Bonjour! Il est donc temps pour le deuxième article sur le sujet de l'ESP. Je vais vous parler d'un appareil qui vous permettra de recevoir des informations sur le microclimat autour de vos fleurs (si, bien sûr, vous en avez) et de recevoir des notifications indiquant que quelque chose menace leur vie.
Pour quoi?Ma femme arrose des fleurs environ une fois par semaine. Il regarde le sol dans des pots, voit ou sent qu'il est temps pour les fleurs de se rafraîchir et d'arroser. Les fleurs que nous avons sont différentes, mais il s'est avéré qu'elles sèchent à peu près en même temps. Un grand pot est une grande fleur, un petit pot est une petite fleur, le sens est clair. Tout irait bien si pendant la saison estivale je ne restais pas seul à la maison pendant quelques mois et n'oubliai pas d'arroser les fleurs. À son arrivée fin août, une femme au visage triste sort des boutures sèches de plusieurs pots.
C'était une légère digression, maintenant sur la décision. Pour un rebord de fenêtre, nous avons besoin de 1-2 appareils pour effectuer des mesures dans des pots de différentes tailles. La première chose à contrôler est l'humidité du sol, ce qui détruit nos fleurs (nous ne traiterons pas du PH et du reste de la floristique incompréhensible, nous ne sommes pas à la hauteur). En plus de l'humidité, après quelques délibérations, nous avons décidé de mesurer l'éclairage afin de pouvoir suivre l'influence de la lumière du jour sur les plantes, la température et l'humidité de l'environnement - c'est après.
Bien sûr, les ingénieurs de l'Empire du Milieu ont essayé et fabriqué des appareils qui peuvent grincer et tweeter lorsque la terre sèche dans un pot, mais je veux toujours avoir mon propre appareil avec ses propres petits pains, d'autant plus que le coût de l'appareil n'est pas si élevé.
Implémentation matérielle et description des tâchesLe point le plus important est l'autonomie de l'appareil et la longévité de son travail (bien sûr, pas au détriment de la qualité des mesures). Basé sur le même ESP-12E, avec un canal ADC à bord. Le contrôleur (module, si vous le souhaitez) a plusieurs modes de fonctionnement, et, par conséquent, la consommation:
Mise hors tension - 0,5 uA;
Sommeil profond - 10uA;
Sommeil léger - 0,5 mA;
Veille du modem - 15mA;
En mode de transfert de données jusqu'à 170mA (les données varient dans certaines sources jusqu'à 215mA).
Pour nos besoins, trois modes seront nécessaires: sommeil profond, sommeil modem et mode de transmission. Puisque tout est si bon, nous utiliserons deux piles AAA pour l'alimentation.
L'éclairage est mesuré avec un phototransistor BPW17N, l'humidité et la température ambiante AM2302, l'humidité du sol avec une électrode spécialement diluée sur la carte sous vernis. Puisque nous avons des batteries, nous mesurerons leur tension. Pour tout faire avec un seul ADC, utilisez le multiplexeur CD74HC4051M96. Sur le ESP-12E ADC, vous pouvez fournir une tension jusqu'à 1V, respectivement, nous mettons des diviseurs partout.
Le schéma ci-dessous, il y a beaucoup de choses pour les maquettes (il n'y a toujours pas de transistors VT3 sur la carte soudée, et la dernière carte n'est pas encore prête).
Diagramme de l'appareilDeux batteries produisent une tension de 3-3,3V, le multiplexeur fonctionne dans la plage de 2V à 6V. L'AM2302 fonctionne dans la plage de 3,3 à 5,5 V. L'ESP-12E nécessite une tension de 2,3 V ou plus. Tout cela est vérifié par des tests et vérifié avec des fiches techniques. Il devient clair que l'AM2302 cessera de fonctionner presque immédiatement, ou il ne fonctionnera pas du tout, alors nous faisons un "hack" et mettons le condensateur Buck-Boost TPS60240DGKR. Cela résout un autre problème grave, car lorsque la tension baisse, les paramètres mesurés flottent (éclairage et humidité du sol) et il a été nécessaire d'ajuster les valeurs des mesures ADC, en tenant compte de la tension, ce qui a introduit des erreurs.
Ainsi, il s'avère quelque chose comme ceci: le multiplexeur est alimenté et contrôlé depuis les pieds de l'ESP (il est alimenté directement par des batteries), AM2302, les diviseurs de lumière et d'humidité du sol sont alimentés à partir de 3,3 V avec Buck-Boost, qui, à son tour, est contrôlé par le pied ESP. Il oscille la tension de 1,8 V à 3,3 V.
Mesure de l'humidité du solJ'ai décidé de donner à cette valeur une sous-section distincte. La première version de l'appareil avait des électrodes nues (non recouvertes de vernis) et tout était simple là-bas, appliquez une tension à une électrode - retirez de la seconde. Plus l'humidité est élevée, plus la tension sur l'ADC est élevée.
Fig 1. Les versions des électrodes sur les cartes.Tout irait bien, mais même les électrodes étamées sont sujettes à la corrosion et ne sont en effet pas esthétiquement agréables. Par conséquent, le circuit suivant est né (a été rodé): PWM avec IO15 est fourni à l'une des «électrodes», et la valeur «redressée» et lissée est lue à partir de celle-ci. Il s'avère que plus l'humidité du sol est élevée, plus le signal atteint l'ADC, plus le signal s'atténue.
Fig 2. Le schéma de lecture de l'humidité du sol.Test et travailJe précise tout de suite que de longs tests se poursuivent et que des tests rapides ont montré ce qui suit: l'appareil a fonctionné (ne vous précipitez pas pour être déçu) pendant quatre jours. Les mesures ont été effectuées 1 fois par minute (!!!) avec envoi de toutes les données au serveur (environ 5700 mesures sont obtenues). Le sommeil profond est à 50s de cette minute. Le temps de fonctionnement en mode veille du modem est de plusieurs secondes (les mesures sont prises à partir des capteurs), puis de plusieurs secondes en mode de transfert de données (les tests ont montré une consommation d'environ 50mA). Les intervalles de temps sont toujours personnalisables. Plus d'informations sur le temps de fonctionnement dans différents modes peuvent être lues sur le lien
ici et, en conséquence, voir la source sur le git
ici .
Bien que nous prévoyions de prendre des mesures toutes les 2 heures avec un petit nombre de mesures la nuit, selon les estimations, plus d'un an de travail est obtenu. Les calculs sont plus extrapolés à partir des résultats, mais comme vous le savez, la décharge des batteries a une forme non linéaire, donc de longs tests montreront quoi et comment.
Fig 3. Graphiques des paramètres envoyés.Il y a quatre paramètres sur un graphique - ce n'est pas très pratique à regarder, mais pour cela, c'est informatif. L'échec est le remplacement des piles et l'arrosage d'une fleur. L'éclairage est deux pics. Remplir de bleu est l'humidité du sol. Jusqu'à présent, aucun lissage et aucun filtre n'ont été appliqués, car les tests ne sont pas terminés et je veux regarder les données brutes. Sur les graphiques étendus, vous pouvez voir comment le sol est mouillé, puis l'humidité se stabilise et un séchage lent a lieu. Nous n'avons pas encore décidé s'il valait la peine de prendre en compte le débordement de la plante ou de le laisser à «l'irrigateur».
Fig 4. Photo de l'appareil dans un pot.
Fig. 5. Photo de l'appareil vue du côté des batteries.Sur la disposition, des vis sont utilisées pour fixer le compartiment de la batterie et le capteur d'humidité, lorsque tout sera débogué, nous installerons des rivets, tels que:
Fig 6. Photo de rivets.LogementTout est simple - il n'y a pas encore de cas, et peut-être, en principe, ce ne sera pas le cas. Nous couvrirons avec un vernis spécial sur le dessus et c'est parti.
Coût des ventesESP-12E - 120p;
CD74HC4051M96 - 14p;
TPS60240DGKR - 180r;
BPW17N - 21p;
AM2302 - 130 rub;
KLS5-818-B - 15p;
BC817 - 3p;
BAT54JFILM - 3p;
Passif et bouton - 20r;
LED, tweeter et transistor sur son contrôle lors du lancement.
Sans tenir compte de la carte de circuit imprimé et de l'assemblage, environ 500 roubles sont obtenus.
Disons donc acceptable. Bien sûr, si vous fabriquez de tels appareils 10 pièces, l'impression et l'assemblage mangent une partie importante du coût et l'appareil se révélera coûteux, mais jusqu'à présent, nous ne recherchons pas le prix, nous ne faisons pas un lot de 100 000, mais apprécions simplement le processus.
PlansComme mentionné précédemment, dans le premier article, il est prévu de réaliser une famille de capteurs intégrés par une seule application. Il existe actuellement quatre appareils:
1. OpenWindAir. Capteur de dioxyde de carbone.
2. LifeOfFlowers. Capteur d'humidité du sol et de microclimat pour plantes.
3. WarningWater. Capteur de fuite.
4. AirWick_ESP. Configurateur pour désodorisant AirWick. C'est probablement encore plus pour le plaisir, pensais-je au début. Pourquoi pas?
Je n'ai encore rien écrit sur cet appareil. J'avais un tel appareil à la maison:
Figure 7. Photo d'AirWick.Et je voulais vraiment le faire fonctionner selon un calendrier que je peux moi-même fixer. Pendant la journée, par exemple, uniquement lors de la visite des toilettes, la nuit, afin de pouvoir dormir du moins, à moins que je ne «bouffe» le matin avant de me réveiller. J'ai même fabriqué une carte sur le STM32F100, mais quelque chose n'a pas fonctionné. Alors que tout déboguait, changeait les seuils et la fréquence de fonctionnement, tout restait à ses balbutiements. Et puis une idée est venue, et pourquoi ne pas définir les paramètres du téléphone, surtout si cette interface est déjà déboguée:
- le nombre d'opérations après extinction de la lumière (en fonction de l'heure de la visite);
- le nombre d'opérations de nuit (interdiction de fonctionnement lorsque la lumière est allumée);
- éteindre l'appareil (par exemple, en vacances);
- Eh bien, bien sûr, calculez combien de fois nous allons aux toilettes et combien de temps nous y passons)))). Lorsque la lumière est allumée, la radio s'allume et la visite peut être retardée.
Oui - c'est excédentaire, dites-vous, réglé une fois et oublié, mais nos mains ne sont pas pour l'ennui, et donc une taxe a été faite, dont je parlerai plus tard.
Dans l'application pour différents appareils, vous pouvez créer des onglets avec l'affichage sous eux de données et de graphiques liés à un appareil spécifique.
Figure 8. Photo de l'application avec plusieurs onglets.PS: Liens vers des articles du même sujet:
Système d'acquisition de données chez ESP. Partie I. CO2Merci de votre attention!