Velocímetro da Internet: 9 etapas (com imagens)

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

Com o bloqueio total acontecendo na Índia, tudo, incluindo os serviços de correio, foi encerrado. Sem novos projetos de PCB, sem novos componentes, nada! Então, para superar o tédio e me manter ocupada, resolvi fazer algo com as peças que já tenho em casa. Comecei a procurar na pilha de lixo eletrônico e encontrei um multímetro analógico velho e quebrado. Recuperei o 'movimento do medidor' dele e decidi exibir algum tipo de informação, mas não sabia exatamente o quê. Primeiro, pensei em exibir as estatísticas do COVID-19, mas já existem muitos projetos melhores na Internet. Além disso, os dados são atualizados após algumas horas e um ponteiro parado do medidor seria enfadonho. Eu queria dados que mudassem rapidamente, mudando a cada segundo. Pedi sugestões no Instagram e um dos meus seguidores respondeu com Velocímetro da Internet. Pareceu interessante e decidi dar certo!

Neste Instructable, vou mostrar como peguei dados do meu roteador WiFi usando SNMP e exibi as velocidades de upload e download no medidor.

Vamos começar

Etapa 1: O Plano

Como sempre antes de começar o projeto pesquisei um pouco na internet. Encontrei alguns projetos relacionados a este tópico. Eles eram de dois tipos. Um que mostrou a velocidade da Internet medindo a 'força' do sinal wi-fi. Eu não sou um cara especialista em redes, mas isso não parecia certo. Os outros mediram a latência e categorizaram a velocidade como lenta, média ou rápida. Latência é o intervalo de tempo entre o envio da solicitação e a obtenção da resposta e, portanto, não pode ser a representação real da velocidade da Internet. Podemos chamá-lo de velocidade de resposta da rede! Depois, havia projetos legítimos que mediam o tempo necessário para baixar alguns dados e calculavam a velocidade da internet com base nisso.

Mas foi neste projeto (de Alistair) que aprendi sobre Simple Network Management Protocol ou SNMP. Usando SNMP, podemos nos comunicar com o roteador WiFi e obter os dados necessários diretamente dele. Fácil, certo? Na verdade não! Porque os diferentes modelos de roteadores WiFi usados têm configurações diferentes e precisam de muitas tentativas e erros antes de você finalmente obter a saída. Não tenha medo. Explicarei resumidamente tudo o que aprendi sobre SNMP e as dificuldades que enfrentei nas próximas etapas.

Portanto, o plano é usar o NodeMCU para se conectar ao roteador WiFi. Estas são as etapas para chegar ao resultado final:

• Envie uma solicitação ao roteador 'solicitando' os dados necessários
• Obtenha a resposta do roteador
• Analise a resposta e analise os dados necessários dela
• Converta os dados 'brutos' em informações compreensíveis
• Gerar voltagem proporcional à velocidade da internet para o medidor
• Repetir

Usarei um DAC ou conversor digital para analógico para controlar o medidor.

Etapa 2: Coisas que você vai precisar

1x NodeMCU

1x movimento do medidor analógico

1x MPU4725 DAC

1x interruptor SPDT

1x Potenciômetro de 10k

1x resistor

Etapa 3: Calculando a corrente de deflexão em escala real

Observação: pule para a etapa 7 para a construção real!

Pule esta etapa se você já souber a corrente de deflexão de escala total para o seu medidor. Meu medidor não mencionou isso, então tive que calcular. Mas, primeiro, vamos ver rapidamente como funciona esse movimento. Consiste em uma bobina suspensa em um campo magnético. Quando a corrente flui pela bobina, de acordo com a lei de Faraday, ela experimenta uma força. A bobina pode girar livremente no campo magnético, assim como o ponteiro que está preso à bobina. A magnitude da corrente que faz o ponteiro se mover no 'final da escala' é chamada de corrente de deflexão de escala total. Esta também é a corrente máxima que deve ser permitida fluir pela bobina.

Há muito mais coisas acontecendo, mas isso é o suficiente para o que estamos fazendo. Agora temos o movimento. Ele pode ser usado como um voltímetro adicionando uma alta resistência em série com ele ou como um amperímetro adicionando uma pequena resistência em paralelo a ele. Vamos usá-lo como um voltímetro para mostrar a tensão proporcional à velocidade da internet. Portanto, precisamos calcular a resistência que deve ser adicionada em série. Para isso, primeiro precisamos calcular a corrente de deflexão em escala real.

1. Escolha um valor de resistência alto (como> 100k)
2. Conecte-o em série com o movimento e aplique uma tensão variável nele usando o potenciômetro.
3. Continue aumentando a tensão lentamente até que o ponteiro alcance o final da escala.
4. Usando um multímetro, meça a corrente que flui. Esta é a corrente de deflexão em escala real. (I = 150uA no meu caso)

Estamos usando um DAC que tem a faixa de tensão de saída de 0 a VCC (3,3 V devido ao NodeMCU). Isso significa que quando 3,3 V é aplicado ao medidor, ele deve apontar para o final da escala. Isso pode acontecer quando a corrente de deflexão em escala real flui através do circuito quando 3,3 V é aplicado. Usando a Lei de Ohm, 3.3 / (corrente de deflexão em escala real) fornece o valor para a resistência a ser inserida em série.

Etapa 4: Criação de solicitação SNMP GET

SNMP (Simple Network Management Protocol) é um protocolo padrão da Internet para coletar e organizar informações sobre dispositivos gerenciados em redes IP e para modificar essas informações para alterar o comportamento do dispositivo. Os dispositivos que normalmente oferecem suporte a SNMP incluem modems a cabo, roteadores, switches, servidores, estações de trabalho, impressoras e muito mais. Para esta construção, estaremos nos comunicando com nosso roteador WiFi usando SNMP e obteremos os dados necessários.

Mas, primeiro, precisamos enviar uma solicitação conhecida como 'Solicitação GET' ao roteador mencionando os detalhes dos dados que desejamos. O formato do pedido GET é mostrado na imagem. O pedido consiste em várias partes. Eu destaquei os bytes que você pode querer alterar.

Observe que tudo está em hexadecimal.

Mensagem SNMP - No meu caso, o comprimento de toda a mensagem é 40 (cor cinza) que quando convertido para hexadecimal é 0x28.

SNMP Community String - O valor 'PUBLIC' é escrito em hexadecimal como '70 75 62 6C 69 63 'cujo comprimento é 6 (amarelo).

Tipo de PDU SNMP - No meu caso, o comprimento da mensagem é 27 (azul), ou seja, 0x1B.

Varbind List Type - no meu caso, o comprimento da mensagem é 16 (verde), ou seja, 0x10.

Tipo Varbind - No meu caso, o comprimento da mensagem é 14 (rosa), ou seja, 0x0E.

Identificador de objeto -

Como mencionado anteriormente, os dispositivos de rede habilitados para SNMP (por exemplo, roteadores, switches, etc.) mantêm um banco de dados de status do sistema, disponibilidade e informações de desempenho como objetos, identificados por OIDs. Você precisa identificar os OIDs do seu roteador para upload e download de pacotes. Isso pode ser feito usando um navegador MIB gratuito como este.

Digite o endereço como 192.168.1.1 e o OID como.1.3.6.1.2.1.2.2.1.10.x (ifInOctets) ou.1.3.6.1.2.1.2.2.1.16.x. (ifOutOctets). Selecione Get operation e clique em Go. Você deve ver o OID junto com seu valor e tipo.

No meu caso, o comprimento da mensagem é 10 (vermelho), ou seja, 0x0A. Substitua o valor pelo OID. Neste caso, '2B 06 01 02 01 02 02 01 10 10'

É isso! Sua mensagem de solicitação está pronta. Mantenha o resto dos bytes como estão.

Ativando SNMP em seu roteador:

• Faça logon na página do seu roteador WiFi por meio do gateway padrão. Digite 192.168.1.1 em seu navegador e pressione Enter. Por padrão, o nome de usuário e a senha devem ser 'admin'.
• Estou usando um roteador TP-LINK (TD-W8961N). Para este roteador, você deve ir para Gerenciamento de Acesso> SNMP e selecionar 'Ativado'.
• Comunidade GET: pública
• Host Trap: 0.0.0.0

Etapa 5: Compreendendo a resposta GET

Você pode pular esta etapa, mas é bom saber se você precisa solucionar alguns problemas.

Depois de fazer upload do código e executá-lo, você pode dar uma olhada na resposta por meio do monitor serial. Deve ser parecido com o mostrado na imagem. Existem alguns bytes que você precisa procurar que eu destaquei.

A partir de 0, O 15º byte informa o tipo de PDU - 0xA2 significa que é uma GetResponse.

O 48º byte informa o tipo de dados - 0x41 significa que o tipo de dados é Contador.

O 49º byte informa o comprimento dos dados - 0x04 significa que os dados têm 4 bytes.

Byte 50, 51, 52, 53 contém os dados.

Etapa 6: Conversor Digital para Analógico (DAC)

Microcontroladores são dispositivos digitais que não entendem tensões analógicas diretamente. Estou usando um medidor analógico que precisa de uma tensão variável como entrada. Mas o microcontrolador pode apenas produzir ALTO (3,3 V no caso do NodeMCU) e BAIXO (0 V). Agora você pode dizer por que não usar apenas o PWM. Não funcionará, pois o medidor exibirá apenas o valor médio.

Estou usando MCP4725 DAC para obter tensão variável. É um DAC de 12 bits, ou seja, em termos simples, ele dividirá de 0 a 3,3 V em 4096 (= 2 ^ 12) partes. A resolução será 3,3 / 4096 = 0,8056mV. Isso significa que 0 corresponde a 0V, 1 corresponde a 0,8056mV, 2 corresponde a 1,6112mV,….., 4095 corresponde a 3,3V.

A velocidade da internet será 'mapeada' de '0 a 7 mbps' a '0 a 4095' e então este valor será dado ao DAC para emitir uma tensão que será proporcional à velocidade da internet.

Etapa 7: A montagem

As conexões são muito simples. O esquema foi anexado aqui.

Eu projetei e imprimi a escala. O superior é para velocidade de download e o inferior é para velocidade de upload. Colei a nova balança sobre a antiga.

Tirei todo o material antigo do multímetro e coloquei tudo nele. Foi um ajuste apertado. Tive que fazer um furo na frente para conectar a chave seletora que é usada para selecionar entre a velocidade de upload e download.

Etapa 8: Tempo para codificação

O código foi anexado aqui. Baixe e abra-o no Arduino IDE. Instale a biblioteca MCP4725 da Adafruit.

Antes de fazer upload:

1. Digite seu SSID WiFi e senha
2. Insira a velocidade máxima de upload e download mencionada na escala.
3. Faça as alterações necessárias na matriz de solicitação para download e também para upload de pacotes.
4. Remova o comentário da linha 165 para visualizar a resposta no monitor serial.

Clique em upload!

Etapa 9: Divirta-se

Ligue-o e divirta-se assistindo a dança da agulha enquanto você navega na Internet!

Obrigado por seguir até o fim. Espero que todos vocês amem este projeto e aprendam algo novo hoje. Deixe-me saber se você fizer um para você. Inscreva-se no meu canal no YouTube para mais projetos desse tipo.