Ova instrukcija opisuje dizajn i konstrukciju tzv Stanica za nadzor komfora CoMoS, kombinirani senzorski uređaj za uvjete okoline koji je razvijen na Odjelu za izgradnju okoliša TUK, Technische Universität Kaiserslautern, Njemačka.
CoMoS koristi kontroler ESP32 i senzore za temperatura zraka i relativna vlažnost (Si7021), brzina zraka (senzor vjetra rev. C prema modernom uređaju) i temperatura globusa (DS18B20 u crnoj žarulji), sve u kompaktnom kućištu jednostavnom za izgradnju s vizualnom povratnom vezom preko LED indikatora (WS2812B). Osim toga, osvjetljenje senzor (BH1750) uključen za analizu lokalnog vizualnog stanja. Svi podaci senzora povremeno se čitaju i šalju putem Wi-Fi na poslužitelj baze podataka, odakle se mogu koristiti za nadzor i upravljanje.
Motivacija ovog razvoja je dobiti jeftinu, ali vrlo moćnu alternativu laboratorijskim senzorskim uređajima, koji su obično po cijeni iznad 3000 €. Nasuprot tome, CoMoS koristi hardver ukupne cijene od oko 50 € i stoga se može sveobuhvatno koristiti u (uredskim) zgradama za realno određivanje pojedinačnog toplinskog i vizualnog stanja na svakom radnom mjestu ili građevinskom dijelu.
Za više informacija o našem istraživanju i povezanom radu na odjelu, pogledajte službenu web stranicu Living Lab pametnog uredskog prostora ili izravno kontaktirajte odgovarajućeg autora putem LinkedIna. Svi kontakti autora navedeni su na kraju ovog uputstva.
Strukturna napomena: Ova instrukcija opisuje izvornu postavku CoMoS-a, ali također pruža informacije i upute za nekoliko varijacija Nedavno smo razvili: Osim izvornog kućišta izrađenog od standardnih dijelova, postoji i a 3D ispisana opcija, Osim izvornog uređaja s vezom poslužitelja baze podataka, postoji i alternativa samostalna verzija s pohranom SD kartice, integriranom WIFi pristupnom točkom i elegantnom mobilnom aplikacijom za vizualizaciju očitanja senzora. Provjerite opcije označene u odgovarajućim poglavljima i samostalna opcija u posljednjem poglavlju.
Osobna napomena: Ovo je autorski prvi instruktor, a pokriva vrlo detaljno i složeno postavljanje. Molimo, ne ustručavajte se stupiti u kontakt putem odjeljka s komentarima na ovoj stranici, putem e-maila ili putem LinkedIna, ako postoje bilo kakvi detalji ili informacije koje nedostaju tijekom koraka.
Pribor:
Korak 1: Pozadina - toplinska i vizualna udobnost
Toplinska i vizualna udobnost postaju sve važnije teme, posebno u uredskim i radnim okruženjima, ali iu stambenom sektoru. Glavni izazov u ovom području je da termička percepcija pojedinaca često varira u širokom rasponu. Jedna osoba može se osjećati vruće u određenom toplinskom stanju dok se druga osoba osjeća hladnom u istom. To je zato što individualna toplinska percepcija pod utjecajem je mnogih čimbenika, uključujući fizičke faktore temperature zraka, relativne vlažnosti, brzine zraka i temperature zračenja okolnih površina. Također, odjeća, metabolička aktivnost i individualni aspekt dobi, spola, tjelesne mase i još mnogo toga utječu na toplinsku percepciju.
Dok pojedinačni čimbenici ostaju nesigurni u smislu kontrola grijanja i hlađenja, fizički čimbenici mogu se točno odrediti pomoću senzorskih uređaja. Temperatura zraka, relativna vlažnost, brzina zraka i temperatura globusa mogu se mjeriti i koristiti kao izravni ulaz u nadzor zgrade. Nadalje, u detaljnijem pristupu, mogu se koristiti kao ulazni podaci za izračun tzv PMV-index, gdje je PMV skraćenica od Predviđeni srednji glas. Opisuje kako će ljudi u prosjeku vjerojatno procijeniti svoj toplinski osjećaj pod danim sobnim uvjetima. PMV može poprimiti vrijednosti od -3 (hladno) do +3 (vruće), pri čemu je 0 neutralno stanje.
Zašto ovdje spominjemo tu PMV-stvar? Pa zato što je u području osobne udobnosti uobičajeni indeks koji može poslužiti kao kriterij kvalitete za toplinsku situaciju u zgradi. A s CoMoS, svi parametri okoline potrebni za izračun PMV-a mogu se izmjeriti.
Ako ste zainteresirani, saznajte više o toplinskoj udobnosti, kontekstu globusa i prosječnoj temperaturi zračenja, PMV-indeksu i implementirajućem standardu ASHRAE na
Wikipedia: Toplinska udobnost
ISO 7726 Ergonomija toplinskog okruženja
ASHRAE NPO
Usput: Postoje duge postojeće, ali i dosta novorazvijenih naprava na području personalizirano okruženje pružiti individualnu toplinsku i vizualnu udobnost. Mali desktop fanovi su dobro poznati primjer. Također, na tržištu se razvijaju, čak i već dostupni, grijači, grijane i ventilirane stolice ili uredske pregrade za IR-radijativno grijanje i hlađenje. Sve te tehnologije utječu na lokalno toplinsko stanje, na primjer na radnom mjestu, a mogu se automatski kontrolirati i na temelju podataka lokalnih senzora, kao što je prikazano na slikama ovog koraka.
Više informacija o gadgetima personaliziranog okruženja i tekućim istraživanjima dostupno je na adresi
Dnevni laboratorij pametnog uredskog prostora: Personalizirano okruženje
Kalifornijsko sveučilište, Berkeley
ZEN izvješće o osobnom grijanju i rashladnim uređajima PDF
SBRC Sveučilište u Wollongongu
Korak 2: Shema sustava
Jedan od glavnih ciljeva u razvojnom procesu bio je stvaranje a bežični, kompaktan, i jeftin senzorska naprava za mjerenje uvjeta okoliša u zatvorenom prostoru najmanje deset pojedinačnih radnih mjesta u danom otvorenom uredskom prostoru. Stoga, postaja koristi ESP32-WROOM-32 s ugrađenom WiFi vezom i velikim izborom priključaka i podržanih tipova sabirnica za sve vrste senzora. Senzorske stanice koriste poseban IoT-WiFi i šalju svoja očitavanja podataka u bazu podataka MariaDB putem PHP skripte koja se izvodi na poslužitelju baze podataka. Po želji, može se instalirati i Grafana vizualni izlaz koji je jednostavan za korištenje.
Gornja shema prikazuje raspored svih perifernih komponenti kao pregled o postavljanju sustava, ali ovo se može usmjeriti na samu senzorsku stanicu. Naravno, PHP datoteka i opis SQL veze uključeni su i kasnije, kako bi pružili sve potrebne informacije za izgradnju, povezivanje i korištenje CoMoS-a.
Bilješka: na kraju ovog uputstva možete pronaći upute o tome kako izgraditi alternativnu samostalnu verziju CoMoS-a s pohranom SD-kartice, internom WiFi pristupnom točkom i web-aplikacijom za mobilne uređaje.
Korak 3: Popis nabave
Elektronika
Senzori i kontroler, kao što je prikazano na slici:
- Mikrokontroler ESP32-WROOM-32 (espressif.com) A
- Si7021 ili GY21 senzor temperature i vlažnosti (adafruit.com) B
- Senzor temperature DS18B20 + (adafruit.com) C
- C. osjetnik brzine zraka (moderndevice.com) D
- LED statusa WS2812B 5050 (adafruit.com) E
- BH1750 senzor osvjetljenja (amazon.de) F
Više električnih dijelova:
- 4,7k pull-up otpornik (adafruit.com)
- Standardna žica od 0,14 mm² (ili slično) (adafruit.com)
- 2x Wago kompaktni spojnici (wago.com)
- Micro USB kabel (sparkfun.com)
Dijelovi predmeta
(U sljedećem koraku pronađite detaljnije informacije o tim dijelovima i veličinama. Ako imate 3D-pisač dostupan, potrebna vam je samo lopta za stolni tenis. Preskočite sljedeći korak i pronađite sve informacije i datoteke za ispis u koraku 5.)
- Akrilna ploča okrugla 50x4 mm 1
- Čelična ploča okrugla 40x10 mm 2
- Akrilna cijev 50x5x140 mm 3
- Akrilna ploča okrugla 40x5 mm 4
- Akrilna cijev 12x2x50 mm 5
- Stolni tenis 6
razni
- Bijeli sprej
- Crni mat sprej
- Neku vrpcu
- Mala izolacijska vuna, pamučna podloga ili nešto slično
alat
- Bušilica
- Bušilica 8 mm
- Bušilica za drvo / plastiku debljine 6 mm
- 12 mm bušilica drvo / plastika
- Tanka ručna pila
- Šmirgl papir
- Kliješta za rezanje žice
- Skidač žice
- Lemilica i kositar
- Ljepilo za napajanje ili vruće ljepilo
Softver i knjižnice
(Brojevi označavaju verzije knjižnica koje smo koristili i testirali hardver. Nove biblioteke također bi trebale raditi, ali povremeno smo se suočavali s nekim problemima dok smo isprobavali različite / novije verzije.)
- Arduino IDE (1.8.5)
- Osnovna knjižnica ESP32
- BH1750FVI knjižnica
- Knjižnica Adafruit_Si7021 (1.0.1)
- Knjižnica Adafruit_NeoPixel (1.1.6)
- DallasTemperature library (3.7.9)
- Knjižnica OneWire (2.3.3)
Korak 4: Dizajn i konstrukcija slučaja - Opcija 1
Konstrukcija CoMoS-a ima tanak, okomit slučaj s većinom senzora montiranih u gornjem dijelu, samo senzor temperature i vlažnosti montiran je blizu dna. položaja senzora i uređaji slijede specifične zahtjeve izmjerenih varijabli:
- Si7021 senzor temperature i vlažnosti je postavljen izvan kućišta, blizu njezina dna, kako bi se omogućila slobodna cirkulacija zraka oko senzora i kako bi se smanjio utjecaj otpadne topline koju je razvio mikrokontroler unutar kućišta.
- BH1750 senzor osvjetljenja montiran je na ravnom vrhu kućišta, kako bi se izmjerilo osvjetljenje na horizontalnoj površini kako to zahtijevaju zajednički standardi osvjetljenja radnog mjesta.
- Rev. C senzor za vjetar Također je montiran na vrhu kućišta, s elektronikom skrivenom unutar kućišta, ali njezini zupci, koji nose stvarni termalni anemometar i osjetnik temperature, izloženi su zraku oko vrha.
- DS18B20 senzor temperature montiran je na samom vrhu stanice, unutar crno obojene lopte za stolni tenis. Položaj na vrhu je potreban da bi se minimizirali faktori gledanja, a time i radijacijski utjecaj same senzorske stanice na mjerenje temperature globusa.
Dodatni resursi o srednjoj temperaturi zračenja i uporabi crnih loptica za stolni tenis kao senzora temperature globusa su:
Wang, Shang & Li, Yuguo. (2015). Prikladnost akrilnih i bakarnih termometara za dnevne vanjske postavke. Zgrada i okoliš. 89. 10.1016 / j.buildenv.2015.03.002.
Draga, Richarde. (1987). Termometri sa ping-pong kuglom za srednju temperaturu zračenja. H & Eng.,. 60. 10-12.
Kućište je jednostavno dizajnirano, kako bi se vrijeme proizvodnje i napor održao što je moguće nižim. Lako može biti Izrađeni su od standardnih dijelova i komponente sa samo nekoliko jednostavnih alata i vještina. Ili, za one koji su dovoljno sretni da imaju 3D-pisač u njihovoj službi, svi dijelovi kućišta mogu biti 3D tiskane također. Za ispis slučaja, ostatak ovog koraka može se preskočiti i sve potrebne datoteke i upute mogu se pronaći u sljedećem koraku.
Za konstrukcije od standardnih dijelova, za većinu su odabrane dimenzije ugradnje:
- glavno tijelo je akrilna (PMMA) cijev vanjskog promjera 50 mm, debljine stijenke 5 mm i visine 140 mm.
- Donja pločakoji služi kao svjetlosni vodič za statusnu LED, je akrilna okrugla ploča promjera 50 mm i debljine 4 mm.
- čelični krug promjera 40 mm i debljine 10 mm ugrađuje se kao težina na vrhu donje ploče i uklapa se unutar donjeg kraja cijevi glavnog tijela kako bi se spriječilo prevrtanje stanice i držanje donje ploče na mjestu.
- gornja ploča uklapa se i unutar cijevi glavnog tijela. Izrađen je od PMMA i ima promjer od 40 mm i debljinu od 5 mm.
- Konačno, gornja cijev za podizanje je također PMMA, s vanjskim promjerom od 10 mm, debljinom stijenke od 2 mm i duljinom od 50 mm.
Proces proizvodnje i sastavljanja je jednostavan, počevši s nekim rupe za bušenje, Čelični krug treba imati neprekidnu rupu od 8 mm, kako bi se montirali LED i kabeli. Cijev glavnog kućišta treba oko 6 mm rupa, kao ulazni kabel za USB i senzorske kabele, kao i ventilacijske otvore. Broj i položaj rupa može se mijenjati prema vašim željama. Izbor dizajnera je šest rupa na stražnjoj strani, blizu vrha i dna, i dva na prednjoj strani, jedan vrh, jedan donji, kao referenca.
Gornja ploča je najzahtjevniji dio. Potreban je centriran, ravan i neprekidan 12 mm cijeli da stane gornju cijev risera, a druga centrirana rupa 6 mm za postavljanje kabela senzora osvjetljenja, i tanak prorez od približno 1,5 mm širine i 18 mm duljine kako bi odgovarao vjetru senzor. Pogledajte slike za referencu. I konačno, loptici za stolni tenis potrebna je i cijela 6 mm kako bi odgovarala temperaturnom senzoru i kablu.
U sljedećem koraku, svi PMMA dijelovi, osim donje ploče, trebaju biti sprej oslikan, referenca je bijela. Lopta za stolni tenis mora biti obojana mat crnom bojom kako bi se utvrdile njezine procijenjene toplinske i optičke osobine.
Čelični krug je zalijepljen centriran i ravan na donju ploču. Gornja cijev podizača je zalijepljena u 12 mm rupu gornje ploče. Lopta za stolni tenis zalijepljena je na gornji kraj usponske cijevi, s otvorom koja odgovara unutarnjem otvoru usponske cijevi, tako da se temperaturni senzor i kabel mogu naknadno umetnuti u kuglicu kroz usponsku cijev.
S ovim korakom, svi dijelovi kućišta spremni su za sastavljanje stavljajući ih zajedno. Ako se neki od njih previše stisnu, malo ih zalijepite, ako su previše labavi, dodajte tanki sloj trake.
Korak 5: Dizajn i konstrukcija slučaja - Opcija 2
Iako je opcija 1 izgradnje slučaja CoMoS-a još uvijek brza i jednostavna, dopuštajući a 3D printer posao može biti još lakši. I za ovu opciju, kućište je podijeljeno u tri dijela, gornji, kućište i donji dio, kako bi se omogućilo jednostavno ožičenje i montaža, kao što je opisano u sljedećem koraku.
Datoteke i daljnje informacije o postavkama pisača nalaze se na adresi Thingiverse:
CoMoS datoteke na Thingiverse
Slijedite upute za uporabu bijeli filament za gornji i donji dio tijela preporuča se. Time se sprječava pregrijavanje kućišta na suncu i izbjegavanje pogrešnih mjerenja. Tprozirna nit treba koristiti za donji dio kako bi se omogućilo osvjetljenje LED indikatora.
Druga varijacija od opcije 1 je da metalni krug nedostaje.Da bi se spriječilo prevrtanje CoMoS-a, bilo kakvu težinu kao što su ležajne kuglice ili hrpa metalnih podložaka treba postaviti u / na prozirni donji dio. Dizajniran je s rubom oko kako bi se uklopio i zadržao određenu težinu. Alternativno, CoMoS se može zalijepiti na svoje mjesto instalacije pomoću dvostrane trake.
Bilješka: Fascikla Thingiverse sadrži datoteke za slučaj čitača micro SD kartica koje se mogu montirati na CoMoS slučaj. Ovaj slučaj je opcionalan i dio je samostalne verzije opisane u posljednjem koraku ovog uputstva.
Korak 6: Ožičenje i montaža
ESP, senzori, LED i USB kabel su lemljeni i spojeni u skladu sa shematskim sklopom prikazanim na slikama ovog koraka. PIN-zadatak odgovarajući kod opisan kasnije je:
- 14 - Resetiraj most (EN) - siva
- 17 - WS2811 (LED) - zeleno
- 18 - pullup otpornik za DS18B20 +
- 19 - DS18B20 + (jedna žica) - ljubičasta
- 21 - BH1750 i SI7021 (SDA) - plava
- 22 - BH1750 i SI7021 (SCL) - žuta
- 25 - BH1750 (V-in) - smeđa
- 26 - SI7021 (V-in) - smeđa
- 27 - DS18B20 + (V-in) - smeđa
- 34 - Senzor za vjetar (TMP) - cijan
- 35 - Senzor za vjetar (RV) - narančasto
- VIN - USB kabel (+ 5V) - crveno
- GND - USB kabel (GND) - crna
Senzori Si7021, BH1750 i DS18B20 + se napajaju preko IO-pina ESP32. To je moguće zato što je njihov maksimalni strujni tok ispod maksimalnog strujnog napona ESP-a po pinu, te je potrebno da bi se senzori mogli resetirati odsijecanjem napajanja u slučaju grešaka u komunikaciji senzora. Za više informacija pogledajte ESP kod i komentare.
Senzori Si7021 i BH1750, isti kao i USB kabl, trebala bi se zalemiti s kabelima koji su već stavljeni kroz namjenske rupe u kućištu kako bi se omogućilo sklapanje u sljedećem koraku. WAGO kompaktni spojnici se spajaju na napajanje putem USB kabela. Svi su napajani na 5 V DC putem USB-a, što radi s logičkom razinom ESP32 na 3,3 V. Po izboru, pinovi podataka za mikro USB kabel mogu se ponovno spojiti na mikro USB priključak i priključiti na mikro USB uređaj. utičnicu, kao ulaznu snagu i podatkovnu vezu za prijenos koda na ESP32 dok je kućište zatvoreno. Inače, ako je spojen kako je prikazano na shemi, potreban je još jedan intaktni mikro USB kabel kako bi se izvorno prenio kod na ESP prije sastavljanja kućišta.
Senzor temperature Si7021 je zalijepljen na stražnju stranu kućišta, blizu dna. Vrlo je važno da se senzor postavi blizu dna kako bi se izbjeglo lažno očitavanje temperature uzrokovano toplinom koja se razvila unutar kućišta. Više informacija o ovom pitanju potražite u koraku Epilog. BH1750 senzor osvjetljenja se lijepi na gornju ploču i senzor za vjetar je umetnut i montiran na prorez na suprotnoj strani. Ako se previše uklapa, malo trake oko središnjeg dijela senzora pomaže u održavanju položaja. Osjetnik temperature DS18B20 je umetnuta kroz gornju udubinu u loptu za stolni tenis, s konačnim položajem u središtu lopte. Unutrašnjost gornjeg podizača je ispunjena izolacijskom vunom, a donji otvor je zabrtvljen trakom ili vrućim ljepilom, kako bi se spriječio vodljivi ili konvektivni prijenos topline u globus. LED je pričvršćen u čeličnu okruglu rupu okrenutu prema dolje da osvijetli donju ploču.
Sve žice, spojnice za spajanje i ESP32 ulaze u glavnu kutiju i svi dijelovi kućišta se sastavljaju u konačnom sastavu.
Korak 7: Softver - ESP, PHP i MariaDB konfiguracija
Mikro kontroler ESP32 može biti programiran pomoću Arduino IDE i knjižnicu jezgre ESP32 koju pruža Espressif. Dostupno je mnogo on-line vodiča o tome kako postaviti IDE za kompatibilnost s ESP32, na primjer ovdje.
Jednom postavljen, priložen kodirati se prenosi na ESP32. Komentirano je radi lakšeg razumijevanja, ali neke ključne značajke su:
- Ono ima "korisnička konfiguracija"odjeljak na početku, u kojem se moraju postaviti pojedinačne varijable, kao što su. t WiFi ID i lozinku, IP poslužitelja baze podataka i željenih očitavanja podataka i razdoblja slanja. Ona također uključuje varijablu "nultog podešavanja vjetra" koja se može koristiti za podešavanje nula brzina vjetra na 0 u slučaju nestabilnog napajanja.
- Kôd uključuje prosjek faktori umjeravanja autori su odredili kalibraciju deset postojećih senzorskih stanica. Pogledajte korak Epilog za više informacija i moguće pojedinačno podešavanje.
- Različita obrada pogrešaka uključena je u nekoliko dijelova koda. Osobito učinkovita detekcija i upravljanje komunikacijskim pogreškama sabirnice koje se često pojavljuju na kontrolerima sustava ESP32. Za više informacija pogledajte korak s epilogom.
- Ima LED izlaz u boji za prikaz trenutnog stanja senzorske stanice i svih pogrešaka. Više informacija potražite u koraku Rezultati.
U privitku PHP datoteka mora biti instaliran i dostupan u korijenskoj mapi poslužitelja baze podataka, na serverIP / sensor.php. Ime PHP datoteke i sadržaj rukovanja podacima moraju odgovarati kodu funkcije poziva ESP-a i, s druge strane, odgovaraju postavci tablice baze podataka, kako bi se omogućilo pohranjivanje očitavanja podataka. Primjeri priloženih kodova se podudaraju, ali u slučaju da promijenite neke varijable, one se moraju promijeniti u cijelom sustavu. PHP datoteka sadrži dio za podešavanje na početku, u kojem se pojedinačne prilagodbe izrađuju prema okruženju sustava, posebno korisničko ime i zaporka baze podatakai naziv baze podataka.
MariaDB ili SQL baza podataka je postavljen na istom poslužitelju, u skladu s postavkom tablice koja se koristi u kodu stanice senzora i PHP skripti. U primjeru koda, ime baze podataka MariaDB je "senzorska stanica" s tablicom pod nazivom "podaci", koja sadrži 13 stupaca za UTCDate, ID, UID, Temp, Hum, Globe, Vel, VelMin, VelMax, MRT, Illum, IllumMin, i IllumMax.
Grafana analitička i nadzorna platforma može se dodatno instalirati na poslužitelj kao opcija za izravnu vizualizaciju baze podataka. Ovo nije ključno obilježje ovog razvoja, tako da nije dodatno opisano u ovom uputstvu.
Korak 8: Rezultati - Čitanje i provjera podataka
Sa svim ožičenjima, montažom, programiranjem i postavljanjem okoliša, senzorska stanica povremeno šalje očitavanja podataka u bazu podataka. Dok je napajan, nekoliko stanja rada označene su na dnu LED boja:
- Tijekom dizanja, LED žaruljica svijetli žutom bojom kako bi označila vezu koja čeka na WiFi.
- Kada je i dok je spojen, indikator je plavi.
- Stanica senzora pokreće očitanja senzora i povremeno ih šalje poslužitelju. Svaki uspješan prijenos označen je impulsom zelenog svjetla od 600 ms.
- U slučaju pogrešaka, indikator će obojiti crvenu, ljubičastu ili žućkastu boju, ovisno o vrsti pogreške. Nakon određenog vremena ili broja pogrešaka, senzorska postaja resetira sve senzore i automatski se ponovno pokreće, ponovno označena žutom svjetlošću pri pokretanju. Pogledajte kod ESP32 i komentare za više informacija o bojama indikatora.
S ovim završnim korakom senzorska stanica radi i radi kontinuirano. Do sada je instalirana mreža od 10 senzorskih stanica koje se nalaze u prethodno spomenutom pametnom uredskom prostoru Living Lab-a.
Korak 9: Alternativa: Samostalna inačica
Razvoj CoMoS-a se nastavlja, a prvi rezultat ovog procesa koji je u tijeku je a samostalna verzija, Ta verzija CoMoS-a ne treba poslužitelj baze podataka i WiFi mrežu za praćenje i snimanje podataka o okolišu.
nove ključne značajke su:
- Očitanja podataka pohranjuju se na internoj mikro SD kartici, u CSV formatu pogodnom za Excel.
- Integrirana WiFi pristupna točka za pristup CoMoS-u bilo kojim mobilnim uređajem.
- Web-bazirana aplikacija (interni web-poslužitelj na ESP32, bez internetske veze) za žive podatke, postavke i pristup pohrani s izravnim preuzimanjem datoteka sa SD kartice, kao što je prikazano na slici i snimkama zaslona priloženim ovom koraku.
To zamjenjuje WiFi i povezivanje s bazom podataka, dok sve ostale značajke, uključujući kalibraciju i dizajn i konstrukciju, ostaju netaknute od izvorne verzije. Ipak, samostalni CoMoS zahtijeva iskustvo i daljnje znanje kako pristupiti internom sustavu za upravljanje datotekama "SPIFFS" programa ESP32 i malo svjesni HTML-a, CSS-a i Javascripta kako bi razumjeli kako funkcionira web-aplikacija. Također je potrebno nekoliko / različitih knjižnica za rad.
Provjerite Arduino kod u zip datoteci priložen za potrebne knjižnice i sljedeće reference za daljnje informacije o programiranju i učitavanju u SPIFFS datotečni sustav:
SPIFFS knjižnicu od espressif
Učitavač datoteke SPIFFS od strane me-no-dev
ESP32WebServer knjižnica tvrtke Pedroalbuquerque
Ova nova verzija napravila bi potpuno novu uputu koja bi mogla biti objavljena u budućnosti. Ali za sada, osobito za iskusnije korisnike, ne želimo propustiti priliku za dijeljenje osnovnih informacija i datoteka koje su vam potrebne za postavljanje.
Brzi koraci za izradu samostalnog CoMoS-a:
- Izgradite slučaj prema prethodnom koraku. Opcionalno, ispišite 3D dodatnu kutiju za pričvršćenje čitača mikro SC kartica na CoMoS kućište. Ako nemate na raspolaganju 3D pisač, čitač kartica se također može smjestiti unutar CoMoS glavnog kućišta, bez brige.
- Spojite sve senzore kao što je opisano prije, ali pored toga, instalirajte i žičajte mikro SD čitač kartica (amazon.com) i sat DS3231 u stvarnom vremenu (adafruit.com) kako je naznačeno u shemi ožičenja priključenoj na ovaj korak. Napomena: Igle za otpornik za povlačenje i jedna žica razlikuju se od izvorne sheme ožičenja!
-
Provjerite Arduino kôd i prilagodite varijable WiFi pristupne točke "ssid_AP" i "password_AP" vašim osobnim željama. Ako se ne podesi, standardni SSID je "CoMoS_AP", a lozinka je "12345678".
-
Umetnite micro SD karticu, prenesite kôd, prenesite sadržaj mape "data" na ESP32 pomoću alata za prijenos datoteka SPIFFS i povežite bilo koji mobilni uređaj s WiFi pristupnom točkom.
-
Dođite do "192.168.4.1" u mobilnom pregledniku i uživajte!
Aplikacija sve se temelji na html, css i javascriptu. Lokalna je, nije uključena niti potrebna internetska veza. Sadrži izbornik na strani za pristup stranici za postavljanje i stranici s memorijom. Na stranicu za postavljanje, možete podesiti najvažnije postavke kao što su lokalni datum i vrijeme, interval očitanja senzora, itd. Sve postavke će se trajno pohraniti u internu pohranu sustava ESP32 i vratiti na sljedeći početak. Na memorijsku stranicu, dostupan je popis datoteka na SD kartici. Klikom na naziv datoteke započinje izravno preuzimanje CSV datoteke na mobilni uređaj.
Ovaj sustav omogućuje individualno i daljinsko praćenje uvjeta okoline u zatvorenom prostoru. Sva očitavanja senzora povremeno se pohranjuju na SD karticu, a nove datoteke stvaraju se za svaki novi dan. To omogućuje kontinuirani rad tjednima ili mjesecima bez pristupa ili održavanja. Kao što je već spomenuto, ovo je još uvijek kontinuirano istraživanje i razvoj, Ako ste zainteresirani za daljnje detalje ili pomoć, slobodno kontaktirajte odgovarajućeg autora putem komentara ili izravno putem LinkedIna.
Korak 10: Epilog - Poznati problemi i Outlook
Senzorska stanica opisana u ovom uputstvu rezultat je dugog i tekućeg istraživanja. Cilj je stvoriti pouzdan, precizan, ali jeftin sustav senzora za unutarnje uvjete okoline. To je održalo i nosi neke ozbiljne izazove, od kojih bi najpouzdanije trebalo spomenuti ovdje:
Točnost i kalibracija senzora
Senzori koji se koriste u ovom projektu nude relativno visoku točnost pri malim ili umjerenim troškovima. Većina je opremljena internim smanjenjem šuma i sučeljem digitalne sabirnice za komunikaciju, smanjujući potrebu za kalibracijom ili podešavanjem razine. U svakom slučaju, budući da su senzori ugrađeni u ili na kućištu s određenim atributima, autori su izvršili kalibraciju cijele senzorske stanice, kao što je ukratko prikazano na priloženim slikama. Ukupno deset jednako ugrađenih senzorskih stanica ispitano je u definiranim uvjetima okoline i uspoređeno s TESTO 480 profesionalnim uređajem za klimatizaciju unutarnje klime. Iz tih je postupaka određeni faktori umjeravanja uključeni u primjeru koda. Oni omogućuju jednostavnu kompenzaciju utjecaja kućišta i elektronike na pojedinačne senzore. Za postizanje najveće točnosti preporučuje se pojedinačna kalibracija za svaku senzorsku stanicu. Kalibracija ovog sustava je drugi fokus istraživanja autora, osim razvoja i konstrukcije opisanih u ovom uputstvu. O tome se raspravlja u dodatnoj, povezanoj publikaciji, koja je još uvijek u pregledu i koja će se ovdje povezati čim ona bude online. Više informacija o ovoj temi potražite na web-stranici autora.
Stabilnost rada ESP32
Nisu sve Arduino bazirane biblioteke senzora korištene u ovom kodu u potpunosti kompatibilne s ESP32 pločom. O ovome se raspravljalo na mnogim mjestima na internetu, osobito u pogledu stabilnosti I2C i OneWire komunikacije. U ovom razvoju, provodi se nova, kombinirana detekcija pogrešaka i rukovanje, na temelju napajanja senzora izravno preko IO igala ESP32 kako bi se omogućilo rezanje njihovog napajanja za ponovno postavljanje. Iz današnje perspektive, ovo rješenje nije predstavljeno ili se ne raspravlja široko. On je rođen iz nužde, ali do danas se odvija glatko za razdoblja rada od nekoliko mjeseci i više. Ipak, to je i dalje tema istraživanja.
pogled
Zajedno s ovim uputama, autori objavljuju daljnje pisane publikacije i prezentacije konferencija kako bi proširile razvoj i omogućile široku i otvorenu primjenu. U međuvremenu se nastavljaju istraživanja za daljnje poboljšanje senzorske stanice, posebno u pogledu dizajna sustava i proizvodnosti te kalibracije i verifikacije sustava. Ova uputstva mogu biti ažurirana o važnim budućim razvojima, ali za sve najnovije informacije posjetite web-stranicu autora ili kontaktirajte autore izravno putem LinkedIna:
odgovarajući autor: Mathias Kimmling
drugi autor: Konrad Lauenroth
mentorica: prof. Sabine Hoffmann
Druga nagrada u
Prvi put autor
