Sensor GreenHouse: 8 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:43

Tutorial GreenHouse Sensor

Realizado por Alain Wei asistido por Pascal Chencaptors | sigfox | ubidots

1. Objetivos
2. Cosas utilizadas en este proyecto
3. Paso de implementación
4. Principio de funcionamiento
5. Conexión del dispositivo
6. El código mbed
7. Procesamiento y análisis de datos
8. Optimizar el consumo del sistema
9. Fotos

Paso 1: Objetivos

Para este proyecto, me gustaría realizar un sistema de energía autónomo, y tengo que medir: la temperatura ambiente del aire, la humedad del aire, la temperatura del suelo, la humedad del suelo, Lux y brillo RGB.

Paso 2: Cosas utilizadas en este proyecto

Lista de materiales:

1) componente solar: una fina capa de resina permite el uso en exteriores

2) Chip LiPo Rider Pro: carga todos tus proyectos en 5 V

3) Chip microcontrolador Nucleo STM 32L432KC: proporciona una forma asequible y flexible para que los usuarios prueben nuevas ideas y creen prototipos con cualquier línea de microcontroladores STM32

4) Módulo Sigfox Wisol: para diseñar tu prototipo IOT con redes Sigfox

5) Pantalla LCD: se conecta a un microcontrolador a través del bus I2C o SPI

6) Batería Li-Ion 3, 7V 1050mAh: protección contra sobrecargas y descargas.

7) Sensor de humedad por gravedad SEN0193: conoce la concentración de agua en el suelo. El sensor entrega un voltaje analógico dependiendo del contenido de agua.

8) Sensor de temperatura y humedad DHT22: conoce la temperatura y humedad del aire, y se comunica con un microcontrolador tipo arduino o compatible a través de una salida digital.

9) Sensor de temperatura Grove: conoce la temperatura del suelo, y este módulo está conectado a una entrada digital de Grove Base Shield o Mega Shield a través de un cable de 4 conductores incluido

10) Sensor de color ADA1334: detecta el color de una fuente de luz u objeto. Se comunica a través de un puerto I2C.

11) Sensor de luz TSL2561: mide una luminosidad de 0,1 a 40000 Lux. Se comunica con un microcontrolador Arduino a través del bus I2C.

Software:

1) SolidWorks (diseño de modelo sólido)

2) Pintar 3d (diseñar el icono de la aplicación)

3) Altium (dibuja el PCB)

4) Mbed (código de escritura para tarjeta)

Paso 3: paso de implementación

Después de conocer el material y el software que utilizaremos, hay una serie de pasos que debemos realizar.

1) debemos simular el circuito mediante Altium

2) debemos hacer algunos trabajos de diseño, por ejemplo: diseñar modelo sólido mediante SolidWorks, diseñar el icono de aplicación mediante Paint 3d

3) si el circuito es correcto, podemos realizar el circuito en PCB con los materiales que preparamos hasta ahora

4) después de conectar el circuito, debemos soldar el componente y probar la calidad del circuito

5) al final, debemos empaquetar el circuito con el modelo sólido que ya terminamos

Paso 4: Principio de funcionamiento

SKU del sensor capacitivo de humedad del suelo: insértelo en el suelo alrededor de sus plantas e impresione a sus amigos con datos de humedad del suelo en tiempo real

Sensor de temperatura y humedad DHT11 ST052: conecta el sensor a los pines de la placa. Sensor de color ADA1334: tiene elementos sensores de luz RGB y Clear. Un filtro de bloqueo de infrarrojos, integrado en el chip y localizado en los fotodiodos de detección de color, minimiza el componente espectral de infrarrojos de la luz entrante y permite que las mediciones de color se realicen con precisión.

Sensor de temperatura Grove: insértelo en el suelo alrededor de sus plantas. El termómetro digital DS18B20 proporciona mediciones de temperatura Celsius de 9 bits a 12 bits y tiene una función de alarma con puntos de activación superiores e inferiores no volátiles programables por el usuario.

Sensor de luz TSL2561: El sensor tiene una interfaz digital (i2c). Puede seleccionar una de las tres direcciones para tener hasta tres sensores en una placa, cada uno con una dirección i2c diferente. El ADC incorporado significa que puede usarlo con cualquier microcontrolador, incluso si no tiene entradas analógicas.

1) Uso de los sensores para recopilar datos

2) Los datos se transmitirán al microcontrolador.

3) El microcontrolador ejecutará el programa que ya escribimos y transmitirá los datos al Módulo Sigfox Wisol

4) El módulo Sigfox Wisol transmitirá los datos al sitio web Sigfox Backend a través de la antena

Paso 5: Conexión del dispositivo

SPIPreInit gSpi (D11, NC, D13); // MOSI MISO CLK

Adafruit_SSD1306_Spi gOled (gSpi, D10, D4, D3); // DC RST CS

Wisol en serie (USBTX, USBRX); // tx (A2), rx (A7)

DHT dht22 (A5, DHT:: DHT22); // analógico

TSL2561_I2C Lum (D0, D1); // sda, scl

TCS3472_I2C rgbc (D12, A6); // sda, scl

AnalogIn humidita (A1); // analógico

Sonda DS1820 (A0); // analógico

Bandera DigitalIn (D6); // control de la pantalla del conmutador

Paso 6: el código Mbed

Puede encontrar el código mbed allí:

Paso 7: procesamiento y análisis de datos

Después de enviar datos al sitio web Sigfox, debido a que Sigfox limita cada mensaje a un máximo de 12 bytes (96 bits), asignamos diferentes medidas a diferentes tamaños de bytes y configuramos los datos en hexadecimal. Para permitir que los usuarios reciban datos de manera más clara y conveniente, enviamos los datos de Sigfox a la plataforma en la nube, en la plataforma en la nube, presentamos los datos y los analizamos. El proceso de implementación es el siguiente:

1) Registrar nuestros dispositivos en la plataforma en la nube

2) Ingrese al sitio web de la edición de devolución de llamada del dispositivo Sigfox

3) Establecer la configuración de parámetros

4) Coloque un enlace de cuenta para el dispositivo en la plataforma en la nube en el patrón de URL (vuelva a llamar a la dirección del servidor)

5) Complete el callbackBody (el cuerpo de información para la solicitud de devolución de llamada)

6) Guardar configuración

La imagen muestra el resultado en la plataforma Ubidots, podemos ver que los datos se convierten a decimales, por lo que recibimos los datos de forma más clara y cómoda, y podemos mirar el diagrama de cada dato en detalle, por ejemplo: podemos encontrar el más alto temperatura en el aire

Paso 8: optimizar el consumo del sistema

Hay regulador entre mini usb y Vin en MCU, este regulador aumentará la pérdida, con el fin de minimizar la pérdida de nuestro sistema, alimentaremos el microcontrolador desde salida digital, y cuando no usemos el sistema, haremos el microcontrolador y los sensores duermen. Demostramos que estos dos métodos pueden reducir efectivamente la pérdida:

1) Agregue una resistencia entre el microcontrolador y el generador

2) Encuentra la corriente a través de la resistencia en el osciloscopio.

3) Haga que los sensores duerman y recupere la corriente a través de la resistencia en el osciloscopio.

4) Haga que el microcontrolador duerma y recupere la corriente a través de la resistencia en el osciloscopio. Nuestros resultados experimentales son los siguientes

Descubrimos que cuando hacemos dormir el microcontrolador, la pérdida de sistema se minimiza. Y cuando el microcontrolador se despierta, los sensores pueden recolectar datos y enviarlos a Sigfox. Pero hay un problema, cuando hacemos que el microcontrolador duerma, todavía hay corriente entre MCU y sensores, ¿cómo eliminar esta corriente? Usando Mosfet, conectamos puerta con salida digital de MCU, conectamos drenaje con sensores y conectamos fuente con pin de 3, 3V de MCU. Cuando el voltaje de la puerta es menor que Vgs (voltaje de umbral de la puerta), hay un bloqueo entre la fuente y el drenaje, no hay voltaje al final de los sensores. Entonces, cuando hacemos que el microcontrolador duerma, debemos asegurarnos de que el voltaje de la puerta sea menor que Vgs, y cuando MCU funcione, el voltaje de la puerta debe ser mayor que Vgs, estas son las reglas para encontrar Mosfet aplicable.