Sensor de umidade de flores IOT WiFi (alimentado por bateria): 8 etapas (com fotos)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:35

Neste instrutível, apresentamos como construir um sensor de umidade / água WiFi com um monitor de nível de bateria em menos de 30 minutos. O dispositivo monitora o nível de umidade e envia dados para um smartphone pela internet (MQTT) com um intervalo de tempo escolhido. Use qualquer aplicativo móvel MQTT para receber e visualizar os dados. O dispositivo é alimentado por 2 baterias AAA (ou um único AAA), se configurado corretamente pode durar anos. Ele se conecta à Internet por meio de uma rede Wi-Fi usando o módulo Wi-Fi Things On Edge Cricket, para que você não precise de nenhum HUB IoT extra.

Suprimentos

Antes de começar, certifique-se de ter os seguintes componentes:

1. Módulo Cricket Wi-Fi (https://www.thingsonedge.com)
2. Sensor de umidade do solo
3. Bloco de terminais de 6 vias
4. 2 pilhas AAA (AAA ou AA)
5. Pacote de pilhas AAA (AAA ou AA)
6. 3 fios de jumper feminino / feminino

Se você estiver pronto, vamos começar

Etapa 1: Montagem

Agora você precisa conectar as baterias e o sensor de umidade ao módulo Cricket com as seguintes etapas:

1. Conecte a bateria VCC / + (cabo vermelho) à porta BATT do Cricket. NOTA: O módulo Cricket pode ser alimentado por baterias AA ou AAA
2. Conecte o sensor VCC / + (cabo verde) à porta 3V3 do Cricket. NOTA: A porta de 3,3 V fornece 3,3 V estáveis, independentemente do nível de tensão da bateria
3. Conecte o sinal analógico AOUT do sensor (cabo amarelo) à porta IO2 do Cricket. NOTA: Esta porta pode ser configurada como um sinal analógico. Os dados serão informados ao seu smartphone
4. Conecte o sensor GND / (-) (cabo azul) à porta GND do Cricket
5. Conecte a bateria GND / (-) (cabo preto) à mesma porta Cricket GND

Muito bem, montou o dispositivo com sucesso!

Antes de começar a usar o dispositivo, ele precisa ser configurado no Portal do Desenvolvedor. Vá para a próxima seção.

Etapa 2: configurar seu dispositivo no portal do desenvolvedor

Você configura o dispositivo inteiramente OTA (Over The Air) no Things On Edge - Portal do Desenvolvedor (https://dev.thingsonedge.com). A configuração é recuperada pelo Cricket via Internet quando conectado ao seu Wi-Fi (consulte a próxima seção).

Agora vamos configurá-lo primeiro. Para o sensor de umidade, é recomendado definir a seguinte configuração:

• Defina IO2 como uma entrada analógica
• Relate o nível de umidade a cada 2 horas - isso fará com que seu dispositivo funcione com 2 pilhas alcalinas AA por mais de 2 anos.

1. Abra o Portal do Desenvolvedor TOE (https://dev.thingsonedge.com) de qualquer navegador do PC ou celular. Você deve se registrar / fazer login no Portal do Desenvolvedor para ativar e configurar o dispositivo em sua conta. Caso contrário, o dispositivo não funcionará.

2. Após o login / registro bem-sucedido, você precisa clicar em "Adicionar novo" dispositivo para ativar seu dispositivo no sistema. Você precisa usar o número de série exclusivo impresso em uma etiqueta adesiva na parte de trás do Cricket.

   AVISO: você deve manter o número de série apenas para você. Não compartilhe com ninguém. O número de série é uma conta de comunicação MQTT privada entre o seu dispositivo e um smartphone ou qualquer outro serviço de Internet. Em outras palavras, mantenha-o em segredo como um PIN de um cartão de crédito.

   Agora você pode configurar seu dispositivo.

3. Defina a seguinte configuração: RTC: ON

   Unidades RTC: segundos (a serem alteradas posteriormente)

   Valor das unidades RTC: 30 (a ser alterado posteriormente)

   IO2: Analog In

   IO3: Desligado

   Monitor de bateria: Ligado

   Divisor de bateria: 0

   Sensor de temperatura: Desligado

   Forçar atualizações em - IO1 Wake Up: On (para ser alterado posteriormente)

   Forçar atualizações em - RTC Wake Up: On (para ser alterado posteriormente)

   Pós eventos: deixe tudo vazio

4. Depois de definir sua configuração, clique no botão Salvar.

Bem feito! Você está quase lá! Agora você só precisa conectar seu dispositivo à internet através de sua rede wi-fi. Siga a próxima seção como fazer isso.

Etapa 3: conectar-se à rede Wi-Fi (internet)

Em alguns passos, você conectará seu dispositivo à Internet através de sua rede wi-fi. Tudo o que você precisa fazer é ativar o ponto de acesso Wi-Fi privado do Cricket e, em seguida, abrir uma página da web privada para passar suas credenciais de rede Wi-Fi. Por favor, siga os passos abaixo:

1. Pressione e segure um botão no módulo por 5 segundos até que o LED esteja constantemente aceso.
2. Assim que o LED está constantemente aceso, Cricket abriu um ponto de acesso Wi-Fi privado. Conecte-se de um laptop ou smartphone ao ponto de acesso com as seguintes credenciais: SSID: toe_deviceNenhuma senha é necessária
3. Uma vez conectado, abra uma página da web privada: https://192.168.4.1/index.html AVISO: certifique-se de que o LED ainda esteja LIGADO! Se estiver DESLIGADO, repita os passos desde o início
4. Agora você pode passar suas credenciais de rede Wi-Fi e clicar em CONECTAR. Se você passou o SSID e a senha corretos, depois de alguns segundos, o dispositivo deve relatar que está online e o LED apagará.

Parabéns! Agora seu dispositivo está ativo e conectado à internet! Você pode começar a ler os dados do sensor em seu smartphone ou qualquer outro serviço de internet. Por favor, veja a próxima seção como um exemplo.

Etapa 4: usando o cliente MQTT no celular

Você pode usar qualquer cliente MQTT preferencial. No entanto, para completar este projeto, vamos usar o aplicativo IoT MQTT Panel para receber e visualizar dados. O módulo Cricket se conecta por meio do corretor Things On Edge MQTT de baixa latência (mqtt.thingsonedge.com). Você só precisa seguir as seguintes etapas:

1. Configure uma conexão de servidor com os seguintes detalhes: Endereço IP do servidor / corretor: mqtt.thingsonedge.comNúmero da porta: 1883 Protocolo de rede: TCP
2. Adicionar dispositivo, por exemplo "Sensor de Umidade"
3. Acesse as opções avançadas: Nome de usuário: your_cricket_serial_number Senha: your_cricket_serial_number Conecte-se automaticamente: YES
4. Pressione o botão Criar
5. Pressione ADICIONAR PAINEL
6. Selecione: Gráfico de Linha
7. Defina os detalhes do gráfico 1 para ler os dados do sensor (da porta Cricket IO2) Nome do painel: por ex. Sensor de umidadeTópico para o gráfico 1: / your_cricket_serial_number / io2 Exibir área: SIM Mostrar pontos: SIM

Para obter mais informações, consulte as capturas de tela anexadas do IoT MQTT Panel.

Parabéns! Seu sensor de umidade já está funcionando e enviando dados pela internet para o seu smartphone. O nível da bateria pode ser monitorado via MQTT usando tópico dedicado / your_cricket_serial_number / batt

Etapa 5: otimize seu dispositivo para funcionar por anos com baterias

Você pode fazer seu dispositivo funcionar por anos com essas baterias. Você só precisa fazer as seguintes alterações:

1. acordar a cada duas horas, por exemplo 2 horas
2. enviar dados para a internet somente quando o valor do sensor mudar

Abra o Portal do Desenvolvedor TOE (https://dev.thingsonedge.com) e defina a seguinte configuração:

• RTC: ON
• Unidades RTC: Horas (enviar dados apenas quando alterados)
• Valor de unidades RTC: 2
• IO2: Analog In
• Divisor analógico IO2: 3
• IO3: Desligado
• Monitor de bateria: Ligado
• Divisor de bateria: 3
• Sensor de temperatura: Desligado
• Forçar atualizações ativadas - IO1 Wake Up: Off (enviar dados apenas quando alterados)
• Forçar atualizações ativadas - RTC Wake Up: Off (enviar dados apenas quando alterados)
• Pós eventos: deixe tudo vazio

Etapa 6: monitorar o nível da bateria

Em princípio, quanto menos módulo se comunicar com a nuvem, maior será a economia de energia. O módulo Cricket requer energia para enviar uma atualização para a nuvem ou avaliar apenas os valores dos sensores conectados. É verdadeiro 0A quando está no estado DESLIGADO.

Na prática, ele pode enviar 10k mensagens para a nuvem usando 2 baterias alcalinas AAA e mais de 15k quando usadas baterias de lítio. Nesse caso, a configuração do monitor de bateria também é definida para atualizar o serviço em nuvem apenas quando o valor do nível da bateria muda. Além disso, o consumo da bateria pode ser reduzido diminuindo a resolução da medição de um sinal analógico.

O valor da bateria pode ser calculado da seguinte forma:

Vbatt = val * (3,5 / 256) * 2 ^

Divisor de bateria onde val é relatado o nível de bateria do serviço MQTT.

Neste caso 1,4 V indica baixo nível da bateria alcalina e sugere substituí-la, o valor relatado via MQTT é 13 Vbatt (V) = 13 * 3,5 / 256 * 8 = 1,42 V

O valor mínimo para o Cricket é 1,1V.

Configuração de entrada analógica IO2:

• IO2: Analog In
• Divisor analógico IO2: 3

Esses valores reduzem a resolução do sinal analógico e reduzem significativamente o consumo da bateria, o módulo irá reduzir o tempo de envio de novos valores atualizados para a nuvem.

Da mesma forma, o valor analógico pode ser calculado usando a seguinte fórmula: IO2 (V) = io2_val * 3,5 / 256 * 2 ^ IO2 Divisor analógico

O divisor analógico de 3 fornece resolução de aprox. 0,1 V

Etapa 7: receba ainda mais dados …

Há muito mais que você pode brincar com seu dispositivo atual, como ler o sensor de temperatura integrado, ler o nível da bateria e muito mais. Verifique mais informações sobre o Things On Edge GitHUB (https://github.com/thingsonedge/cricket).

Etapa 8: Feedback

Obrigado por dedicar seu tempo! Se você gostou de construir este sensor de umidade, eu realmente apreciaria se você pudesse espalhar a palavra entre seus colegas. Se você tiver algum comentário ou sugestão de como melhorá-lo e torná-lo mais fácil para outras pessoas, ficaria mais do que feliz em fazê-lo. Estou aberto para suas sugestões.

Muito obrigado e divirta-se!