Sensor GreenHouse: 8 etapas

2025 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2025-01-13 06:58

Tutorial GreenHouse Sensor

Realizado por Alain Wei assistido por Pascal Chencaptors | sigfox | ubidotes

1. Objetivos
2. Coisas usadas neste projeto
3. Etapa de implementação
4. Princípio de trabalho
5. Conexão de dispositivo
6. O código mbed
7. Processamento e análise de dados
8. Otimize o consumo do sistema
9. Fotos

Etapa 1: Objetivos

Para este projeto, gostaria de realizar um sistema de energia autônomo, e tenho que medir: a temperatura ambiente do ar, a umidade do ar, a temperatura do solo, a umidade do solo, Lux e brilho RGB.

Etapa 2: Coisas usadas neste projeto

Lista de materiais:

1) componente solar: uma fina camada de resina permite o uso ao ar livre

2) Chip LiPo Rider Pro: carregue todos os seus projetos em 5 V

3) Microcontrolador chip Nucleo STM 32L432KC: fornece uma maneira acessível e flexível para os usuários experimentarem novas ideias e construir protótipos com qualquer linha de microcontroladores STM32

4) Módulo Sigfox Wisol: para projetar seu protótipo IOT com redes Sigfox

5) Tela LCD: conecta-se a um microcontrolador via barramento I2C ou SPI

6) Bateria Li-Ion 3, 7V 1050mAh: proteção contra sobrecargas e descargas.

7) Sensor Gravidade Umidade SEN0193: conheça a concentração de água no solo. O sensor fornece uma tensão analógica dependendo do conteúdo de água.

8) Sensor de temperatura e umidade DHT22: conhece a temperatura e a umidade do ar, e se comunica com um microcontrolador tipo arduino ou compatível através de uma saída digital.

9) Sensor de temperatura Grove: conhece a temperatura do solo, e este módulo é conectado a uma entrada digital do Grove Base Shield ou Mega Shield através de um cabo de 4 condutores incluso

10) Sensor de cor ADA1334: detecta a cor de uma fonte de luz ou objeto. Ele se comunica por meio de uma porta I2C

11) Sensor de luz TSL2561: mede um brilho de 0,1 a 40000 Lux. Ele se comunica com um microcontrolador Arduino por meio do barramento I2C.

Programas:

1) SolidWorks (modelo sólido de design)

2) Pinte 3D (desenhe o ícone do aplicativo)

3) Altium (desenhe o pcb)

4) Mbed (escrever código para o cartão)

Etapa 3: Etapa de implementação

Depois de conhecer o material e o software que usaremos, há uma série de etapas que devemos realizar

1) devemos simular o circuito por meio do Altium

2) devemos fazer alguns trabalhos de design, por exemplo: projetar o modelo sólido por meio do SolidWorks, projetar o ícone do aplicativo por meio do Paint 3d

3) se o circuito estiver correto, podemos realizar o circuito no PCB com os materiais que preparamos ainda

4) após conectar o circuito, devemos soldar o componente e testar a qualidade do circuito

5) ao final, devemos empacotar o circuito com o modelo sólido que já terminamos

Etapa 4: Princípio de funcionamento

Sensor capacitivo de umidade do solo SKU: insira-o no solo ao redor de suas plantas e impressione seus amigos com dados de umidade do solo em tempo real

Sensor de temperatura e umidade DHT11 ST052: conecte o sensor aos pinos da placa. Sensor de cor ADA1334: possui elementos sensores RGB e Clear light. Um filtro de bloqueio de IV, integrado no chip e localizado nos fotodiodos de detecção de cor, minimiza o componente espectral de IV da luz que entra e permite que as medições de cor sejam feitas com precisão.

Sensor de temperatura Grove: insira-o no solo ao redor de suas plantas. O termômetro digital DS18B20 fornece medições de temperatura Celsius de 9 a 12 bits e possui uma função de alarme com pontos de gatilho superior e inferior não voláteis programáveis pelo usuário.

Sensor de luzTSL2561: O sensor possui uma interface digital (i2c). Você pode selecionar um de três endereços para ter até três sensores em uma placa, cada um com um endereço i2c diferente. O ADC integrado significa que você pode usá-lo com qualquer microcontrolador, mesmo que não tenha entradas analógicas.

1) Usando os sensores para coletar dados

2) Os dados serão transmitidos ao microcontrolador

3) O microcontrolador executará o programa que já escrevemos e transmitirá os dados para o Módulo Sigfox Wisol

4) Módulo Sigfox Wisol irá transmitir os dados para o site Sigfox Backend através da antena

Etapa 5: Conexão do dispositivo

SPIPreInit gSpi (D11, NC, D13); // MOSI MISO CLK

Adafruit_SSD1306_Spi gOled (gSpi, D10, D4, D3); // DC RST CS

Wisol serial (USBTX, USBRX); // tx (A2), rx (A7)

DHT dht22 (A5, DHT:: DHT22); // analógico

TSL2561_I2C Lum (D0, D1); // sda, scl

TCS3472_I2C rgbc (D12, A6); // sda, scl

Humidite AnalogIn (A1); // analógico

Sonda DS1820 (A0); // analógico

Sinalizador DigitalIn (D6); // switcher screen control

Etapa 6: O Código Mbed

Você pode encontrar o código mbed lá:

Etapa 7: processamento e análise de dados

Depois de enviar dados para o site Sigfox, porque Sigfox limita cada mensagem a um máximo de 12 bytes (96 bits), atribuímos medidas diferentes para tamanhos de bytes diferentes e definimos os dados como hexadecimais. Para permitir que os usuários recebam os dados de forma mais clara e conveniente, enviamos os dados do Sigfox para a plataforma em nuvem, na plataforma em nuvem apresentamos os dados e os analisamos. O processo de implementação é o seguinte:

1) Registre nossos dispositivos para a plataforma de nuvem

2) Entre no site da edição de callback do dispositivo Sigfox

3) Defina a configuração dos parâmetros

4) Coloque um link de conta para o dispositivo na plataforma de nuvem no padrão de url (ligue de volta para o endereço do servidor)

5) Preencha o callbackBody (o corpo das informações para a solicitação de retorno de chamada)

6) Salvar configurações

A imagem mostra o resultado na plataforma Ubidots, podemos ver que os dados são convertidos em decimais, por isso recebemos os dados de forma mais clara e conveniente, e podemos olhar o diagrama de cada dado em detalhes, por exemplo: podemos encontrar o maior temperatura do ar

Etapa 8: Otimize o consumo do sistema

Existe regulador entre mini usb e Vin no MCU, este regulador vai aumentar a perda, a fim de minimizar a perda do nosso sistema, vamos alimentar o microcontrolador a partir da saída digital, e quando não usarmos o sistema, fazemos o microcontrolador e sensores adormecem. Provamos que esses dois métodos podem efetivamente reduzir a perda:

1) Adicione um resistor entre o microcontrolador e o gerador

2) Encontre a corrente através da resistência no osciloscópio

3) Faça os sensores dormirem e recupere a corrente através da resistência do osciloscópio

4) Faça o microcontrolador hibernar e recupere a corrente através da resistência do osciloscópio. Nossos resultados experimentais são os seguintes

Descobrimos que quando fazemos o microcontrolador hibernar, a perda de sistema é minimizada. E quando o microcontrolador é ativado, os sensores podem coletar dados e enviar para o Sigfox. Mas tem um problema, quando fazemos o microcontrolador dormir, ainda há corrente entre o MCU e os sensores, como eliminar essa corrente? Usando Mosfet, conectamos o portão com a saída digital do MCU, conectamos o dreno com sensores e conectamos a fonte com o pino de 3, 3V do MCU. Quando a tensão da porta é menor do que Vgs (tensão limite da porta), há o bloqueio entre a fonte e o dreno, não há tensão no final dos sensores. Portanto, quando fazemos o microcontrolador hibernar, devemos garantir que a tensão da porta seja menor que Vgs e, quando o MCU funcionar, a tensão da porta seja maior que Vgs, essas são as regras para encontrar Mosfet aplicável.