության վրա, 10K դիմադրություն պետք է միացված լինի տվյալների և VCC կապերի միջև: Ելքային քորոցը միացված կլինի NodeMCU կապ D3- ին (տե՛ս դիագրամը վերևում): Երբ սենսորը տեղադրվի մեր մոդուլում, ներբեռնեք DHT գրադարանը Adafruit GitHub պահոցից և տեղադրեք այն ձեր Arduino- ի գրադարանի ֆայլում: Ձեր Arduino IDE- ն վերաբեռնելուց հետո պետք է տեղադրվի «DHT տվիչների գրադարանը»:

Կոդի սկզբում մենք պետք է ներառենք տողերը.

/* DHT22*/

#ներառել «DHT.h» #սահմանել DHTPIN D2 #սահմանել DHTTYPE DHT22 DHT dht (DHTPIN, DHTTYPE); բոց բզզոց = 0; բոց ջերմաստիճան = 0;

Սենսորը կարդալու համար կստեղծվի նոր գործառույթ.

/ * Ստացեք DHT տվյալներ */

դատարկ getDhtData (անվավեր) {float tempIni = temp; float humIni = բզզոց; temp = dht.readTemperature (); hum = dht.readHumidity (); if (isnan (hum) || isnan (temp)) // Ստուգեք, թե որևէ ընթերցում ձախողվեց և շուտ դուրս եկեք (նորից փորձելու համար): {Serial.println ("Չհաջողվեց կարդալ DHT սենսորից"); temp = tempIni; հում = հումանի; վերադարձ; }}

Ամբողջական ծածկագիրը, ներառյալ ուլտրամանուշակագույն և DHT սենսորները, կարելի է ներբեռնել իմ GitHub- ից ՝ NodeMCU_UV_DHT_Sensor_OLED

Քայլ 6. Տվյալների ուղարկում ThingSpeak.com

Մինչ այժմ մենք օգտագործել ենք միայն NodeMCU ESP12-E- ն որպես սովորական և սովորական Arduino տախտակ: Իհարկե, մենք միայն «քերծեցինք» այս դիտարժան փոքրիկ չիպի իրական ներուժը, և այժմ ժամանակն է երկինք թռչելու: Կամ ավելի լավ աստղերին: Ահ… դեպի ամպ:;-)

Եկեք սկսենք!

1. Նախ, դուք պետք է հաշիվ ունենաք ThinkSpeak.com կայքում
2. Հետևեք ալիք ստեղծելու հրահանգներին և ուշադրություն դարձրեք ձեր ալիքի ID- ին և գրեք API բանալիին
3. Թարմացրեք ստորև նշված կոդը ձեր WiFi ցանցի և Thinkspeak- ի հավատարմագրերի միջոցով
4. Գործարկեք ծրագիրը IDE- ով

Եկեք մեկնաբանենք ծածկագրի ամենակարևոր մասերը.

Նախ, եկեք զանգահարենք ESP8266 գրադարան, սահմանենք WiFi հաճախորդը և սահմանենք ձեր տեղական Router- ի և Thinkspeak- ի հավատարմագրերը.

/* ESP12-E & Thinkspeak*/

#ներառել WiFiClient հաճախորդը; const char* MY_SSID = "ՔՈ SSD ID- ն ԱՅՍՏԵ"; const char* MY_PWD = "ՔՈ ԱASSՅՈՍՏԱԳՈՐԸ"; const char* TS_SERVER = "api.thingspeak.com"; Լարային TS_API_KEY = "ՔՈ ԱԼԻՔԸ ԳՐԵԼ API- ի Բանալին";

Երկրորդ, եկեք ներառենք IoT նախագծերի համար շատ կարևոր գրադարան ՝ SimpleTimer.h:

/ * IMԱՄԱՆԱԿԸ */

#ներառել SimpleTimer ժամաչափ;

Երրորդ, setup () - ի ընթացքում մենք կսկսենք սերիական հաղորդակցումը, կանչենք connectWiFi () գործառույթը և կսահմանենք ժամաչափերը: Նշենք, որ կոդի տողը ՝ timer.setInterval (60000L, sendDataTS); յուրաքանչյուր 60 վայրկյանը մեկ կանչում է sendDataTS () գործառույթը ՝ տվյալները ThinkSpeak ալիքում վերբեռնելու համար:

դատարկ կարգավորում ()

{… Serial.begin (115200); ուշացում (10); … ConnectWifi (); timer.setInterval (60000L, sendDataTS); …}

Վերջապես, բայց ոչ պակաս կարևոր, օղակի ընթացքում (), միակ հրամանը, որն անհրաժեշտ է, ժամանակաչափի գործարկումն է և վերջ:

դատարկ շրջան ()

{… Timer.run (); // նախաձեռնում է SimpleTimer}

Ստորև կարող եք տեսնել երկու կարևոր գործառույթներ, որոնք օգտագործվում են Thinkspeak հաղորդակցությունը կարգավորելու համար.

ESP12-E կապ ձեր WiFi ցանցի հետ.

/***************************************************

*Միացնել WiFi ********************************************* ***/ void connectWifi () {Serial.print ("Միացում"+*MY_SSID); WiFi.begin (MY_SSID, MY_PWD); while (WiFi.status ()! = WL_CONNECTED) {ուշացում (1000); Serial.print ("."); } Serial.println (""); Serial.println («WiFi միացված է»); Serial.println (""); }

ESP12-E- ն տվյալներ է ուղարկում ThinkSpeak.

/***************************************************

*Տվյալների ուղարկում Thinkspeak ալիքին **************************************** ******/ void sendDataTS (void) {if (client.connect (TS_SERVER, 80)) {String postStr = TS_API_KEY; postStr += "& դաշտ 1 ="; postStr += Լար (dataSensorUV); postStr += "& դաշտ 2 ="; postStr += Լար (indexUV); postStr += "& field3 ="; postStr += Լար (ջերմաստիճան); postStr += "& դաշտ 4 ="; postStr += Լար (բզզոց); postStr += "\ r / n / r / n"; client.print ("POST /update HTTP /1.1 / n"); client.print ("Հաղորդավար` api.thingspeak.com / n "); client.print ("Միացում. փակել / n"); client.print ("X-THINGSPEAKAPIKEY:" + TS_API_KEY + "\ n"); client.print ("Content-Type: application/x-www-form-urlencoded / n"); client.print ("Բովանդակություն-երկարություն."); client.print (postStr.length ()); client.print ("\ n / n"); client.print (postStr); ուշացում (1000); } ուղարկված ++; client.stop (); }

Ամբողջական կոդը կարելի է գտնել իմ GitHub- ում ՝ NodeMCU_UV_DHT_Sensor_OLED_TS_EXT

Երբ ձեր ծածկագիրը վերբեռնվի ձեր NodeMCU- ում: Եկեք միացնենք արտաքին մարտկոցը և որոշ չափումներ կատարենք արևի տակ: Ես դնում եմ Հեռակառավարման կայանը տանիքին և սկսում տվյալների հավաքումը ThingSpeak.com- ում, ինչպես ցույց է տրված վերը նշված լուսանկարներում:

Քայլ 7: Եզրակացություն

Ինչպես միշտ, ես հույս ունեմ, որ այս նախագիծը կարող է օգնել ուրիշներին գտնել իրենց ճանապարհը դեպի էլեկտրոնիկայի հետաքրքիր աշխարհ:

Մանրամասների և վերջնական ծածկագրի համար այցելեք իմ GitHub դեպոզիտարիան ՝ RPi-NodeMCU-Weather-Station

Լրացուցիչ նախագծերի համար այցելեք իմ բլոգը ՝ MJRoBot.org

Մնացեք մեզ հետ! Հաջորդ ձեռնարկը մենք հեռավոր եղանակային կայանից տվյալներ կուղարկենք կենտրոնական ՝ Raspberry Pi վեբ սերվերի հիման վրա.

Սալուդոս աշխարհի հարավից:

Կհանդիպենք իմ հաջորդ հրահանգի մեջ:

Շնորհակալություն, Մարսելո