Komfortfigyelő érzékelő állomás építése: 10 lépés (képekkel)

Ez az instructable egy úgynevezett ún CoMoS kényelmi megfigyelő állomás, a környezeti feltételekhez tartozó kombinált érzékelő eszköz, amelyet a TUK, a Technische Universität Kaiserslautern, Németország épített környezetvédelmi osztályán fejlesztettek ki.

A CoMoS ESP32 vezérlőt és érzékelőket használ levegő hőmérséklet és relatív páratartalom (Si7021), levegő sebessége (szélérzékelő fordulatszám C a modern eszköz által), és földgömb hőmérséklete (DS18B20 fekete izzóban), mindegyik kompakt, könnyen felépíthető tokban, amely vizuális visszajelzést ad egy LED kijelzőn (WS2812B). Emellett egy megvilágítás érzékelő (BH1750) a helyi vizuális állapot elemzéséhez. Minden érzékelő adatot periodikusan elolvasnak és Wi-Fi-n keresztül küldünk egy adatbázis-kiszolgálóra, ahonnan felhasználható a felügyelethez és a vezérléshez.

Ennek a fejlődésnek a motivációja az, hogy alacsony költségű, mégis nagyon hatékony alternatívát kapjon a laboratóriumi érzékelő eszközökhöz, amelyek jellemzően 3000 € feletti áron vannak. Ezzel ellentétben a CoMoS hardvereket használ, amelyek összértéke körülbelül 50 €, és ezért az (irodai) épületekben átfogóan felhasználható az egyéni termikus és vizuális állapotok valós idejű meghatározására minden egyes munkahelyen vagy épületszakaszon.

További információ a kutatásról és a kapcsolódó munkáról a tanszéken, a hivatalos Living Lab intelligens irodaterületén, vagy közvetlenül a LinkedIn-en keresztül léphet kapcsolatba a megfelelő szerzővel. A szerzők minden kapcsolatfelvétele a felsorolható végén található.

Strukturális megjegyzés: Ez az útmutató leírja a CoMoS eredeti beállítását, de információkat és utasításokat is tartalmaz néhány variáció nemrégiben kifejlesztettük: az eredeti, standard alkatrészekből épített eset mellett a 3D nyomtatott opció. És az eredeti, adatbázis-kiszolgáló kapcsolattal rendelkező eszköz mellett van egy alternatíva önálló verzió SD-kártya tárolóval, integrált WIFi hozzáférési ponttal és egy fantasztikus mobilalkalmazással az érzékelők megjelenítésének megjelenítéséhez. Kérjük, ellenőrizze a megfelelő fejezetekben és a önálló opció az utolsó fejezetben.

Személyes megjegyzés: Ez a szerző elsőként tanítható, és egy igen részletes és összetett beállítást foglal magában. Kérjük, ne habozzon kapcsolatba lépni ezen az oldalon található megjegyzések részben, e-mailben vagy LinkedIn-en keresztül, ha bármilyen részlet vagy információ hiányzik a lépések során.

kellékek:

1. lépés: Háttér - Termikus és vizuális kényelem

Termikus és vizuális kényelem egyre fontosabb témává váltak, különösen irodai és munkahelyi környezetben, de a lakossági szektorban is. Ezen a területen a fő kihívás az, hogy az egyének hőérzékelése gyakran széles tartományban változik. Egy személy melegben érezheti magát egy bizonyos termikus állapotban, míg egy másik személy hidegnek érzi magát. Ez azért van, mert a egyedi hőérzékelés számos tényező befolyásolja, beleértve a levegő hőmérsékletének fizikai tényezőit, a relatív páratartalmat, a levegő sebességét és a környező felületek sugárzási hőmérsékletét. De a ruházat, az anyagcsere-aktivitás és az életkor, a nem, a testtömeg és egyebek egy része is befolyásolja a hőérzékelést.

Bár az egyes tényezők továbbra is bizonytalanságok maradnak a fűtés és a hűtés szabályozásában, a fizikai tényezőket pontosan az érzékelő eszközök határozzák meg. A levegő hőmérséklete, a relatív páratartalom, a levegő sebessége és a földgömb hőmérséklete mérhető és használható közvetlenül az épület vezérléséhez. Továbbá, részletesebb megközelítésben felhasználhatóak az ún PMV-index, ahol a PMV a Predicted Mean Vote. Azt írja le, hogy az emberek átlagosan mennyire értékelik a hőérzetüket adott környezeti körülmények között. A PMV -3 (hideg) és +3 (forró) értékeket vehet fel, a 0 pedig semleges állapot.

Miért említjük meg ezt a PMV-dolgot? Nos, mivel a személyes kényelem területén egy általánosan használt index, amely minőségi kritériumként szolgálhat egy épület termikus helyzetére. A CoMoS-rel pedig a PMV-számításhoz szükséges összes környezeti paraméter mérhető.

Ha érdekli, többet megtudhat a termikus kényelemről, a földgömb és az átlagos sugárzási hőmérséklet kontextusáról, a PMV-indexről és a végrehajtó ASHRAE-szabványról:

Wikipedia: Thermal Comfort

ISO 7726 A termikus környezet ergonómia

ASHRAE NPO

By the way: Vannak hosszú, de rengeteg újonnan kifejlesztett szerkentyű a személyre szabott környezet egyedi termikus és vizuális kényelmet biztosít. A kis asztali rajongók egy jól ismert példa. Ugyanakkor a lábfűtők, a fűtött és szellőztetett székek, illetve az IR-sugárzáshoz és hűtéshez szükséges irodai válaszfalak fejlesztése vagy a piacon már elérhető. Mindezek a technológiák befolyásolják a helyi termikus állapotot, például egy munkahelyen, és a helyi szenzoradatok alapján is automatikusan vezérelhetők, amint az a lépésben látható.

További információ a személyre szabott környezet moduljairól és a folyamatban lévő kutatásról a következő címen érhető el:

Living Lab okos irodaterület: személyre szabott környezet

Kaliforniai Egyetem, Berkeley

ZEN jelentés a hűtőberendezések személyes fűtéséről PDF

Wollongongi SBRC Egyetem

2. lépés: Rendszerrendszer

A fejlesztési folyamat egyik fő célja az a drótnélküli, kompakt, és olcsó érzékelő eszköz legalább tíz egyedi munkahely belső környezetének mérésére egy adott nyitott irodaterületen. Ezért az állomás ESP32-WROOM-32-et használ a fedélzeti WiFi-csatlakozással, és sokféle csatlakozótűvel és támogatott busztípusokkal rendelkezik mindenféle érzékelő számára. Az érzékelőállomások külön IoT-WiFi-t használnak, és az adatbázis-kiszolgálón futó PHP-parancsfájlon keresztül adják le az adatokat az MariaDB adatbázisba. Opcionálisan könnyen használható Grafana vizuális kimenet is telepíthető.

A fenti séma az összes perifériás komponens elrendezését mutatja a rendszerbeállítás áttekintésében, de ez az instructable maga az érzékelőállomásra összpontosít. Természetesen a PHP fájl és az SQL kapcsolat leírása később is szerepel, hogy minden szükséges információt megadhasson a CoMoS létrehozásához, összekapcsolásához és használatához.

Jegyzet: ennek az útmutatónak a végén megtalálhatja a CoMoS alternatív önálló verziójának SD-kártya tárolóval, belső WiFi hozzáférési ponttal és mobileszközökhöz való webes alkalmazásával kapcsolatos utasításokat.

3. lépés: Ellátási lista

Elektronika

Érzékelők és vezérlő, a képen látható módon:

• ESP32-WROOM-32 mikrokontroller (espressif.com) A
• Si7021 vagy GY21 hőmérséklet és páratartalom érzékelő (adafruit.com) B
• DS18B20 + hőmérséklet-érzékelő (adafruit.com) C
• Rev C. légsebesség érzékelő (moderndevice.com) D
• WS2812B 5050 állapotjelző LED (adafruit.com) E
• BH1750 megvilágítási érzékelő (amazon.de) F

További elektromos alkatrészek:

• 4,7 k húzóellenállás (adafruit.com)
• 0,14 mm² (vagy hasonló) standard vezeték (adafruit.com)
• 2x Wago kompakt csatlakozó csatlakozók (wago.com)
• Micro USB kábel (sparkfun.com)

Case alkatrészek
(További részletek az alábbi részekről és méretekről találhatók. Ha rendelkezik egy 3D-s nyomtatóval, akkor csak asztaliteniszlabda szükséges. Ugrás a következő lépésre, és az 5. lépésben keresse meg a nyomtatáshoz szükséges összes információt és fájlt.)

• Akril lemez kerek 50x4 mm 1
• Acéllemez kerek 40x10 mm 2
• Akril cső 50x5x140 mm 3
• Akril lemez kerek 40x5 mm 4
• Akril cső 12x2x50 mm 5
• Asztalitenisz 6

Vegyes

• Fehér festékpermet
• Fekete matt festék spray
• Néhány szalag
• Egy kis szigetelő gyapjú, pamut pad, vagy valami hasonló

Eszközök

• Villanyfúró
• 8 mm-es lopásfúró
• 6 mm-es fa / műanyag fúró
• 12 mm-es fa / műanyag fúró
• Vékony kézfűrész
• Csiszolópapír
• Drótvágó fogó
• Vezetékeltávolító
• Forrasztópáka és ón
• Erő-ragasztó vagy forró ragasztó pisztoly

Szoftver és könyvtárak
(A számok azt jelzik, hogy a könyvtári verziókat használtuk és teszteltük. Az újabb könyvtáraknak is működniük kell, de néha bizonyos problémákkal szembesültünk különböző / újabb verziók próbálkozásakor.)

• Arduino IDE (1.8.5)
• ESP32 Core könyvtár
• BH1750FVI könyvtár
• Adafruit_Si7021 könyvtár (1.0.1)
• Adafruit_NeoPixel könyvtár (1.1.6)
• DallasTemperature könyvtár (3.7.9)
• OneWire könyvtár (2.3.3)

4. lépés: esettervezés és kivitelezés - 1. lehetőség

A CoMoS kialakítása vékony, függőleges burkolattal rendelkezik, a legtöbb érzékelőt a felső részre szerelték fel, csak a hőmérséklet és a páratartalom érzékelő az alsó részén. A érzékelő pozíciók és a megállapodások a mért változók egyedi követelményeit követik:

• A Si7021 hőmérséklet és páratartalom érzékelő a házon kívül van felszerelve, közel az aljához, hogy lehetővé tegye a levegő szabad áramlását az érzékelő körül, és minimálisra csökkenti a mikrokontroller által a doboz belsejében keletkező hulladékhő hatását.
• A BH1750 megvilágítási érzékelő a burkolat sík tetejére van felszerelve, hogy megmérjék a vízszintes felületen a megvilágítást, ahogy azt a munkahelyi megvilágítás közös szabványai előírják.
• A Rev. C szélérzékelő a ház tetejére is szerelhető, az elektronikája a dobozban van elrejtve, de a fogak, amelyek a tényleges hőmérővel és hőmérséklet-érzékelővel vannak ellátva, a felső levegőnek vannak kitéve.
• A DS18B20 hőmérséklet szenzor az állomás tetejére van felszerelve, egy fekete festett asztali teniszlabda belsejében. A tetején lévő pozíció szükséges ahhoz, hogy minimálisra csökkentsük a látó tényezőket, és ezáltal az érzékelőállomás sugárzási hatását a globe hőmérséklet mérésére.

További források az átlagos sugárzási hőmérsékletre és a fekete asztali teniszlabdák használatára, mint a globe hőmérséklet érzékelők:

Wang, Shang & Li, Yuguo. (2015). Akril és rézgömb hőmérők alkalmassága szabadtéri szabadtéri beállításokra. Épület és környezet. 89. 10.1016 / j.buildenv.2015.03.002.

de Kedves, Richard. (1987). Ping-pong globe hőmérők az átlagos sugárzási hőmérséklethez. H & Eng.,. 60. 10-12.

Az eset egyszerű, úgy, hogy a gyártási idő és az erőfeszítés a lehető legkisebb legyen. Könnyen lehet standard alkatrészekből épült és csak néhány egyszerű eszközzel és készséggel. VagyAzoknak a szerencséseknek, akiknek 3D-nyomtatót kell szolgáltatniuk, minden esetrész lehet 3D nyomtatású is. Az eset nyomtatásához a lépés többi része kihagyható, és az összes szükséges fájl és utasítás megtalálható a következő lépésben.

A építés standard alkatrészekbőla legtöbb mérethez illeszkedő méreteket választanak ki:

• A főtest egy 50 mm-es külső átmérőjű, 5 mm falvastagságú és 140 mm magasságú akril (PMMA) cső.
• A alsó lemezAz állapotjelző LED fényvezetője egy 50 mm átmérőjű és 4 mm vastagságú akril kerek lap.
• A acél kör 40 mm átmérőjű és 10 mm vastagságú, az alsó lemez tetején súlyként van elhelyezve, és a fő testcső alsó végébe illeszkedik, hogy megakadályozzák az állomás felborulását és az alsó lemez helyben tartását.
• A felső lemez a fő testcsőbe is illeszkedik. PMMA-ból készült, 40 mm átmérőjű és 5 mm vastagságú.
• Végül a felső csőcső a PMMA is, amelynek külső átmérője 10 mm, falvastagsága 2 mm, hossza 50 mm.

A gyártási és összeszerelési folyamat egyszerű, néhánytól kezdve lyukak fúráshoz. Az acélkörnek 8 mm-es folyamatos lyukra van szüksége, hogy illeszkedjen a LED-hez és a kábelekhez. A fő testcsőnek körülbelül 6 mm-es lyukra van szüksége, kábel-átvezetőként az USB- és érzékelőkábelekhez, valamint szellőzőnyílásokként. A lyukak száma és helyzete az Ön igényei szerint változtatható. A fejlesztők választása hat lyuk a hátoldalon, közel a felső és az alsó részhez, és kettő az elülső oldalon, egy felső, egy alsó ismét a referenciaként.

A felső lemez a legnehezebb része. A középső, egyenes és folytonos 12 mm-es egészre van szükség, hogy illeszkedjen a felső felszálló csőhöz, egy másik, középen elhelyezett 6 mm-es lyukhoz, hogy illeszkedjen a megvilágítási érzékelő kábeléhez, és egy vékony rés, amelynek szélessége kb. érzékelő. Nézze meg a képeket referenciaként. Végül az asztali teniszlabdának szüksége van egy 6 mm-es egészre is, hogy illeszkedjen a világhőmérséklet-érzékelőhöz és a kábelhez.

A következő lépésben minden PMMA-alkatrésznek az alsó lemez kivételével kell lennie spray festett, a hivatkozás fehér. Az asztali teniszlabdát matt fekete színnel kell festeni annak becsült termikus és optikai tulajdonságainak megállapításához.

Az acélkör ragasztott középre és lapos az alsó lemezre. A felső felszálló cső a felső lemez 12 mm-es lyukába van ragasztva. Az asztali teniszlabda fel van ragasztva a felszállócső felső végére, és a lyuk megfelel a felszálló cső belső nyílásának, így a hőmérsékletérzékelő és a kábel behelyezhető a labdaba a felszállócsövön keresztül.

Ezzel a lépéssel az ügy minden része készen áll az összeszerelésre. Ha túlságosan feszes, illeszkedjen egy kicsit, ha túl laza, adjunk hozzá egy vékony réteg szalagot.

5. lépés: esettervezés és kivitelezés - 2. lehetőség

Míg a CoMoS-ügy építésének 1. lehetősége még mindig gyors és egyszerű, hagyja, hogy a 3d nyomtató talán még könnyebb lenne a munka. Ehhez az opcióhoz az ügyet három részre, felső, burkolatra és alsó részre osztják, hogy lehetővé tegye a könnyű bekötést és szerelést a következő lépésben leírtak szerint.

A nyomtató beállításairól szóló fájlokat és további információkat a Thingiverse tartalmazza:

CoMoS fájlok a Thingiverse-en

A használati utasításokat követve fehér szál a felső és a burkolat teste nagyon ajánlott. Ez megakadályozza, hogy az eset túlságosan felmelegedjen a napfényben és elkerülje a hamis méréseket. Ttiszta filamentum az alsó résznél a LED-es jelzőfény megvilágításának engedélyezése szükséges.

Az 1. opció egy másik változata az, hogy a fémkör hiányzik.Annak érdekében, hogy megakadályozzák a CoMoS felborulását, minden olyan súlyt, mint a golyócsapágyat vagy egy fémlemez csomót kell elhelyezni az átlátszó alsó részen. Úgy tervezték, hogy a széle köré illeszkedjen és bizonyos súlyt tartson. Alternatív megoldásként a CoMoS-t kétoldalas szalag segítségével lehet a telepítés helyére ragasztani.

Jegyzet: A Thingiverse mappa olyan fájlokat tartalmaz, amelyek egy micro SD kártyaolvasó tokhoz tartoznak, amely a CoMoS tokhoz csatlakoztatható. Ez az eset választható, és az önálló változat része, amely az említett utasíthatatlan utolsó lépésében szerepel.

6. lépés: Huzalozás és szerelés

Az ESP, az érzékelők, a LED és az USB kábel az forrasztott és ennek a lépésnek a vázlatos áramkörének megfelelően van csatlakoztatva. A PIN-hozzárendelés a később leírt példakódnak megfelelő:

• 14 - Reset bridge (EN) - szürke
• 17 - WS2811 (LED) - zöld
• 18 - DS18B20 + húzóellenállás
• 19 - DS18B20 + (egy vezeték) - lila
• 21 - BH1750 és SI7021 (SDA) - kék
• 22 - BH1750 és SI7021 (SCL) - sárga
• 25 - BH1750 (V-in) - barna
• 26 - SI7021 (V-in) - barna
• 27 - DS18B20 + (V-in) - barna
• 34 - Szélérzékelő (TMP) - cián
• 35 - Szélérzékelő (RV) - narancs
• VIN - USB kábel (+ 5V) - piros
• GND - USB kábel (GND) - fekete

A Si7021, BH1750 és DS18B20 + érzékelők az ESP32 IO-pólusán keresztül működnek. Ez azért lehetséges, mert max. Áramfelvétele az ESP maximális áramellátása alatt van, és ahhoz, hogy érzékelők kommunikációs hibái esetén áramellátást lehessen leállítani, szükséges az érzékelők visszaállítása. További információkért lásd az ESP-kódot és a megjegyzéseket.

A Si7021 és BH1750 érzékelők ugyanazok, mint a USB kábel, a forrasztást a már elhelyezett kábelek segítségével a forrasztócső lyukakon kell forrasztani, hogy a következő lépésben lehessen összeszerelni. A WAGO kompakt csatoló csatlakozók az eszközök csatlakoztatására szolgálnak az USB kábel segítségével. Mindegyik 5 V DC tápellátással rendelkezik USB-vel, ami az ESP32 logikai szintjével működik 3,3 V-nál. Opcionálisan a mikro-USB-kábel adatcsapjait újra csatlakoztathatjuk a mikro-USB-csatlakozóhoz és csatlakoztathatjuk az ESP mikro-USB-hez a bemenet és az adatcsatlakozás, hogy a kódot az ESP32-hez továbbítsa, miközben az ügyet bezárják. Más esetekben, ha az ábrán látható módon van csatlakoztatva, egy másik, intakt mikro USB-kábelre van szükség ahhoz, hogy a kódot az ESP-hez először áthelyezhessék az eset összeszerelése előtt.

A Si7021 hőmérséklet érzékelő a ház hátoldalához van ragasztva, közel az aljához. Nagyon fontos, hogy ezt az érzékelőt az aljához közel hozzuk, hogy elkerülhető legyen a hőleadó hamis hőmérséklet-mérése. További információ az epilógussal kapcsolatban. A BH1750 megvilágítási érzékelő a felső lemezre van ragasztva, és a szélérzékelő be van illesztve és illeszkedik az ellenkező oldalon lévő résbe. Ha túlságosan elveszik, az érzékelő közepe körül egy kis szalag segít a helyén tartani. A DS18B20 hőmérséklet érzékelő az első teniszpályán keresztül az asztali teniszlabdába kerül, a végső helyzet a labda közepén. A felső kiemelő belső része elszigetelő gyapjúval van ellátva, és az alsó nyílás szalaggal vagy forró ragasztóval van lezárva, hogy megakadályozza a vezetőképes vagy konvektív hőátadást a világon. A VEZETTE az alsó lemez megvilágításához lefelé fordított acél kerek lyukba van rögzítve.

Minden vezeték, a csatlakozó csatlakozó és az ESP32 a főburkolatba kerül, és minden esetrész a végső szerelvénybe kerül.

7. lépés: Szoftver - ESP, PHP és MariaDB konfiguráció

Az ESP32 mikrokontroller lehet programozott a Arduino IDE és az Espressif által biztosított ESP32 alapkönyvtár. Rengeteg oktatóanyag áll rendelkezésre az ESPE kompatibilitásának IDE beállítására, például itt.

Miután létrehozta, a csatolt kód átkerül az ESP32-nek. A könnyebb megértés érdekében az egész megjegyzést fűzött, de néhány kulcsfontosságú jellemzője a következő:

• Van egy "felhasználói konfiguráció"szakasz elején, ahol az egyes változókat fel kell állítani, például WiFi azonosító és jelszó, adatbázis-kiszolgáló IP-je és a kívánt adat-olvasás és a küldés időtartama. Tartalmaz egy "nulla szélbeállítás" változót is, amely nulla szélsebesség-értékeket 0-ra állíthat be nem stabil áramellátás esetén.
• A kód átlagot tartalmaz kalibrációs tényezők a szerzők tíz meglévő érzékelőállomás kalibrálását határozzák meg. További információkért és az esetleges egyéni beállításért lásd az Epilógus lépést.
• A kód több részében különböző hibakezelés szerepel. Különösen az ESP32 vezérlőkön gyakran előforduló busz kommunikációs hibák hatékony észlelése és kezelése. További információért lásd az Epilogue lépést.
• Van egy LED színkimenet az érzékelőállomás aktuális állapotának és az esetleges hibák megjelenítéséhez. További információkért lásd az Eredmények lépést.

A csatolt PHP fájl telepítenie és hozzáférhetőnek kell lennie az adatbázis-kiszolgáló gyökérmappájában, a serverIP / sensor.php oldalon. A PHP fájlnevének és az adatkezelés tartalmának meg kell egyeznie az ESP hívási funkciókódjával, és a másik oldalon az adatbázis-olvasási adatok tárolásának lehetővé tétele érdekében meg kell egyeznie az adatbázis táblázat beállításával. A csatolt példakódok illeszkednek egymáshoz, de ha bizonyos változókat megváltoztatnak, akkor azokat a rendszerben módosítani kell. A PHP-fájl tartalmaz egy kiigazítási részt az elején, amelyben az egyéni beállításokat a rendszer környezetének megfelelően végzik, különösen adatbázis-felhasználónév és jelszó, és az adatbázis nevét.

A MariaDB vagy az SQL adatbázis ugyanazon a kiszolgálón van beállítva, az érzékelő állomáskódjában és a PHP szkriptben használt táblázatbeállítás szerint. A példakódban a MariaDB adatbázis neve "sensorstation" az "adatok" nevű táblával, amely 13 oszlopot tartalmaz UTCDate, ID, UID, Temp, Hum, Globe, Vel, VelMin, VelMax, MRT, Illum, IllumMin, és IllumMax.

A közvetlen adatbázis-megjelenítés opcióként a szerveren további grafana analitikai és felügyeleti platform is telepíthető. Ez nem a kulcsfontosságú jellemzője ennek a fejlesztésnek, ezért ebben az instructable-ban még nem ismertetjük tovább.

8. lépés: Eredmények - Adatolvasás és ellenőrzés

Minden bekötés, szerelés, programozás és környezetvédelmi beállítás elvégzése után az érzékelőállomás rendszeres időközönként adatokat küld az adatbázisnak. Míg a hajtás, több műveleti állapotok az alján látható VEZETTE szín:

• A rendszerindítás során a LED sárga színnel világít, jelezve a WiFi-hoz való csatlakozást.
• Amikor és amikor csatlakoztatva van, a jelző kék.
• Az érzékelőállomás érzékelő leolvasásokat futtat és rendszeresen elküldi a kiszolgálónak. Minden sikeres transzfert 600 ms zöld fényimpulzus jelez.
• Hiba esetén a jelzőfény vörös, lila vagy sárgás színű lesz a hibatípus szerint. Bizonyos idő vagy hibák száma után az érzékelőállomás visszaállítja az összes érzékelőt, és automatikusan újraindul, és ismét jelzi a sárga jelzőfényt. További információt az indikátor színeiről az ESP32 kódban és a megjegyzésekben talál.

Ezzel az utolsó lépéssel az érzékelőállomás folyamatosan fut és működik. Napjainkban 10 előállító állomás hálózatát telepítették és működtetik az előbb említett Living Lab intelligens irodaterületen.

9. lépés: Alternatív: önálló verzió

A CoMoS fejlesztése folytatódik, és a folyamatban lévő folyamat első eredménye a önálló verzió. A CoMoS ezen verziója nem igényel adatbázis-kiszolgálót és WiFi hálózatot a környezeti adatok megfigyeléséhez és rögzítéséhez.

A új kulcsfontosságú funkciók vannak:

• Az adatokat a belső micro SD-kártyán, Excel-barát CSV formátumban tárolják.
• Integrált WiFi hozzáférési pont a mobil eszközökhöz való hozzáféréshez.
• Webes alkalmazás (belső webkiszolgáló az ESP32-en, nincs szükség internetkapcsolatra) az élő adatokhoz, beállításokhoz és tárolási hozzáféréshez az SD-kártyáról letöltött közvetlen fájlokkal, amint az a képen látható, és az ehhez a lépéshez csatolt képernyőképek.

Ez helyettesíti a WiFi és az adatbáziskapcsolatot, míg az összes többi funkció, beleértve a kalibrálást, valamint az összes kialakítás és kivitel, érintetlen marad az eredeti verziótól. Mégis, az önálló CoMoS tapasztalatot és további ismereteket igényel hogyan lehet elérni az ESP32 "SPIFFS" belső fájlkezelő rendszerét, és kevéssé tudatos a HTML, CSS és Javascript használatáról, hogy megértsük, hogyan működik a webes alkalmazás. Szükség van néhány további / különböző könyvtárra is.

Kérjük, ellenőrizze a szükséges könyvtárakhoz csatolt zip-fájl Arduino-kódját és az alábbi hivatkozásokat a SPIFFS-fájlrendszer programozásával és feltöltésével kapcsolatos további információkért:

SPIFFS könyvtár espressif által

SPIFFS fájl feltöltője a me-no-dev által

ESP32WebServer könyvtár a Pedroalbuquerque által

Ez az új verzió egy teljesen új, a jövőben közzéteendő, inaktív eszközt eredményezne. De most, különösen a tapasztaltabb felhasználók számára, nem akarjuk kihagyni azt a lehetőséget, hogy megosszuk az alapinformációkat és a fájlokat, amelyekre a beállításra van szükség.

Gyors lépések egy önálló CoMoS létrehozásához:

• Építsen egy esetet az előző lépésnek megfelelően. Opcionálisan a 3D-nyomtatás egy további esetet is tartalmaz, hogy a micro SC kártyaolvasó csatlakoztatható a CoMoS tokhoz. Ha nem rendelkezik 3D-s nyomtatóval, akkor a kártyaolvasó is elhelyezhető a CoMoS-ügyben, nem kell aggódnia.
• Az összes érzékelőt az előzőekben leírtak szerint húzza be, de telepítse és vezesse be a micro SD kártyaolvasót (amazon.com) és a DS3231 valós idejű órát (adafruit.com), amint azt az ehhez a lépéshez csatolt vezetékrendszer mutatja. Megjegyzés: A pull-up ellenállás és az oneWire csapjai különböznek az eredeti kábelezési sémától!

• Ellenőrizze az Arduino kódot, és állítsa be a WiFi hozzáférési pont változóit "ssid_AP" és "password_AP" az Ön személyes preferenciáihoz. Ha nincs beállítva, akkor a szabványos SSID "CoMoS_AP", a jelszó pedig "12345678".

• Helyezze be a micro SD kártyát, töltse fel a kódot, töltse fel az "adat" mappa tartalmát az ESP32 - be a SPIFFS fájl feltöltő segítségével, és csatlakoztassa a mobil eszközt a WiFi hozzáférési ponthoz.

• Navigáljon a "192.168.4.1" -re a mobil böngészőjében és élvezze!

Az alkalmazás mindez html, css és javascript alapú. Helyi, nincs internet-kapcsolat. Alkalmazáson belüli oldalmenüvel rendelkezik egy beállítási oldal és egy memóriaoldal eléréséhez. A beállítási oldal, beállíthatja a legfontosabb beállításokat, például a helyi dátumot és időt, az érzékelőolvasási intervallumot stb. Minden beállítást tartósan tárol az ESP32 belső tárolójában, és visszaállítja a következő rendszerindításkor. A memóriaoldal, az SD-kártyán található fájlok listája áll rendelkezésre. A fájlnévre kattintva a CSV fájl közvetlen letöltését kezdeményezi a mobileszközre.

Ez a rendszerbeállítás lehetővé teszi a beltéri környezeti feltételek egyedi és távoli ellenőrzését. Minden érzékelő leolvasás rendszeresen tárolódik az SD kártyán, és új fájlokat hoz létre minden új napra. Ez lehetővé teszi a folyamatos működést hetekig vagy hónapokig a hozzáférés vagy a karbantartás nélkül. Mint korábban említettük, ez még mindig egy folyamatos kutatás és fejlesztés. Ha további részleteket vagy segítséget szeretne, kérjük, ne habozzon kapcsolatba lépni a megfelelő szerzővel a megjegyzéseken vagy közvetlenül a LinkedIn-en keresztül.

10. lépés: Epilógus - ismert problémák és Outlook

Az ebben az útmutatóban leírt érzékelőállomás egy hosszú és folyamatos kutatás eredménye. A cél egy megbízható, pontos, mégis alacsony költségű érzékelőrendszer kialakítása a beltéri környezeti feltételekhez. Ez néhány komoly kihívást tartott és tartott fenn, amelyek közül a legbiztonságosabb itt említeni kell:

Az érzékelő pontossága és kalibrálása

Az ebben a projektben használt érzékelők viszonylag nagy pontossággal rendelkeznek alacsony vagy mérsékelt költségek mellett. A legtöbb készülék belső zajcsökkentéssel és digitális busz interfészekkel rendelkezik a kommunikációhoz, csökkentve ezzel a kalibrálás vagy a szintbeállítás szükségességét. Mindenesetre, mivel az érzékelőket bizonyos jellemzőkkel vagy olyan esetekben telepítették, a szerzők elvégezték a teljes érzékelőállomás kalibrálását, amint azt a csatolt képek röviden mutatják. Összesen tíz egyformán épített érzékelőállomást teszteltek meghatározott környezeti feltételek mellett, és összehasonlították a TESTO 480 professzionális beltéri klíma érzékelő eszközzel. Ezekből a folyamatokból meghatároztuk a példakódban szereplő kalibrációs tényezőket. Ezek lehetővé teszik az eset és az elektronika egyéni érzékelőkre gyakorolt ​​hatásának egyszerű kiegyenlítését. A legmagasabb pontosság elérése érdekében az egyes érzékelőállomásokhoz egyéni kalibráció ajánlott. Ennek a rendszernek a kalibrálása a szerzők kutatásának második fókusza, az ebben az útmutatóban leírt fejlesztésen és kivitelezésen kívül. Ez egy további, kapcsolódó kiadványban kerül megvitatásra, amely még mindig szakértői felülvizsgálatban van, és itt fog kapcsolódni, amint az online. További információ a témáról a szerzők honlapján.

Az ESP32 működési stabilitása

Nem minden Arduino-alapú szenzorkönyvtár teljes mértékben kompatibilis az ESP32 kártyával. Ezt a kérdést széles körben megvitatták online, különös tekintettel az I2C és a OneWire kommunikáció stabilitására. Ebben a fejleményben egy új, kombinált hiba észlelésre és kezelésre kerül sor, amely az érzékelők közvetlenül az ESP32 IO csapjain keresztül történő táplálásán alapul, lehetővé téve a tápegység visszaállítását az alaphelyzetbe. A mai szempontból ez a megoldás nem került bemutatásra, vagy nem széles körben megvitatásra került. Szükségszerűen született, de a mai napig zökkenőmentesen fut több hónapos és annál hosszabb működési időszakokra. Mégis még mindig kutatási téma.

kilátás

Ezzel együtt az írható, további írásos kiadványok és konferencia-előadások a szerzők által a fejlesztés terjesztésére és széles és nyílt forráskódú alkalmazásra alkalmasak. Eközben a kutatás folytatódik az érzékelőállomás továbbfejlesztése érdekében, különösen a rendszertervezés és a gyárthatóság, valamint a rendszer kalibrálása és ellenőrzése tekintetében. Ez az utasíthatatlan lehet a fontosabb jövőbeni fejlesztésekről, de minden naprakész információhoz látogasson el a szerzők honlapjára vagy forduljon közvetlenül a szerzőkhöz a LinkedIn-en keresztül:

megfelelő szerző: Mathias Kimmling

második szerző: Konrad Lauenroth

kutatási mentor: Prof. Sabine Hoffmann

Második díj a
Első alkalommal szerző