ESP的数据采集系统。 第二部分 花的生命



美好的一天! 现在该讨论有关ESP的第二篇文章了。 我将向您介绍一种设备,该设备可让您接收有关花朵周围微气候的信息(当然,如果您有它们的话),并收到有关威胁其生命的通知。

为了什么

我妻子每周大约浇一次花。 他看着花盆里的土壤,看到或感觉到该是花朵使自己恢复活力和浇水的时候了。 我们拥有的花朵是不同的,但事实证明,它们几乎同时干燥。 大盆就是大花,小盆就是小花,意思很清楚。 如果在夏季,我几个月没有独自待在家里,并且不忘给花浇水,那一切都会很好。 8月下旬抵达时,一个脸色悲伤的妻子从几个盆里掏出干屑。

现在是关于决定的轻微偏离。 对于一个窗台,我们需要1-2个设备在不同尺寸的花盆中进行测量。 首先要控制的是土壤湿度,这会破坏我们的花朵(我们不会处理PH值,而其他无法理解的植物则无法应付,我们无法做到)。 除了湿度之外,我们还考虑了光照,以便能够跟踪日光对植物,环境的温度和湿度的影响-这是之后的事情。

当然,来自中王国的工程师们已经尝试并制造了可以在锅中晾干时发出吱吱声和鸣叫声的设备,但是我仍然希望拥有自己的带有自己的面包的设备,特别是因为该设备的成本不是很高。

硬件实施和工作描述

最重要的一点是设备的自主性和设备的使用寿命(当然,这不会损害测量质量)。 基于相同的ESP-12E,板载一个ADC通道。 控制器(如果需要,可以使用模块)具有多种操作模式,因此有多种消耗方式:

断电-0.5uA;
深度睡眠-10uA;
轻度睡眠-0.5mA;
调制解调器睡眠-15mA;
在数据传输模式下,最大电流为170mA(某些来源的数据甚至高达215mA)。

根据我们的需求,将需要三种模式:深度睡眠,现代睡眠和传输模式。 由于一切都很好,我们将使用两节AAA电池供电。

使用BPW17N光电晶体管,湿度和环境温度AM2302,土壤水分以及专用稀释电极在清漆下的板上测量照明度。 由于我们有电池,我们将测量其电压。 要使用一个ADC来完成全部操作,请使用CD74HC4051M96多路复用器。 在ESP-12E ADC上,您可以分别提供高达1V的电压,我们到处都有分压器。

下图显示了很多用于模型化的东西(焊接板上仍然没有VT3晶体管,并且最后一块板还没有准备好)。


设备图

两节电池产生的电压为3-3.3V,多路复用器的工作电压范围为2V至6V。 AM2302的工作电压范围为3.3-5.5V。 ESP-12E需要2.3V或更高的电压。 所有这些均已通过测试验证,并已通过数据表验证。 很明显,AM2302几乎会立即停止工作,或者根本无法工作,因此我们进行了“修改”,然后将电容器Buck-Boost TPS60240DGKR放入电容器。 这解决了另一个严重的问题,因为当电压下降时,测得的参数会浮动(照度和土壤湿度),并且有必要考虑电压而调整ADC测量值,并引入误差。

因此,结果是这样的:多路复用器由ESP的脚(由电池直接供电)供电和控制(由电池直接供电),光和土壤水分的分配器由3.3V的Buck-Boost供电,而后者又由ESP脚控制。 它将电压从1.8V摆动至3.3V。

土壤水分测量

我决定将该值单独分成小节。 该设备的第一个版本具有裸露的电极(未涂清漆),那里的一切都很简单,向一个电极施加电压-从第二个电极上取下。 湿度越高,ADC上的电压越高。


图1.板上电极的版本。

一切都会好起来的,但是即使是镀锡的电极也容易腐蚀,并且确实看起来不美观。 因此,以下电路诞生(被搭接):将带IO15的PWM供给“一个电极”,并从中读取“拉直”和“平滑”的值。 事实证明,土壤湿度越高,随着信号衰减,到达ADC的信号越小。


图2.读取土壤湿度的方案。

测试与工作

我会立即澄清说,长时间的测试仍在继续,快速的测试表明:设备工作了四天(不要急于失望)。 每分钟1次(!!!)进行测量,并将所有数据发送到服务器(获得约5700个测量值)。 从这一分钟起,深度睡眠时间为50秒。 Modem睡眠模式下的工作时间为几秒钟(从传感器获取测量值),然后在数据传输模式下的工作时间为几秒钟(测试表明消耗约50mA电流)。 时间间隔仍可自定义。 有关不同模式下运行时间的更多信息,请参见此处的链接,因此,请参见git上的源代码。

虽然我们计划每2小时进行一次测量,晚上进行少量测量,但根据估算,可以使用超过1年的时间。 从结果中可以得出更多的计算结果,但是如您所知,电池的放电呈非线性形状,因此长时间的测试将显示出什么以及如何进行。


图3.发送的参数图。

一张图表上有四个参数-观看起来不是很方便,但可以提供很多信息。 故障是更换电池并浇花。 两个峰是照明。 蓝色充满了土壤的水分。 到目前为止,由于测试还没有完成,我还想查看原始数据,因此尚未应用任何平滑和过滤器。 在扩展的图表上,您可以看到土壤如何被润湿,然后水分稳定并发生缓慢的干燥。 我们尚未决定是否值得考虑工厂的溢流或将其留给“灌溉者”。


图4.锅中设备的照片。


图5.电池侧面的设备照片。

在布局上,螺钉用于固定电池盒和湿度传感器,当一切都调试完毕后,我们将安装铆钉,例如:


图6.铆钉照片。

房屋

一切都很简单-尚无情况,也许从原则上讲不会。 我们将在上面盖上特殊的清漆并继续使用。

销售成本

ESP-12E-120p;
CD74HC4051M96-14p;
TPS60240DGKR-180r;
BPW17N-21p;
AM2302-130卢布;
KLS5-818-B-15p;
BC817-3便士;
BAT54JFILM-3p;
被动和按钮-20r;

投掷时可以控制LED,高音和晶体管。

在不考虑印刷电路板和组件的情况下,可获得约500卢布。

因此,可以接受。 当然,如果您将这样的设备制造为10个,那么打印和组装会消耗很大一部分成本,并且该设备最终会变得很昂贵,但是到目前为止,我们不追求价格,我们没有批量生产10万个,只是享受这个过程。

计划

如前所述,在第一篇文章中,计划制作一个由一个应用程序集成的传感器系列。 当前有四个设备:

1. OpenWindAir。 二氧化碳传感器。
2. LifeOfFlowers。 植物土壤湿度和微气候传感器。
3.警告水。 泄漏传感器。
4. AirWick_ESP。 AirWick空气清新剂的配置器。 首先,我想这可能更有趣。 为什么不呢

我还没有写任何有关此设备的信息。 我家里有这样的设备:


图7. AirWick的照片。

我真的很想让它按我自己可以设定的时间表工作。 例如,除非白天在早晨起床前“喘气”,否则白天只有在白天访问洗手间时才能入睡。 我什至在STM32F100上做了一块电路板,但没有任何效果。 在一切进行调试,更改阈值和操作频率的同时,一切仍处于起步阶段。 然后想到一个主意,为什么不通过电话设置参数,特别是如果此接口已经调试:

-关灯后的操作次数(取决于探视时间);
-夜间操作次数(开灯时禁止操作);
-关闭设备(例如,在度假时);
-好吧,当然,要计算我们去洗手间的频率以及在洗手间花费的时间))))。 当灯打开时,收音机将打开并且访问可能会延迟。

是的-您说过了,这是多余的,您一次调谐就忘了,但是我们的双手不是无聊的,因此要收费,我将在后面讨论。

在用于不同设备的应用程序中,可以制作选项卡,并在其下方显示与特定设备相关的数据和图形。


图8.具有几个选项卡的应用程序照片。

PS:链接到同一主题的文章:

ESP的数据采集系统。 第一部分二氧化碳

感谢您的关注!

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN411537/


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