Αισθητήρας υγρασίας IoT: 12 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:33

Wantedθελα έναν αισθητήρα υγρασίας που θα με ενημέρωνε όταν τα φυτά εσωτερικού χώρου χρειάζονταν νερό. Wantedθελα κάτι που θα μπορούσα να χρησιμοποιήσω για την έναρξη των σπόρων και για ώριμα φυτά εσωτερικού χώρου. Πάντα με προβληματίζει ότι είτε τα ξεπλένω είτε τα βάζω κάτω.

Έχω περάσει λίγο χρόνο δουλεύοντας σε λογισμικό IoT για συσκευές Arduino, χρησιμοποιώντας λογισμικό άλλων ανθρώπων είχα μια πολύ καλή ιδέα για τις απαιτήσεις για τη δική μου.

1. Wantedθελα κάτι που θα μπορούσα να αναβοσβήνω σε πολλές συσκευές και να διαμορφώνω μέσω wifi. Δεν ήθελα να χρειάζεται να αλλάζω ένα αρχείο ρυθμίσεων κάθε φορά που ανεβάζω σε μια νέα συσκευή. Επίσης, δεν ήθελα να χρειαστεί να βάλω διαπιστευτήρια ή άλλες λεπτομέρειες στον κώδικα, καθώς πάντα σκόπευα να μοιραστώ αυτόν τον κώδικα.
2. Wantedθελα επίσης ένα αρκετά σταθερό πλαίσιο λογισμικού που θα μπορούσα να προσαρμόσω για μελλοντικά έργα. Αυτός είναι ένας αισθητήρας υγρασίας. Μπορεί να φτιάξω έναν αισθητήρα κίνησης/φωτός/ήχου/δόνησης/κλίσης και ήθελα να μπορώ να χρησιμοποιήσω το ίδιο λογισμικό για αυτό.
3. Τέλος ήθελα να τροφοδοτείται από μπαταρία και ως εκ τούτου ήθελα να διαρκέσει πολύ. Πέρασα λίγο χρόνο για να βρω τη λειτουργία Deep Sleep όπου η συσκευή θα περνά τον περισσότερο χρόνο σε αδρανή κατάσταση.

Προμήθειες

Wemos D1 Mini

Αισθητήρας χωρητικότητας υγρασίας

Μπαταρία 18650

Θετικοί και αρνητικοί σύνδεσμοι μπαταρίας

Διακόπτες διαφάνειας

Η πρόσβαση σε έναν 3D εκτυπωτή είναι επίσης πολύ σημαντική, αν και θα μπορούσατε να βρείτε άλλους τρόπους για να συνδέσετε και να στεγάσετε τα εξαρτήματα.

Εδώ είναι ένας σύνδεσμος για την ανάρτησή μου στο Thingiverse με όλα τα μοντέλα που δημιούργησα.

Βήμα 1: Αποκτήστε το Λογισμικό

Δημοσίευσα το λογισμικό μου στο GITHUB. Είναι χτισμένο χρησιμοποιώντας το PlatformIO

1. Ακολουθήστε τις οδηγίες στον ιστότοπο του PlatformIO για να εγκαταστήσετε το VSCode και το PlatformIO
2. Κατεβάστε το υλικολογισμικό από το repo μου GITHUB. Κάντε κλικ στην επιλογή Κλωνοποίηση ή κάντε λήψη και Λήψη ZIP
3. Εξαγάγετε και ανοίξτε το φάκελο στο VSCode
4. Συνδέστε το Wemos D1 στον υπολογιστή σας μέσω micro USB
5. Στο VSCode κάντε κλικ στο εξωγήινο για να ανοίξετε τον πίνακα PlatformIO
6. Κάντε κλικ στην επιλογή Δημιουργία και μεταφόρτωση για να ανεβάσετε το υλικολογισμικό στον πίνακα Wemos

Βήμα 2: Ρυθμίστε ένα έργο Blynk για να μιλήσετε με τον αισθητήρα σας

Επικεντρώθηκα σε δύο τύπους υπηρεσιών MQTT και Blynk, είτε είναι προαιρετικές.

Το Blynk είναι μια εύχρηστη και φθηνή πλατφόρμα IOT. Μπορείτε να δημιουργήσετε εφαρμογές κυρίως χρησιμοποιώντας τις πιστώσεις στοιχείων που λαμβάνετε δωρεάν. Εάν εξαντληθούν οι πιστώσεις, μπορείτε να αγοράσετε περισσότερα χρησιμοποιώντας αγορές εφαρμογών.

1. Εγκαταστήστε την εφαρμογή Blynk στο τηλέφωνό σας
2. Δημιουργία λογαριασμού
3. Δημιουργήστε ένα νέο νέο έργο
4. Δώστε του ένα όνομα και επιλέξτε Wemos D1 ως συσκευή
5. Πάρτε το κλειδί Blynk από το email σας, αυτό θα χρησιμοποιηθεί για τη διαμόρφωση της συσκευής αργότερα
6. Προχωρήστε και πατήστε οπουδήποτε στον πίνακα ελέγχου του έργου σας για να προσθέσετε ένα στοιχείο
7. Επιλέξτε την οθόνη LCD προς το παρόν, αλλά μπορείτε να την αλλάξετε για ένα γράφημα ή άλλα στοιχεία αργότερα. Το Blynk σάς επιτρέπει να ανακυκλώνετε στοιχεία, ώστε να μην ανησυχείτε για τη σπατάλη πίστωσης
8. Πατήστε στην οθόνη LCD και ρυθμίστε τις ακίδες. Το υλικολογισμικό χρησιμοποιεί δύο εικονικές ακίδες. Δεν έχει σημασία ποια χρησιμοποιείτε αρκεί να χρησιμοποιείτε το ίδιο στην εφαρμογή σας με το υλικολογισμικό σας αργότερα

Βήμα 3: Ρύθμιση υπηρεσίας MQTT (Home Assistant)

Χρησιμοποιώ ήδη το Home Assistant για τον αυτοματισμό του σπιτιού μου και σχεδιάζω να ρυθμίσω ειδοποιήσεις είτε για ένα εργοστάσιο που έχει στεγνώσει είτε για έναν αισθητήρα που σταμάτησε να αναφέρει (η μπαταρία τελείωσε).

Μπορείτε να βρείτε πληροφορίες για να ρυθμίσετε το HA εάν θέλετε ή μπορείτε απλά να ρυθμίσετε μια υπηρεσία Mosquitto για MQTT.

Σε κάθε περίπτωση θα θέλετε να γνωρίζετε τη διεύθυνση IP, το αναγνωριστικό χρήστη και τον κωδικό πρόσβασής σας.

Εάν χρησιμοποιείτε Home Assistant θα ρυθμίσετε έναν αισθητήρα στην πλατφόρμα MQTT αλλά θα χρειαστείτε το chipid. Το υλικολογισμικό θα δημοσιεύσει ένα μήνυμα με το θέμα [αναγνωριστικό τσιπ]/υγρασία με την τιμή της ένδειξης υγρασίας

Ακολουθεί ένα δείγμα διαμόρφωσης αισθητήρα για το Home Assistant

state_topic: "ESP6e4bac/υγρασία/"

device_class: υγρασία

Βήμα 4: Διαμορφώστε το υλικολογισμικό

1. Όταν ο πίνακας επανεκκινηθεί Θα ξεκινήσει ένα σημείο πρόσβασης wifi WifiMoisture
2. Συνδεθείτε με αυτό χρησιμοποιώντας το τηλέφωνο ή τον υπολογιστή σας
3. Ανοίξτε ένα πρόγραμμα περιήγησης και μεταβείτε στο 192.168.4.1
4. Θα δείτε μια φόρμα ιστού
5. Προσθέστε τα διαπιστευτήριά σας wifi.
6. Μπορείτε να ορίσετε το διάστημα ύπνου σε λεπτά, αλλά σας συμβουλεύω να το αφήσετε στην προεπιλογή (το μέγιστο για τη συσκευή σας)
7. Προσθέστε το κλειδί Blynk και/ή τις ρυθμίσεις MQTT
8. Πατήστε υποβολή

Μπορείτε να εισαγάγετε κλειδιά Blynk ή / και διαπιστευτήρια MQTT ανάλογα με τον τρόπο που θέλετε να παρακολουθείτε την υγρασία. Θα πρέπει να λειτουργεί και με τα δύο, αλλά σκοπεύω να χρησιμοποιήσω και τα δύο.

Χρησιμοποιώ το Home Assistant για τον αυτοματισμό του σπιτιού μου και θα δημιουργήσω μια ειδοποίηση με βάση το MQTT, αλλά χρησιμοποιώ επίσης ένα γράφημα στο Blynk για να παρακολουθώ τα πράγματα σε πραγματικό χρόνο.

Θα σας συνιστούσα να κάνετε αυτήν τη διαμόρφωση με τη συσκευή Wemos που είναι ακόμα συνδεδεμένη στον υπολογιστή σας και ενώ εκτελείτε τη σειριακή οθόνη. Εάν πληκτρολογήσατε κάτι λάθος ή έχετε άλλα προβλήματα, θα χρειαστείτε τη σειριακή έξοδο για διάγνωση.

Βήμα 5: Εκτύπωση εξαρτημάτων

Μεταβείτε στην ανάρτησή μου στο Thingiverse, αποκτήστε τα μέρη και εκτυπώστε το τελευταίο (v2 κατά τη στιγμή της γραφής).

Τίποτα δεν πρέπει να απαιτεί υποστήριξη, αλλά βεβαιωθείτε ότι τα ανοίγματα είναι στραμμένα προς τα πάνω, ώστε να μην έχετε μεγάλες προεξοχές.

Βήμα 6: Συνδέστε τα πάντα

Θα θελήσετε να συνδέσετε τα πάντα πριν να τα τοποθετήσετε στο κουτί, αλλά υπάρχουν μερικά τυπωμένα κομμάτια που πρέπει να συναρμολογήσετε κατά τη διάρκεια της καλωδίωσης. Θα κάνουμε αυτό ένα βήμα τη φορά

Βήμα 7: Ξεκινήστε με την μπαταρία

Το συγκρότημα μπαταρίας είναι κατασκευασμένο από τη θήκη εκτύπωσης, έναν θετικό και αρνητικό σύνδεσμο, δύο μαύρα καλώδια και ένα κόκκινο.

Αφού εκτυπώσετε τη θήκη της μπαταρίας, τοποθετήστε τους θετικούς και αρνητικούς συνδέσμους στα δύο άκρα με τη γλωττίδα να βγαίνει προς τα κάτω.

Αναποδογυρίστε τη θήκη της μπαταρίας, διπλώστε τις γλωττίδες έξω και προσθέστε μια κόλλα συγκόλλησης σε αυτές

Περιστρέψτε τα άκρα των δύο μαύρων καλωδίων και κολλήστε τα με κόλλα

Κονσίστε το άκρο του κόκκινου σύρματος με κόλλα

Στη συνέχεια κολλήστε τα μαύρα καλώδια στον αρνητικό σύνδεσμο (αυτό με το ελατήριο) και το κόκκινο σύρμα στο θετικό βύσμα.

Τέλος, διπλώστε τις γλωττίδες για να κάτσετε ίσια στο πλάι της θήκης της μπαταρίας.

Βήμα 8: Συναρμολογήστε το διακόπτη

Αυτό το υλικολογισμικό προορίζεται να αξιοποιήσει στο έπακρο την μπαταρία χρησιμοποιώντας τα τσιπ Deep Sleep mode.

Η συσκευή ξυπνά παίρνει και δημοσιεύει μια ανάγνωση και μετά ξανακοιμάται. Για να ξυπνήσει το τσιπ υπάρχει μια σύνδεση μεταξύ D0 και RST.

Χρησιμοποίησα την απουσία αυτής της σύνδεσης για να πω στη συσκευή ότι θέλετε να την (επανα) ρυθμίσετε. Την πρώτη φορά που ξεκινήσατε τη συσκευή, μπήκε σε λειτουργία διαμόρφωσης, επειδή δεν είχε ήδη αποθηκευτεί μια διαμόρφωση. Τώρα που το κάνει, αν ποτέ θέλατε να αλλάξετε αυτήν τη διαμόρφωση, γυρίστε το διακόπτη και είτε κάντε κύκλο τροφοδοσίας είτε πατήστε τον πείρο επαναφοράς.

Διαπίστωσα επίσης ότι μερικές φορές χρειαζόταν να αποσυνδέσω τη σύνδεση D0-RST για να αναβοσβήνω μια νέα έκδοση του υλικολογισμικού. Ο διακόπτης λειτουργεί και για αυτό.

Η καλωδίωση του διακόπτη είναι απλή, ένας αγωγός από τη μία πλευρά στον πείρο RST και ο κεντρικός αγωγός στον πείρο D0. Πριν από τη συγκόλληση, σύρετε το τυπωμένο μπλοκ διακοπτών στον διακόπτη.

Βήμα 9: Συγκολλήστε τις υπόλοιπες συνδέσεις

Τώρα που το συγκρότημα της μπαταρίας και το μπλοκ διακόπτη έχουν συνδεθεί, ήρθε η ώρα να συνδέσετε όλες τις άλλες συνδέσεις.

1. Συγκολλήστε το κόκκινο καλώδιο από την μπαταρία στον ακροδέκτη 3,5v στο Wemos
2. Συγκολλήστε ένα από τα μαύρα καλώδια από την μπαταρία στον πείρο γείωσης στο Wemos
3. Συγκολλήστε ένα σύρμα με τα δύο άκρα απογυμνωμένα στον πείρο Α0. Θα το συνδέσουμε με το κίτρινο καλώδιο στον αισθητήρα
4. Συγκολλήστε ένα κόκκινο σύρμα με τα δύο άκρα απογυμνωμένα στον πείρο D1 στο Wemos. Αυτό θα γίνει Υ HIGHΗΛΟ από το υλικολογισμικό για να τροφοδοτήσει τον αισθητήρα

Εναλλακτικά, μπορείτε να κόψετε τη γυναικεία κεφαλίδα από τον αισθητήρα και να την κολλήσετε απευθείας στο Wemos. Δεν το έκανα αυτό, αλλά δεν υπάρχει τίποτα κακό σε αυτό, αρκεί να μην σχεδιάσετε να το χωρίσετε αργότερα.

Βήμα 10: Βάλτε τα πάντα στο κουτί

Προσπάθησα να κάνω όλα να ταιριάζουν άνετα, αλλά να μην παίρνουν υπερβολική δύναμη, αλλά κάθε εκτύπωση είναι λίγο διαφορετική.

1. Εισαγάγετε το Wemos. σπρώξτε πρώτα το τέλος του usb. Φροντίστε να ευθυγραμμιστεί όμορφα. Εάν δεν το έχετε σωστά στη γωνία, τότε το πίσω μέρος δεν θα μπει εύκολα.
2. Στη συνέχεια, τοποθετήστε τον αισθητήρα. Με την καλωδίωση ήδη συνδεδεμένη, σύρετέ την υπό γωνία και όταν είναι στη σωστή θέση πιέστε την προς τα κάτω. Το κουτί πρέπει να συγκρατείται πάνω στο στήριγμα καλωδίωσης.
3. Στη συνέχεια, τοποθετήστε τη θήκη μπαταρίας στη θέση της. Σως χρειαστεί να λυγίσετε λίγο τους τοίχους του κουτιού. Αξιοποιήστε το γεγονός ότι η μία πλευρά της είναι ανοιχτή (ενδέχεται να ανοίξουν και οι δύο πλευρές στην επόμενη αναθεώρηση). Βρείτε τα δύο κυκλικά μαξιλάρια στο κάτω μέρος του κουτιού και πιέστε τη θήκη της μπαταρίας επάνω τους.
4. Τέλος, τοποθετήστε το διακόπτη στη θέση του από το εσωτερικό του κουτιού. Βιδώστε τις δύο βίδες 1,7mm x 8mm από έξω φροντίζοντας να ασκήσετε κάποια πίεση στο τυπωμένο μπλοκ διακοπτών. Οι βίδες πρέπει να πιάσουν το τυπωμένο μπλοκ, αλλά να θυμάστε ότι τα τυπωμένα μέρη είναι μαλακά και οι βίδες θα απογυμνώσουν τις τρύπες εύκολα.

Μόλις όλα είναι στο κουτί, αφιερώστε λίγα λεπτά για να οργανώσετε τα καλώδια. Μπορεί να μπορείτε να τα σύρετε δίπλα στη θήκη της μπαταρίας, αλλά ανάλογα με το καλώδιό σας που μπορεί να προκαλέσει την εξάπλωση των πλευρών.

Βήμα 11: Δυναμώστε το και κάντε τις πρώτες σας αναγνώσεις

Τέλος, βεβαιωθείτε ότι ο διακόπτης είναι αναποδογυρισμένος για να συνδέσει τις ακίδες D0 και RST και να τοποθετήσετε μια μπαταρία.

βάλτε το καπάκι και βιδώστε τις 6 βίδες για να το κρατήσετε στη θέση του (ή μην το καπάκι μπορεί να κρατηθεί μόνο με τριβή).

Η συσκευή θα πρέπει να διαβάσει αμέσως, να κοιμηθεί για τον καθορισμένο χρόνο και, στη συνέχεια, να πάρει άλλη.

Τώρα που το έχετε σε λειτουργία, μπορείτε να ρυθμίσετε ένα γράφημα στο Blynk, να ρυθμίσετε μια ειδοποίηση στο HomeAssistant ή οποιαδήποτε άλλη ποικιλία για να παρακολουθείτε την υγρασία και να διατηρείτε τα φυτά σας ζωντανά.

Βήμα 12: Επόμενες επαναλήψεις

Στο μέλλον πιθανότατα θα ενημερώσω το λογισμικό MQTT για να πω περισσότερα από την απλή ανάγνωση. Μία από τις καρφίτσες του blynk δημοσιεύει μια ερμηνεία, οπότε τουλάχιστον θέλω να το προσθέσω στο MQTT. Πρέπει επίσης να συμπεριλάβω το τελευταίο

Σκοπεύω επίσης να προσθέσω το εύρος ανάγνωσης στη σελίδα ρυθμίσεων ή να δημιουργήσω μια λειτουργία βαθμονόμησης. Η ιδέα θα ήταν να χρησιμοποιήσετε τη σελίδα διαμόρφωσης για να τη θέσετε σε λειτουργία βαθμονόμησης. Στη συνέχεια, χρειάζονται πολλές αναγνώσεις διαδοχικά, διατηρώντας το υψηλότερο ως "Ξηρό" και το χαμηλότερο ως "Υγρό".

Πιστεύω επίσης ότι μπορώ να κάνω τη συσκευή μικρότερη χρησιμοποιώντας μικρότερη μπαταρία ή στοιβάζοντας μερικά από τα μέρη. Υπάρχει πάντα δουλειά να γίνει στο μοντέλο.

Τέλος, υπάρχουν και άλλες πλακέτες εκτός από το Wemos D1 Mini που έχουν ενσωματωμένη θήκη μπαταρίας ή/και φορτιστή. Η χρήση αυτών μπορεί να εξοικονομήσει χώρο και να με εμποδίσει να ανοίξω τη θήκη αργότερα.