IoT երկակի ջերմաստիճանի տվյալների սերվեր. 12 քայլ (նկարներով)

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:46

Սա իմ առաջին փորձն է գրել «Ուսուցիչ», ուստի խնդրում եմ, հեշտությամբ վերաբերվեք ինձ: Եթե կարծում եք, որ սա այնքան էլ վատ չէ, ապա խնդրում եմ քվեարկեք իմ օգտին Առաջին անգամ հեղինակային մրցույթում:

Սա իմ Lock-Down նախագիծն է `ջերմոցում 2 ջերմաստիճանի հեռակա վերահսկման համար, մեկը հատակի մակարդակում և մեկը` տանիքի տակ: Չնայած ես նախկինում օգտագործել էի Raspberry Pi- ը (RPi), այս նախագիծը ներառում էր մի քանի տարրեր, որոնք ես չէի օգտագործել և ճանապարհին գտա մի քանի ձեռնարկ, որոնք հնացած էին կամ պարզապես սխալ: Սա իմ գիտելիքների հավաքածուն է ՝ ճանապարհին ձեռք բերված Pi Zero և 2 DS18B20+ One Wire թվային ջերմաստիճանի տվիչներից աշխատող երկակի ջերմաստիճանի մոնիտոր ստեղծելու համար:

Իմացած բաները.

• Իրերից ինտերնետի (IoT) մաս սարքից տվյալների հասանելիություն դարձնելը
• 1-մետաղալար ինտերֆեյս 2 սարքերով
• Տվյալների բազմազանություն
• JSON տվյալները
• UFW firewall- ի կարգավորում
• Օգտագործելով Freeboard.io- ն ՝ տվյալները ցուցադրելու համար
• RPi- ի կազմաձևում `ծրագիրը գործարկելու համար

Կան հսկայական քանակությամբ տվյալներ, որոնք կարելի է գտնել այս բոլոր թեմաների պարզ որոնման միջոցով, սակայն այն, ինչ այնքան էլ պարզ չէ, այն է, թե ինչպես կարելի է համատեղել այս բոլոր առանձին տարրերը:

Պարագաներ

• Ձեզ հարկավոր կլինի Raspberry Pi (մոնիտորով, մկնիկով և ստեղնաշարով `կարգավորելու համար, բայց ոչ ավարտված նախագիծը գործարկելիս)
• Աշխատող ինտերնետ կապ:
• Միկրո USB միակցիչով սնուցման սարք
• 2 -ը DS18B20+ One Wire թվային ջերմաստիճանի տվիչներից: Ես գտա, որ Amazon- ը ամենաէժանն էր
• 4K7 օհմ ռեզիստոր կամ ես օգտագործել եմ 10 10 Օհ օմ ռեզիստոր:
• Փոքր տախտակ և նստարանին փորձարկելու համար մի քանի արական/իգական լարեր
• Փոքր կտոր գիպսաստվարաթուղթ `վերջնական հավաքման համար
• Toolsոդման և մետաղալարերի հեռացման պարզ գործիքներ:
• Փոքր պլաստիկ տուփ պատրաստի դիզայնը տեղադրելու համար

Քայլ 1: Սարքավորումներ

Ես արդեն ունեի Raspberry Pi Zero W (անլար կապով), բայց վստահ եմ, որ այս պարզ նախագիծը լավ կաշխատի ցանկացած RPI- ով: Իմ արհեստանոցի տարօրինակ էլեկտրոնային բիթերի տուփում ամեն ինչ կար (տախտակ, մետաղալար, էլեկտրալարեր և այլն), ուստի ինձ մնում էր գնել Amazon- ից երկու 2 x DS18B20 տվիչ: Սրանք սովորական DS18B20 չիպսերն են, որոնք պարզապես հարմար տեղադրված են անջրանցիկ պատյանում և 3 մ մալուխում: Մալուխից կա 3 լար.

• Կարմիր - հզորություն - միացեք 3.3v պին 1 -ին
• Սև - վերադարձ - միացեք գետնին կապող 6 -ին
• Դեղին - տվյալներ - միացեք GPIO4 կապին 7

Սենսորները օգտագործում են 1-Wire ինտերֆեյսը և շատ հեշտ էր միացնել և ստանալ տվյալներ: Համացանցում կան մի քանի էջեր ՝ 1 սարքի միացման մանրամասներով, բայց 2 (կամ ավելի) միացման վերաբերյալ շատ քիչ:

Նստարանին փորձարկելու համար շղթան հավաքվեց հացահատիկի միջոցով: Իմ գտած ձեռնարկները նշում էին, որ 4K7 ռեզիստոր է օգտագործում տվյալների գիծը շեղելու համար, բայց ես չգտա մեկը և զուգահեռաբար օգտագործված 2* 10K, և այն լավ աշխատեց: Համացանցում կան բազմաթիվ ռեսուրսներ RPi սխեմաները հավաքելու համար տախտակ օգտագործելու համար, ուստի ես դրանք այստեղ չեմ կրկնի:

Շղթայի դիագրամի միջոցով ստեղծված դիագրամ

Քայլ 2: Raspberry Pi OS ծրագրակազմի տեղադրում

Քանի որ ես նախկինում օգտագործել էի այս RPi- ն, որոշեցի սկսել OS- ի մաքուր տեղադրմամբ, ես վերափոխեցի SD քարտը և տեղադրեցի NOOBS- ի մաքուր տարբերակը: Այնուհետև ես տեղադրեցի Raspian- ի ամբողջական աշխատասեղանի տարբերակը (վերևի տարբերակը), քանի որ դա նաև կտեղադրեր PIP & GIT- ը, որը lite տարբերակը չունի: Չնայած նախագծի համար ինձ Graphical User Interface (GUI) պետք չէր, դա բոլոր տարբերակները կարգավորելու հեշտ միջոց է, և 16 գբ SD քարտով տարածքի պակաս չկար:

Ես ստեղծեցի WI-FI հասանելիություն, այնուհետև գործարկեցի ամբողջական տեղադրումը, այնուհետև հրաշագործը `թարմացումներով և բարելավումներով և այլն: Օգտագործելով GUI- ը, ես անհրաժեշտության դեպքում տեղադրեցի RPI- ն միայն այն պատճառով, որ GUI- ն օգտագործելն ավելի պարզ է, քան Հրամանի տողի միջերեսը (CLI): Գնացի կազմաձևման պատուհանից ընտրացանկից, այնուհետև.

• Համակարգի ներդիրում ես փոխեցի գաղտնաբառը, սահմանեցի boot- ի CLI և չընտրեցի Auto Login
• Ինտերֆեյսերի ներդիրում ես միացրել եմ 1-լար
• Կտտացրեք լավ և նորից գործարկեք

Եթե Ձեզ անհրաժեշտ է ցանկացած պահի վերադառնալ GUI- ին, պարզապես CLI- ում մուտքագրեք startx

startx

Քայլ 3: Տեղադրեք տվյալների բազա ՝ հեռակա մուտքը թույլատրելու համար

Ես գտա իսկապես օգտակար բլոգի գրառում Dataplicity կայքում ՝ https://blog.dataplicity.com/how-to-build-a-raspb… և օգտագործեցի դրա մի քանի հատված: Բլոգի 3 -րդ բաժինը նկարագրում է DPaplicity- ի ստեղծումը RPi- ին հեռակա մուտք գործելու համար: Ես նախկինում երբեք չեմ օգտագործել Dataplicity- ը, բայց պետք է ասեմ, որ այն մանրակրկիտ խորհուրդ եմ տալիս որպես հեռավոր մուտքի շատ պարզ գործիք: Թեև սքրինշոթերը (վերը նշված բլոգում) մի փոքր հնացած են, բայց սկզբունքը լավ է:

Ձեր համակարգչի վրա գնացեք Dataplicity.com և ստեղծեք հաշիվ (կարող եք դիտարկիչն օգտագործել GUI- ում, բայց ավելի դանդաղ ՝ RPi Zero- ում): Այնուհետև կտտացրեք «ավելացնել նոր սարք» կոճակը, և բացվող պատուհանում ցուցադրվում է ծածկագրի տող: Այնուհետև RPi- ով գնացեք CLI և մուտքագրեք տեքստի տողը: Եթե ամեն ինչ կարգին է, Dataplicity- ի պատկերանշանը կցուցադրվի և տեղադրման ծրագիրը կգործի:

Վերադառնալով ձեր համակարգչին ՝ նոր սարքն այժմ պետք է հայտնվի Dataplicity կայքում: Կտտացրեք սարքը և դուք պետք է տեսնեք տերմինալային էկրան ձեր RPi- ի համար:

Այստեղ պետք է նշել մի քանի բան.

• Մուտք գործելու համար մուտքագրեք «su pi» (գերօգտագործողի մուտքի համար) և ձեզ կպահանջվի գաղտնաբառ (ինչպես նշված է ավելի վաղ)
• Դուք պետք է միացնեք ճիճու անցքը (հետագայում օգտագործվի)
• Ձեզ անհրաժեշտ կլինի Wormhole հասցեն ՝ տվյալները հետագայում ցուցադրելու համար (անհրաժեշտության դեպքում պատճենելու համար սեղմեք աջ)

Դուք կարող եք օգտագործել այս հեռակա մուտքը հետևյալ բոլոր քայլերի համար և շատ ավելի հեշտ է տվյալների, ծրագրերի և այլնի պատճենման համար, քան ուղղակիորեն RPi- ով:

Քայլ 4: Ստուգեք սենսորները

Այժմ դուք կարող եք օգտագործել Dataplicity- ը RPI- ի հեռակա մուտք դեպի հաջորդ բոլոր բաժինները:

Եթե ամեն ինչ այժմ միացված է, ապա դուք պետք է կարողանաք տեսնել ջերմաստիճանը, որը վերադարձվում է DS18B20- ից: Ես իսկապես աշխատել եմ Pi Hut ձեռնարկի միջոցով, բայց դրա մեծ մասը պարտադիր չէր: Եթե ցանկանում եք ամբողջական մանրամասները, դրանք կարող եք գտնել այստեղ ՝

Կարևոր բիթերը պետք է գնալ սարքերի գրացուցակ և համոզվել, որ ցուցադրված են 2 տարբեր սենսորներ:

cd/sys/bus/w1/սարքեր/

Սա պետք է ցույց տա 2 սարք ՝ սկսած 28- ից և ավտոբուսի վարպետից: Իմը ցույց է տալիս.

28-011453ebfdaa 28-0114543d5daa w1_bus_master1

Այս 2 ID համարները կարևոր են և կպահանջվեն ավելի ուշ: Այնուհետև անցեք սենսորների գրացուցակներից մեկին.

cd 28-011453ebfdaa

(օրինակ), այնուհետև սենսորից կարդալ արժեքը

կատու w1_slave

Պետք է ցուցադրվի տողի 2 տող.

53 01 4b 46 7f ff 0c 10 2d: crc = 2d ԱՅՈ

53 01 4b 46 7f ff 0c 10 2d t = 21187

ԱՅՈ -ն ցույց է տալիս, որ սենսորը ճիշտ է կարդում, իսկ 21187 -ը ցույց է տալիս ջերմաստիճանը elsելսիուսում 21.187 (բաժանեք 1000 -ի) Կրկնեք սա երկրորդ սենսորը ստուգելու համար: Եթե երկուսն էլ լավ են կարդում, ապա մենք կարող ենք անցնել Python3- ով տվյալների ընթերցմանը:

Ես պատճենեցի և հարմարեցրեցի հետևյալ ծածկագիրը, որը գտա համացանցում, բայց չեմ կարող հիշել, թե որտեղից: Եթե սա ձեր ծածկագրին է նման, ապա ներողություն եմ խնդրում, քանի որ ոչ մի գրագողություն նախատեսված չէր. խնդրում եմ ինձ տեղյակ պահեք և ես կճանաչեմ ձեր աշխատանքը:

Ստեղծեք ցուցակ, որը կոչվում է նախագծեր և փոխեք այդ գրացուցակին:

mkdir ~/նախագծեր

cd ~/նախագծեր

Այս գրացուցակում օգտագործեք տեքստային խմբագիր (nano) `thermo-test.py կոչվող ֆայլ ստեղծելու և խմբագրելու համար

sudo nano thermo-test.py

Սա պետք է բացեր խմբագիրը, և քանի որ դուք օգտագործում եք Dataplicity- ը, կարող եք պարզապես պատճենել ստորև բերված հետևյալ ծածկագիրը (thermo-test.py) և տեղադրել խմբագրիչի մեջ: Դուք պետք է փոխեք երկու սարքերի անունները (սկսած 28–…) վերը նշվածներին: Երբ ամեն ինչ ճիշտ է թվում, սեղմեք ctrl+X- ը ավարտելու համար, Y- ը ՝ պահպանելու և վերադառնալու համար ՝ առկա անունը օգտագործելու համար: Եթե նախընտրում եք օգտագործել GUI- ն, ապա Thonny- ն նույնը կանի:

Թեստային ծրագիրը գործարկելու համար.

sudo python3 thermo-test.py

Ամեն ինչ լավ է, սա պետք է ֆայլը կատարի Python 3 -ի միջոցով և էկրանին տպի 2 ջերմաստիճանը յուրաքանչյուր 10 վայրկյանում: Կարող եք ստուգել, որ ամեն ինչ կարգին է ՝ 1 սենսոր դնելով սառցե ջրի մեջ կամ նրբորեն տաքացնելով վարսահարդարիչով: Եթե ամեն ինչ կարգին է թվում, ապա մենք կարող ենք առաջ գնալ:

Քայլ 5: UFW Firewall

Քանի որ այս RPi- ն մշտապես միացված կլիներ ինտերնետին, ես որոշեցի, որ Firewall- ը լավ գաղափար կլինի, իսկ օգտագործման համար պարզը Uncomplicated Firewall- ն է (ufw): Այստեղ շատ պարզ ձեռնարկ կա

Չեմ խորանում, քանի որ սա ոչ թե այս Ուսուցողականի նպատակն է, այլ կարճ ասած.

Տեղադրեք firewall- ը ՝

sudo apt-get տեղադրել ufw

Սահմանեք կանխադրված կանոնները.

sudo ufw լռելյայն թույլատրել ելքային

sudo ufw լռելյայն մերժել մուտքային

Բացեք 80 -րդ նավահանգիստը Dataplicity- ի համար

sudo ufw թույլատրել 80

Միացնել firewall- ը

sudo ufw միացնել

Ստուգեք կարգավիճակը և համոզվեք, որ ամեն ինչ աշխատում է

sudo ufw կարգավիճակ

Քայլ 6: S- ն ավարտում է ջերմաստիճանի տվյալները որպես JSON

Վերադարձ դեպի Թիմ Ֆերնանդոյի բլոգ և բաժին 5։

Հետևեք քայլերին, ինչպես նշված է (բացառությամբ, որ մենք արդեն ստեղծել ենք նախագծերի գրացուցակը) և բոլորը պետք է լավ աշխատեն: GIT- ի միջոցով դուք կբեռնեք Tim- ի դիմումի ֆայլերը, և PIP- ը կհամոզվի, որ բոլոր անհրաժեշտ ծրագրերը տեղադրված են ձեր RPi- ում: Այնուհետև ես գտա, որ ինձ անհրաժեշտ է նորից վերագործարկել ՝ համոզվելու համար, որ փաթեթները բոլորը ճիշտ տեղադրված են:

Այնուհետև գործարկեք Թիմի ծրագիրը, և ձեր RPi- ն պետք է ապահովի JSON տվյալներ առաջին սենսորի համար:

cd home/pi/projects/temperature-serve-pi

sudo gunicorn ջերմաստիճանը `հավելված -b 0.0.0.0:80

Բլոգի միջոցով կարող եք շարունակել 6 -րդ բաժինը, որտեղ կգտնեք, որ տվյալները տրամադրվում են տվիչներից 1 -ի համար:

Կարող եք նաև օգտագործել JSON Viewer- ը ՝ տվյալները տեսնելու համար https://codebeautify.org/jsonviewer Սեղմեք «բեռնել URL» կոճակը և տեղադրեք Wormhole հասցեում, որը նշվել է ավելի վաղ: Ձախ վահանակում դուք պետք է տեսնեք երկու գրառում ՝ մեկը elsելսիուսի համար և մեկը ՝ Ֆարենհայտի համար:

Քայլ 7: Տվյալներ ուղարկեք երկու սենսորներից

Temp.py- ի և thermo-test.py- ի ծածկագրի հիման վրա ես ստեղծեցի 2temps.py խմբագրված նախկինի պես /projects /temperature-serve-pi գրացուցակում, տեղադրված կոդի մեջ և պահված: Հետո ես վազեցի

sudo gunicorn 2 տեմպեր. հավելված -բ 0.0.0.0:80

Այժմ, երբ ես նորից գործարկեցի JSON Viewer- ը, ես ստացա արժեքներ temp1 և temp2- ի համար

Հաջողություն:)

Քայլ 8: Ավտոմատ մեկնարկ

Asերմոցի էներգիան երբեմն անջատվում է, ես ուզում էի, որ RPi- ն ինքնաբերաբար բեռներ ծրագիրը և սկսեր ապացուցել տվյալները: Ամենապարզ ձևը, կարծես, խմբագրել rc.local ֆայլը և ավելացնել անհրաժեշտ ծածկագիրը ներքևում ՝ ելքի 0 գծից անմիջապես վերևում:

cd և այլն

sudo nan rc.local

ապա հավելում

քնել 10

cd home/pi/projects/temperature-serve-pi sudo gunicorn temp04: app -b 0.0.0.0:80 &

• & Վերջում համակարգչին ասվում է, որ սցենարը գործարկի ենթակետում, որպեսզի ձեր համակարգիչը չսպասի գործառույթի ավարտին և շարունակվի բեռնվածությամբ
• Քնել 10 [վայրկյան] համոզված է, որ ծառայությունը սկսելուց առաջ բոլոր նախորդ գործողություններն ավարտված են:

Ելք և պահեք, ինչպես նախկինում: Այնուհետև վերագործարկեք և նորից գործարկեք JSON Viewer- ը ՝ ստուգելու համար, որ ամեն ինչ կարգին է:

Եթե ցանկանում եք ավելի շատ տեղեկատվություն ավտոմատ գործող ծրագրերի վերաբերյալ, այստեղ կա հիանալի ձեռնարկ

Քայլ 9. Տվյալների ցուցադրում Freeboard.io- ում (1)

Թիմի բլոգի քայլերը լավ են աշխատում, ամփոփելով. ստեղծել հաշիվ www.freeboard.io հասցեով և այնուհետև ստեղծել նոր Freeboard, որը ես անվանել եմ իմը EDԵEDԱՓՈԽՈԹՅՈՆՆԵՐ:

Նախ, ավելացրեք տվյալների աղբյուր, կտտացրեք ԱՎԵԼՈ theԹՅՈՆ վերևի աջ կողմում և բացվող պատուհանից ընտրեք JSON- ի տեսակ, տվեք տվյալների աղբյուրին ԱՆՎԱՆՈՄ, ավելացրեք ճիճու անցքի հասցեն ավելի վաղ որպես URL և սեղմեք ՈՉ ՝ TRY THINGPROXY- ի համար: Temերմաստիճանը միայն շատ դանդաղ է փոխվում, ուստի ԹԱՐՄԱՆԵԼ ԱՄԵՆ 15 ՎԻԿՈՆԵՐԸ լավ է: Կտտացրեք ՊԱՀՊԱՆԵԼ:

Քայլ 10. Տվյալների ցուցադրում Freeboard.io- ում (2)

Կտտացրեք ADD PANE և այնուհետև + ՝ առաջին վիջեթը ավելացնելու համար: Դուք կարող եք ընտրել և խաղալ տարբեր ՏԵՍԱԿՆԵՐԻ հետ, բայց ես գտա, որ Gauge- ն լավ էր: Տվեք համապատասխան Վերնագիր, ՄԻԱՎՈՐՆԵՐ (C), MINIMUM և MAXIMUM ՝ ձեր դիմումին համապատասխան: ՏՎՅԱԼՆԵՐԻ համար կտտացրեք + և վերևում ստեղծված աղբյուրը կհայտնվի:

Այժմ բացվող պատուհանը պետք է ցույց տա ավելի վաղ կառուցված JSON տվյալների 2 աղբյուր (temp2 և temp2): Ընտրեք համապատասխան աղբյուրը և կտտացրեք պահպանել:

Կրկնեք սա երկրորդ չափիչի համար, և մենք ամեն ինչ պատրաստ ենք:

Տվյալները այժմ պետք է ցուցադրվեն 2 չափիչ սարքերի վրա, և եթե PRi- ն դեռ միացված է մոնիտորին, ապա դրանք ժամանելուն պես պետք է տեսնեք Freeboard.io- ի հարցումները:

Քայլ 11. Կառուցեք նախագիծը տուփի մեջ

Մինչև այս պահը, RPi- ն և մյուս բաղադրիչները բոլորը հավաքված էին նստարանին ՝ օգտագործելով տախտակ: Այնուհետև մի փոքրիկ կտոր ստվարաթուղթ օգտագործվեց հացի տախտակը փոխարինելու համար, և կապարները բոլորը կպցվեցին տեղում:

Գտնվել է պայծառ վարդագույն փոքրիկ Lego պահեստավորման տուփ, որը շատ տեղ ուներ և որտեղ RPI- ն շատ չի տաքանա: տուփի կողմերում փոսեր էին փորված, իսկ 3 մմ նեյլոնե ամրացման սյուներ էին օգտագործվում RPi- ն և շերտագիծը ամրացնելու համար:

GPIO- ից պահանջվում է ընդամենը 3 կապ, 3.3v, GND և տվյալներ:

• 3.3 վիդեո քորոց 1
• GND կապում 6
• Տվյալներ (GPIO4) PIN 7

Theերմաստիճանի տվիչներին USB հոսանքի եւ մալուխների համար տուփում ավելացվել են նաեւ անցքեր: Երբ ամեն ինչ տեղադրվեց տեղում, մի փոքր քանակությամբ սիլիկոնային հերմետիկ նյութ ավելացվեց `համոզվելու համար, որ սարդերը չեն մտածում, որ դա լավ տաք տեղ է ձմեռելու համար:

Քայլ 12: Ավարտվեց

Տուփը տեղադրված էր ջերմոցում և սնուցվում USB լիցքավորիչից: Երկու սենսորները տեղադրվեցին մեկը ջերմոցի գագաթին մոտ, իսկ մյուսը `բույսերի կաթսայի վրա` ստուգելու, թե որքան ցուրտ են սածիլները գիշերը:

Սա իմ առաջին հրահանգն է, և ես հույս ունեմ, որ դուք կարծում եք, որ ամեն ինչ կարգին է: Եթե որևէ սխալ գտնեք, խնդրում եմ ինձ տեղյակ պահեք, և ես անհրաժեշտության դեպքում կփոխեմ: Հաջորդ քայլը կարող է լինել տվյալների մուտքագրումը յուրաքանչյուր (ասենք) 60 վայրկյանում, բայց դա կգա ավելի ուշ: