Aquest manual descriu el disseny i la construcció d’un anomenat Estació de control de comoditat CoMoS, un dispositiu de sensor combinat per a condicions ambientals, desenvolupat al departament del medi ambient construït a TUK, Technische Universität Kaiserslautern, Alemanya.
CoMoS utilitza un controlador i sensors ESP32 temperatura de l'aire i humitat relativa (Si7021), velocitat de l’aire (sensor de vent rev. C per dispositiu modern), i temperatura del globus (DS18B20 en una bombeta negra), tot en un cas compacte i fàcil de construir amb retroalimentació visual a través d'un indicador LED (WS2812B). A més, un il·luminació El sensor (BH1750) s'inclou per analitzar la condició visual local. Totes les dades dels sensors es llegeixen periòdicament i s'envien a través de Wi-Fi a un servidor de bases de dades, des d'on es pot utilitzar per al control i els controls.
La motivació d’aquest desenvolupament és aconseguir una alternativa de baix cost i molt potent als dispositius de sensors de laboratori, que solen tenir un preu per sobre dels 3000 €. Per contra, CoMoS utilitza maquinari de preu total al voltant de 50 € i, per tant, es pot desplegar de manera completa en edificis (d'oficina) per determinar en temps real la condició tèrmica i visual de cada lloc de treball o edifici.
Per obtenir més informació sobre la nostra recerca i el treball connectat al departament, consulteu el lloc web oficial de l’oficina intel·ligent de Living Lab o poseu-vos en contacte directament amb l’autor corresponent a través de LinkedIn. Els contactes de tots els autors es mostren al final d’aquesta instructable.
Nota estructural: Aquest manual descriu la configuració original de CoMoS, però també proporciona informació i instruccions per a algunes variacions recentment hem desenvolupat: a més del cas original construït amb peces estàndard, també hi ha un Opció impresa en 3D. A més del dispositiu original amb connexió de servidor de bases de dades, hi ha una alternativa versió autònoma amb emmagatzematge de targetes SD, punt d'accés WIFI integrat i una aplicació mòbil fantàstica per visualitzar les lectures dels sensors. Comproveu les opcions marcades als capítols corresponents i al document opció autònoma en el capítol final.
Nota personal: Aquest és el primer instructor de l’autor i cobreix una configuració molt detallada i complexa. Si us plau, no dubteu a posar-vos en contacte a través de la secció de comentaris d’aquesta pàgina, per correu electrònic o mitjançant LinkedIn, si hi ha detalls o informació al llarg dels passos.
Subministraments:
Pas 1: Antecedents: confort tèrmic i visual
Confort tèrmic i visual s'han convertit en temes cada vegada més importants, especialment en entorns d’oficina i de treball, però també en el sector residencial. El principal repte en aquest camp és que la percepció tèrmica dels individus varia sovint en un ampli rang. Una persona pot sentir-se calenta en certes condicions tèrmiques mentre una altra persona se sent fred en el mateix. Això és perquè percepció tèrmica individual és influenciat per molts factors, incloent-hi els factors físics de la temperatura de l’aire, la humitat relativa, la velocitat de l’aire i la temperatura radiant de les superfícies circumdants. Però també la roba, l’activitat metabòlica i un aspecte individual de l’edat, el sexe, la massa corporal i molt més, influeixen en la percepció tèrmica.
Tot i que els factors individuals segueixen sent una incertesa en termes de controls de calefacció i refrigeració, els factors físics es poden determinar amb precisió pels dispositius sensors. La temperatura de l’aire, la humitat relativa, la velocitat de l’aire i la temperatura del globus es poden mesurar i utilitzar com a aportació directa als controls de l’edifici. A més, en un enfocament més detallat, es poden utilitzar com a entrada per calcular els anomenats PMV-index, on PMV significa vot mitjà previst. Descriu com és probable que les persones en mitjana valoressin la seva sensació tèrmica sota unes condicions ambientals determinades. El PMV pot assumir valors de -3 (fred) a +3 (calent), amb 0 d'estat neutre.
Per què esmentem el PMV-aquí? Doncs bé, ja que en el camp del confort personal és un índex d'ús comú que pot servir com a criteri de qualitat de la situació tèrmica d'un edifici. I amb CoMoS es poden mesurar tots els paràmetres ambientals necessaris per al càlcul de PMV.
Si esteu interessats, podeu obtenir més informació sobre la comoditat tèrmica, el context del globus i la temperatura de radiació mitjana, l’índex PMV i l’implementació de l’estàndard ASHRAE a
Wikipedia: Comoditat tèrmica
ISO 7726 Ergonomia de l'entorn tèrmic
ASHRAE NPO
A propòsit: hi ha molt de temps existent, però també hi ha molts aparells desenvolupats recentment en el camp de entorn personalitzat per proporcionar confort tèrmic i visual individual. Els fans de sobretaula petits són un exemple ben conegut. Però també s'estan desenvolupant, o fins i tot ja, disponibles en el mercat, escalfadors de peu, cadires climatitzades i ventilades, o envans d’oficina per a calefacció i refrigeració IR-radiativa. Totes aquestes tecnologies influeixen en la condició tèrmica local, per exemple a un lloc de treball, i es poden controlar automàticament a partir de dades sensorials locals també, com es mostra a les imatges d'aquest pas.
Podeu trobar més informació sobre els aparells d’entorn personalitzat i la recerca en curs a
Espai d'oficina intel·ligent Living Lab: Entorn personalitzat
Universitat de Califòrnia, Berkeley
Informe ZEN sobre dispositius de refrigeració per a calefacció personal PDF
Universitat SBRC de Wollongong
Pas 2: Esquema del sistema
Un dels principals objectius del procés de desenvolupament va ser crear un sense fils, compacte, i barat dispositiu sensor per mesurar les condicions ambientals interiors d'almenys deu llocs de treball individuals en un espai d'oficines obert determinat. Per tant, l’estació utilitza una ESP32-WROOM-32 amb connectivitat WiFi integrada i amb una gran varietat de clavilles de connexió i tipus d’autobús suportats per a tot tipus de sensors. Les estacions de sensors utilitzen un IoT-WiFi independent i envien les seves dades a una base de dades MariaDB mitjançant un script PHP que s'executa al servidor de bases de dades. Opcionalment, també es pot instal·lar una sortida visual Grafana fàcil d'utilitzar.
L'esquema anterior mostra la disposició de tots els components perifèrics com a vista general de la configuració del sistema, però aquest indicador se centra en la mateixa estació de sensors. Per descomptat, el fitxer PHP i una descripció de la connexió SQL també s'inclouen més endavant per proporcionar tota la informació necessària per construir, connectar i utilitzar CoMoS.
Nota: Al final d'aquest instructable podeu trobar instruccions sobre com construir una versió autònoma alternativa de CoMoS amb emmagatzematge de targetes SD, punt d'accés WiFi intern i aplicació web per a dispositius mòbils.
Pas 3: Llista de subministraments
Electrònica
Sensors i controladors, com es mostra a la imatge:
- Microcontrolador ESP32-WROOM-32 (espressif.com) A
- Sensor de temperatura i humitat Si7021 o GY21 (adafruit.com) B
- Sensor de temperatura DS18B20 + (adafruit.com) C
- Rev C. sensor de velocitat de l'aire (moderndevice.com) D
- LED d'estat WS2812B 5050 (adafruit.com) E
- Sensor d’il·luminació BH1750 (amazon.de) F
Més parts elèctriques:
- Resistència de 4,7 k (adafruit.com)
- Filferro estàndard de 0,14 mm² (o similar) (adafruit.com)
- 2x connectors Wago compactes per empalmar (wago.com)
- Cable micro USB (sparkfun.com)
Parts del cas
(Trobareu informació més detallada sobre aquestes parts i mides en el següent pas. Si teniu disponible una impressora 3D, només necessitareu una pilota de tennis de taula. Passi el següent pas i cerqueu tota la informació i els fitxers per imprimir al pas 5.)
- Placa acrílica rodona 50x4 mm 1
- Placa d'acer rodona 40x10 mm 2
- Tub acrílic de 50x5x140 mm 3
- Placa acrílica rodona 40x5 mm 4
- Tub acrílic de 12x2x50 mm 5
- Pilota de tennis de taula 6
Divers
- Esprai de pintura blanca
- Esprai de pintura negra mat
- Algunes cintes
- Una petita llana aïllant, un cotó o qualsevol cosa similar
Eines
- Trepant de potència
- Trepant de robatori de 8 mm
- Trepant de fusta / plàstic de 6 mm
- Trepant de fusta / plàstic de 12 mm
- Serra de mà fina
- Paper de vidre
- Alicates de tall per filferro
- Separador de filferro
- Soldador i estany
- Adhesiu elèctric o pistola de cola calenta
Programari i biblioteques
(Els números indiquen les versions de la biblioteca amb les que hem utilitzat i provat el maquinari. Les biblioteques més recents també haurien de funcionar, però de tant en tant vam fer front a alguns problemes en provar versions diferents / noves.)
- Arduino IDE (1.8.5)
- Biblioteca bàsica ESP32
- Biblioteca BH1750FVI
- Biblioteca Adafruit_Si7021 (1.0.1)
- Biblioteca Adafruit_NeoPixel (1.1.6)
- DallasTemperature library (3.7.9)
- Biblioteca OneWire (2.3.3)
Pas 4: Disseny i construcció de casos - Opció 1
El disseny de CoMoS presenta un cas prim i vertical amb la majoria dels sensors muntats a la zona superior, amb només el sensor de temperatura i humitat muntat a la part inferior. El posicions dels sensors i els arranjaments segueixen requisits específics de les variables mesurades:
- El Si7021 sensor de temperatura i humitat Es munta fora de la caixa, a prop del seu fons, per permetre la lliure circulació d’aire al voltant del sensor i minimitzar la influència de la calor residual evolucionada pel microcontrolador dins del cas.
- El BH1750 sensor d’illuminància està muntat a la part superior plana de la carcassa, per mesurar la il·luminació en una superfície horitzontal, tal com requereix les normes comunes sobre la il·luminació del lloc de treball.
- La Rev. C sensor de vent També està muntat a la part superior del cas, amb la seva electrònica oculta a l'interior de la carcassa, però les seves dents, que porten l'anemòmetre tèrmic real i el sensor de temperatura, exposats a l'aire al voltant de la part superior.
- El DS18B20 sensor de temperatura es munta a la part superior de l'estació, dins d'una pilota de tennis de taula pintada de negre. La posició a la part superior és necessària per minimitzar els factors de vista i, per tant, la influència radiativa de la mateixa estació de sensor a la mesura de la temperatura del globus.
Els recursos addicionals sobre la temperatura de radiació mitjana i l’ús de pilotes de tennis de taula negres com a sensors de temperatura del globus són:
Wang, Shang i Li, Yuguo. (2015). Idoneïtat dels termòmetres acrílics i de globus de coure per a ajustaments exteriors diürns. Construcció i medi ambient. 89. 10.1016 / j.buildenv.2015.03.002.
de Dear, Richard. (1987). Termòmetres de globus de ping-pong per a temperatura de radiació mitjana. H & Eng.,. 60. 10-12.
El cas ha estat dissenyat de manera senzilla per mantenir el temps i els esforços de fabricació tan baix com sigui possible. Pot ser fàcilment construït a partir de peces estàndard i components amb només unes poques eines i habilitats senzilles. O, per als afortunats que tinguin una impressora 3D al seu servei, totes les parts del cas poden ser Impressió en 3D també. Per imprimir el cas, es pot ometre la resta d'aquest pas i es poden trobar tots els fitxers i instruccions necessaris al pas següent.
Per al construcció de peces estàndard, les dimensions adequades s’escullen per a la majoria d’ells:
- El cos principal és un tub acrílic (PMMA) de 50 mm de diàmetre exterior, 5 mm de gruix de paret i una alçada de 140 mm.
- El placa inferior, que serveix de conductor de llum per al LED d’estat, és una placa rodona acrílica de 50 mm de diàmetre i un gruix de 4 mm.
- A rodó d'acer amb un diàmetre de 40 mm i un gruix de 10 mm s'instal·la com a pes a la part superior de la placa inferior i s'ajusten a l'extrem inferior del tub del cos principal per evitar que l'estació es bolqui i mantingui la placa inferior al seu lloc.
- El placa superior s'adapta també al tub del cos principal. Està fet de PMMA i té un diàmetre de 40 mm i un gruix de 5 mm.
- Finalment, el tub elevador superior també és PMMA, amb un diàmetre exterior de 10 mm, un gruix de paret de 2 mm i una longitud de 50 mm.
El procés de fabricació i muntatge és senzill, començant per alguns forats per perforar. La roda d’acer necessita un forat continu de 8 mm per adaptar-se al LED i als cables. El tub del cos principal necessita uns forats de 6 mm, com a pas de cable per als cables USB i sensor i com a forats de ventilació. El nombre i la posició dels forats es poden variar segons la vostra preferència. L'elecció dels desenvolupadors és de sis forats a la part posterior, propers a la part superior i inferior, i dos a la part davantera, una a la part superior, una altra a la part inferior, com a referència.
La placa superior és la part més complicada. Es necessita un conjunt de 12 mm, recte i continu, per tal d’adaptar-se al tub superior ascendent, un altre forat de 6 mm enfocat al cable del sensor d’il·luminació i una fina ranura d’uns 1,5 mm d’ample i 18 mm de longitud per adaptar-se al vent. sensor. Vegeu les imatges per fer referència. I, finalment, la pilota de tennis de taula també necessita un conjunt de 6 mm per adaptar-se al sensor i la temperatura del globus.
En el següent pas, totes les parts de PMMA, excepte la placa inferior, haurien de ser Pintat per esprai, la referència és blanca. La pilota de tennis de taula ha de ser pintada en negre mat per establir els seus atributs tèrmics i òptics.
La ronda d’acer és enganxat centrada i plana a la placa inferior. El tub superior ascendent està enganxat al forat de 12 mm de la placa superior. La pilota de tennis de taula està enganxada a l'extrem superior de la columna ascendent, amb el seu forat coincidint amb l'obertura interior del tub ascendent, de manera que el sensor de temperatura i el cable es poden inserir a la bola després a través del tub ascendent.
Amb aquest pas realitzat, totes les parts del cas estan preparades per ser muntades en unir-les. Si alguns s’ajusten massa ajustats, enganxeu-los una mica, si s’ofereixen massa, afegiu-hi una fina capa de cinta.
Pas 5: Disseny i construcció de casos - Opció 2
Mentre que l’opció 1 de construir el cas de CoMoS segueix sent ràpida i senzilla, deixant a Impressora 3D fer la feina pot ser encara més fàcil. També per a aquesta opció, el cas es divideix en tres parts, la part superior, el cos de la caixa i la part inferior, per permetre un fàcil cablejat i un muntatge tal com es descriu al pas següent.
Els fitxers i informació addicional sobre la configuració de la impressora es proporcionen a Thingiverse:
Fitxers CoMoS a Thingiverse
Seguiu les instruccions d'ús filament blanc per a les parts del cos superior i de la caixa és molt recomanable. Això evita que el cas es pugui escalfar massa ràpid a la llum del sol i evita falses mesures. Tfilament rescatable s'ha d’utilitzar per a la part inferior per permetre l’il·luminació de l’indicador LED.
Una altra variació de l’opció 1 és que falta la ronda metàl·lica.Per evitar que CoMoS caigui, qualsevol tipus de pes com les boles de suport o un grapat de volanderes metàl·liques s'haurien de col·locar en / a la part inferior transparent. Està dissenyat amb una vora per adaptar-se i mantenir un pes. Alternativament, CoMoS es pot gravar al seu lloc d’instal·lació mitjançant cintes de doble cara.
Nota: La carpeta Thingiverse inclou fitxers per a un cas de lector de targetes micro SD que es pot muntar al cas CoMoS. Aquest cas és opcional i forma part de la versió autònoma descrita en el darrer pas d’aquesta instructable.
Pas 6: cablejat i muntatge
El ESP, els sensors, els LED i el cable USB són soldat i connectat segons el circuit esquemàtic que es mostra a les imatges d’aquest pas. El Assignació de PIN fer coincidir l’exemple de codi descrit més endavant és:
- 14 - Restablir el pont (EN) - gris
- 17 - WS2811 (LED) - verd
- 18 - resistència de tracció per a DS18B20 +
- 19 - DS18B20 + (One Wire) - morat
- 21 - BH1750 i SI7021 (SDA) - blau
- 22 - BH1750 i SI7021 (SCL) - groc
- 25 - BH1750 (V-in) - marró
- 26 - SI7021 (V-in) - marró
- 27 - DS18B20 + (V-in) - marró
- 34 - Sensor de vent (TMP) - cian
- 35 - Sensor de vent (RV) - taronja
- VIN - Cable USB (+ 5V) - vermell
- GND - Cable USB (GND) - negre
Els sensors Si7021, BH1750 i DS18B20 + s'alimenten a través d'un pin IO de l'ESP32. Això és possible perquè el seu corrent màxim de corrent està per sota del subministrament de corrent màxim de l’ESP per pin i és necessari per poder restablir els sensors tallant la seva font d’alimentació en cas d’errors de comunicació del sensor. Consulteu el codi i els comentaris de l’ESP per obtenir més informació.
Els sensors Si7021 i BH1750, igual que els sensors Cable USB, s’haurien de soldar amb els cables que ja s’han posat a través dels forats de la caixa dedicada per permetre el muntatge en el següent pas. Els connectors d’empalmament compactes WAGO s’utilitzen per connectar dispositius a la font d’alimentació mitjançant el cable USB. Tots estan alimentats a 5 V DC per USB, que funciona amb el nivell lògic de l’ESP32 a 3,3 V. Opcionalment, els pins de dades del cable micro USB es poden tornar a connectar al connector micro USB i connectats a la micro USB de l’ESP. socket, com a entrada d’entrada i connexió de dades per transferir codi a l’ESP32 mentre es tanca la caixa. Si no, si està connectat com es mostra en l'esquema, es necessita un altre cable micro USB intacte per transferir inicialment el codi a l'ESP abans de muntar la caixa.
El Sensor de temperatura Si7021 està enganxat a la part posterior de la caixa, a prop de la part inferior. És molt important connectar aquest sensor a la part inferior, per evitar falses lectures de temperatura causades per la calor evolucionada dins del cas. Vegeu el pas de l’època per obtenir més informació sobre aquest problema. El Sensor d’il·luminació BH1750 està enganxat a la placa superior i sensor de vent s’insereix i s’adapta a la ranura del costat oposat. Si s’ajusta massa, una mica de cinta al voltant de la part central del sensor ajuda a mantenir-la en posició. El Sensor de temperatura DS18B20 s'introdueix a través de la part superior de la bola a la pilota de tennis de taula, amb una posició final al centre de la pilota. L’interior de l’alçada superior està ple d’aïllament de llana i l’obertura inferior sella amb cinta o cola calenta per evitar la transferència de calor conductora o convectiva al globus. El LED s’adjunta al forat rodó d’acer mirant cap avall per il·luminar la placa inferior.
Tots els cables, els connectors d’empat i l’ESP32 entren dins de la caixa principal i tots els elements de cas s’uneixen en el muntatge final.
Pas 7: Programari: Configuració ESP, PHP i MariaDB
El micro controlador ESP32 pot ser programat utilitzant el Arduino IDE i la biblioteca ESP32 Core proporcionada per Espressif. Hi ha un munt de tutorials disponibles en línia sobre com configurar l’IDE per a la compatibilitat d’ESP32, per exemple, aquí.
Un cop configurat, el fitxer adjunt codi es transfereix a l’ESP32. S'ha comentat durant tot el temps per facilitar-ne la comprensió, però algunes característiques clau són:
- Té un "configuració de l’usuari"secció al principi, en la qual s'han de configurar les variables individuals, com ara Identificació i contrasenya WiFi, IP del servidor de bases de dades i lectures de dades desitjades i període d’enviament. Inclou també una variable d’ajustament de vent de zero que es pot utilitzar per ajustar les lectures de velocitat del vent a 0 a 0 en cas d’una font d’alimentació no estable.
- El codi inclou la mitjana factors de calibració determinat pels autors pel calibratge de deu estacions de sensors existents. Vegeu el pas de l’epíleg per obtenir més informació i possibles ajustaments individuals.
- Hi ha diversos tractaments d’errors inclosos en diverses seccions del codi. Especialment una detecció i manipulació efectives d’errors de comunicació d’autobús que sovint es produeixen en controladors ESP32. De nou, vegeu el pas de l’epíleg per obtenir més informació.
- Té una Sortida de color LED per mostrar l'estat actual de l'estació de sensors i els errors. Consulteu el pas del resultat per obtenir més informació.
El fitxer adjunt Arxiu PHP ha d’estar instal·lat i accessible a la carpeta arrel del servidor de bases de dades, al servidorIP / sensor.php. El nom del fitxer PHP i el contingut del tractament de les dades han de coincidir amb el codi de funció de trucada de l'ESP i, de l'altra, coincidir amb la configuració de la taula de la base de dades, per permetre l'emmagatzematge de les lectures de dades. Els codis d’exemple adjuntats coincideixen, però si canvieu algunes variables, s’han de canviar a tot el sistema. El fitxer PHP inclou una secció d’ajust al principi, en la qual es realitzen ajustaments individuals segons l’entorn del sistema, especialment nom d’usuari i contrasenya de la base de dades, i el nom de la base de dades.
Un MariaDB o SQL base de dades es configura al mateix servidor, segons la configuració de la taula que s’utilitza en el codi d’estació del sensor i l’escriptura PHP. Al codi d’exemple, el nom de la base de dades MariaDB és "sensorstation" amb una taula anomenada "data", que conté 13 columnes per a UTCDate, ID, UID, Temp, Hum, Globe, Vel, VelMin, VelMax, MRT, Illum, IllumMin, i IllumMax.
També es pot instal·lar una plataforma d’anàlisi i monitorització de Grafana al servidor com a opció per a la visualització directa de bases de dades. No es tracta d’una característica clau d’aquest desenvolupament, de manera que no s’explica més en aquest instructable.
Pas 8: Resultats: lectura i verificació de dades
Amb tota la instal·lació de cablejat, muntatge, programació i ambiental, l’estació de sensors envia periòdicament lectures de dades a la base de dades. Tot i que funcionen, diversos operació indica estan indicats a la part inferior LED color:
- Durant l'arrencada, el LED s'encén en color groc per indicar la connexió pendent amb WiFi.
- Quan i mentre estigui connectat, l'indicador és blau.
- L’estació de sensors executa les lectures del sensor i l’envia al servidor periòdicament. Cada transferència satisfactòria està indicada per un impuls de llum verda de 600 ms.
- En cas d’errors, l’indicador tindrà un color vermell, morat o groguenc, segons el tipus d’error. Després d’un determinat moment o nombre d’errors, l’estació de sensors restableix tots els sensors i torna a arrencar automàticament, de nou indicada per una llum groga a l’arrencada. Vegeu el codi i comentaris de l’ESP32 per obtenir més informació sobre els colors de l’indicador.
Amb aquest pas final, l'estació de sensors funciona i funciona de manera contínua. Fins ara, una xarxa de 10 estacions de sensors està instal·lada i funcionant en l'espai d'oficines intel·ligents de Living Lab, esmentat anteriorment.
Pas 9: alternativa: versió autònoma
El desenvolupament de CoMoS continua i el primer resultat d’aquest procés en curs és un versió autònoma. Aquesta versió de CoMoS no necessita un servidor de bases de dades ni una xarxa WiFi per supervisar i registrar dades mediambientals.
El noves funcions clau són:
- Les lectures de dades s’emmagatzemen a la targeta micro SD interna, en format CSV amigable amb Excel.
- Punt d'accés WiFi integrat per a l'accés a CoMoS per qualsevol dispositiu mòbil.
- Aplicació basada en web (servidor web intern a ESP32, sense necessitat de connexió a Internet) per a dades en viu, configuració i accés a l’emmagatzematge amb descàrrega directa d’arxius des de la targeta SD, com es mostra a la imatge i les captures de pantalla adjuntes a aquest pas.
Això substitueix la connexió WiFi i la base de dades, mentre que la resta de funcions, incloent-hi el calibratge i tot el disseny i la construcció, queden intactes des de la versió original. Tot i així, el CoMoS autònom requereix experiència i coneixements addicionals de com accedir al sistema de gestió de fitxers intern "SPIFFS" de l'ESP32 i una mica de consciència de HTML, CSS i Javascript per entendre com funciona l'aplicació web. També necessita algunes biblioteques més / diferents per treballar.
Consulteu el codi Arduino al fitxer zip adjunt per a les biblioteques necessàries i les referències següents per obtenir més informació sobre programació i càrrega al sistema de fitxers SPIFFS:
Biblioteca SPIFFS per espressif
Carregador de fitxers SPIFFS per me-no-dev
Biblioteca ESP32WebServer de Pedroalbuquerque
Aquesta nova versió faria que es publiqués una nova instructable completa en el futur. Però, per ara, especialment per a usuaris més experimentatsNo volem perdre l’oportunitat de compartir la informació bàsica i els fitxers que necessiteu per configurar-los.
Passos ràpids per construir un CoMoS autònom:
- Construïu un cas segons el pas anterior. Opcionalment, imprimeix en 3D un estoig addicional perquè el lector de targetes micro SC estigui connectat al cas CoMoS. Si no teniu cap impressora 3D disponible, el lector de targetes també es pot col·locar dins de la caixa principal de CoMoS, sense preocupacions.
- Connecteu tots els sensors tal com es descriu abans, però, a més, instal·leu i enllaceu un lector de targetes micro SD (amazon.com) i un rellotge en temps real DS3231 (adafruit.com) tal com s'indica a l'esquema de cablejat adjunt a aquest pas. Nota: Els agulles de la resistència pull-up i oneWire difereixen del sistema de cablejat original.
-
Comproveu el codi Arduino i ajusteu les variables del punt d’accés WiFi "ssid_AP" i "password_AP" a la vostra preferència personal. Si no s’ajusta, l’SSID estàndard és "CoMoS_AP" i la contrasenya és "12345678".
-
Introduïu la targeta micro SD, carregueu el codi, carregueu el contingut de la carpeta "dades" a l'ESP32 utilitzant el fitxer carregador de fitxers SPIFFS i connecteu qualsevol dispositiu mòbil al punt d'accés WiFi.
-
Aneu a "192.168.4.1" al navegador del mòbil i gaudiu-ne!
L'aplicació es basa en html, css i javascript. És local, no hi ha cap connexió a Internet o requereix. Disposa d’un menú lateral d’aplicació per accedir a una pàgina de configuració i a una pàgina de memòria. A la pàgina pàgina de configuració, podeu ajustar els paràmetres més importants com ara la data i l’hora, l’interval de lectures del sensor, etc. Tots els paràmetres s’emmagatzemaran permanentment a l’emmagatzematge intern de l’ESP32 i s’hi restauraran a la següent arrencada. A la pàgina pàgina de memòria, hi ha disponible una llista dels fitxers de la targeta SD. En fer clic a un nom de fitxer, es descarrega directament el fitxer CSV al dispositiu mòbil.
Aquesta configuració del sistema permet el control individual i remot de les condicions ambientals interiors. Totes les lectures dels sensors s’emmagatzemen a la targeta SD periòdicament, creant nous fitxers per a cada dia nou. Això permet un funcionament continu durant setmanes o mesos sense accés o manteniment. Com es va esmentar anteriorment, això continua sent un recerca i desenvolupament en curs. Si està interessat en obtenir més informació o assistència, no dubti a posar-se en contacte amb l’autor corresponent a través dels comentaris o directament a través de LinkedIn.
Pas 10: Epíleg: problemes i perspectives conegudes
L’estació de sensors descrita en aquesta instructable és el resultat d’una investigació llarga i continuada. L'objectiu és crear un sistema de sensors fiable, precís i de baix cost per a les condicions ambientals interiors. Això va comportar i conté alguns reptes seriosos, dels quals cal esmentar els més segurs aquí:
Precisió i calibració del sensor
Els sensors utilitzats en aquest projecte ofereixen una precisió relativament alta a un cost baix o moderat. La majoria estan equipats amb interfícies internes de reducció de soroll i bus digital per a la comunicació, que redueixen la necessitat de calibrar o ajustar els nivells. De totes maneres, perquè els sensors estan instal·lats en un cas o en alguns casos amb determinats atributs, els autors han realitzat un calibratge de l'estació de sensors completa, tal com es mostra breument a les imatges adjuntes. Un total de deu estacions de sensors construïdes igualment es van provar en condicions ambientals definides i es van comparar amb un dispositiu de sensor de clima interior TESTO 480 professional. A partir d’aquestes execucions, s’han determinat els factors de calibració inclosos al codi d’exemple. Permeten una simple compensació de la influència del cas i de l'electrònica en els sensors individuals. Per aconseguir la màxima precisió, es recomana un calibratge individual per a cada estació de sensors. El calibratge d’aquest sistema és un segon focus d’investigació dels autors, a més del desenvolupament i la construcció descrits en aquesta instructable. Es discuteix en una publicació connectada addicional, que encara es troba en revisió per parells i que es vincularà tan aviat com es faci en línia. Trobareu més informació sobre aquest tema al lloc web dels autors.
Estabilitat de l'operació ESP32
No totes les biblioteques de sensors basades en Arduino utilitzades en aquest codi són totalment compatibles amb la placa ESP32. Aquest problema ha estat àmpliament discutit en molts punts en línia, especialment pel que fa a l’estabilitat de la comunicació I2C i OneWire. En aquest desenvolupament, es realitza una nova detecció i manipulació combinada d'errors, basada en alimentar els sensors directament a través de pins IO de l'ESP32 per tal de permetre el tall de la seva font d'alimentació amb la finalitat de reiniciar. Des de la perspectiva actual, aquesta solució no s'ha presentat o no es discuteix àmpliament. Va néixer amb necessitat, però fins ara està funcionant sense problemes per a períodes d'operació de diversos mesos i més. Tot i així, continua sent un tema de recerca.
Perspectiva
Juntament amb aquest instructable, els autors duen a terme més publicacions escrites i presentacions de conferències per difondre el desenvolupament i permetre una aplicació de codi obert àmplia. Mentrestant, la investigació es continua millorant encara més a l’estació de sensors, especialment pel que fa al disseny i fabricació del sistema, i al calibratge i la verificació del sistema. Aquesta instructable es pot actualitzar en desenvolupaments futurs importants, però per a tota la informació actualitzada, visiteu el lloc web dels autors o poseu-vos en contacte directament amb els autors a través de LinkedIn:
autor corresponent: Mathias Kimmling
segon autor: Konrad Lauenroth
mentor d'investigació: Prof. Sabine Hoffmann
Segon premi al
Autor per primera vegada
