Датчик влажности IoT: 12 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:50

Мне нужен датчик влажности, который сообщал бы мне, когда комнатным растениям нужна вода. Я хотел что-то, что можно было бы использовать для посева семян и для взрослых комнатных растений. Меня всегда беспокоит, что я поливаю их слишком много или недостаточно.

Я потратил немного времени на разработку программного обеспечения IoT для устройств Arduino, используя чужое программное обеспечение, и у меня было довольно хорошее представление о требованиях к своим.

1. Я хотел что-то, что можно было бы прошить на несколько устройств и настроить через Wi-Fi. Я не хотел менять конфигурационный файл каждый раз при загрузке на новое устройство. Я также не хотел указывать учетные данные или другие особенности в коде, поскольку я всегда намеревался поделиться этим кодом.
2. Мне также нужна была довольно прочная программная среда, которую я мог бы настроить для будущих проектов. Это датчик влажности. Я мог бы построить датчик движения / света / звука / вибрации / наклона, и я хотел иметь возможность использовать для этого то же самое программное обеспечение.
3. Наконец, я хотел, чтобы он работал от батареи, и поэтому я хотел, чтобы он прослужил долго. Я потратил некоторое время на выяснение режима глубокого сна, в котором устройство будет проводить большую часть времени в неактивном состоянии.

Запасы

Wemos D1 Mini

Емкостной датчик влажности

18650 Батарея

Положительные и отрицательные разъемы аккумулятора

Ползунковые переключатели

Доступ к 3D-принтеру также очень важен, хотя вы можете найти другие способы соединения и размещения деталей.

Вот ссылка на мой пост на Thingiverse со всеми созданными мной моделями.

Шаг 1. Получите программное обеспечение

Я опубликовал свое программное обеспечение на GITHUB. Он построен с использованием PlatformIO

1. Следуйте инструкциям на веб-сайте PlatformIO, чтобы установить VSCode и PlatformIO.
2. Загрузите прошивку из моего репозитория GITHUB. Нажмите «Клонировать» или «скачать» и «Загрузить ZIP-архив».
3. Распакуйте и откройте папку в VSCode
4. Подключите Wemos D1 к компьютеру через micro USB
5. В VSCode щелкните инопланетянина, чтобы открыть панель PlatformIO.
6. Нажмите Build and Upload, чтобы загрузить прошивку на плату Wemos.

Шаг 2. Настройте проект Blynk для вашего сенсора, с которым он будет разговаривать

Я сосредоточился на двух типах сервисов MQTT и Blynk, либо они не являются обязательными.

Blynk - это простая в использовании и недорогая платформа IOT. Вы можете создавать приложения, используя в основном кредиты на компоненты, которые вы получаете бесплатно. Если у вас закончились кредиты, вы можете купить больше, используя покупки в приложении.

1. Установите приложение Blynk на свой телефон
2. Завести аккаунт
3. Создать новый проект
4. Дайте ему имя и выберите Wemos D1 в качестве устройства.
5. Получите ключ Blynk по электронной почте, он будет использован для настройки устройства позже.
6. Идите вперед и коснитесь любого места на панели инструментов проекта, чтобы добавить компонент.
7. Выберите ЖК-дисплей на данный момент, но вы можете изменить его для диаграммы или других компонентов позже. Blynk позволяет перерабатывать компоненты, поэтому вам не нужно беспокоиться о потраченных кредитах
8. Нажмите на ЖК-дисплей и установите контакты. В прошивке используются два виртуальных пина. Неважно, какие из них вы используете, если позже вы будете использовать то же самое в своем приложении, что и ваша прошивка.

Шаг 3. Настройте службу MQTT (домашний помощник)

Я уже использую Home Assistant для домашней автоматизации и планирую настроить уведомления либо о том, что растение высохло, либо о датчике, который перестал сообщать (батарея разряжена).

Вы можете найти здесь информацию для настройки HA, если хотите, или вы можете просто настроить сервис Mosquitto для MQTT.

В любом случае вам нужно знать свой IP-адрес, идентификатор пользователя и пароль.

Если вы используете Home Assistant, вы настроите датчик на платформе MQTT, но вам понадобится идентификатор чипа. Прошивка опубликует сообщение с темой [идентификатор чипа] / влажность со значением показания влажности.

Вот пример конфигурации датчика для Home Assistant.

state_topic: "ESP6e4bac / влага /"

device_class: влажность

Шаг 4: Настройте прошивку

1. Когда плата перезагружается, запускается точка доступа Wi-Fi WifiMoisture
2. Подключитесь к нему с помощью телефона или компьютера
3. Откройте браузер и перейдите к 192.168.4.1.
4. Вы увидите веб-форму
5. Добавьте свои учетные данные Wi-Fi.
6. Вы можете установить интервал сна в минутах, но я советую вам просто оставить его по умолчанию (максимум для вашего устройства)
7. Добавьте Blynk Key и / или настройки MQTT
8. Нажмите "Отправить"

Вы можете ввести ключи Blynk и / или учетные данные MQTT в зависимости от того, как вы хотите отслеживать влажность. Он должен работать с любым, но я планирую использовать оба.

Я использую Home Assistant для домашней автоматизации и буду настраивать оповещения на основе MQTT, но я также использую график в Blynk для отслеживания вещей в реальном времени.

Я бы посоветовал выполнить эту настройку с устройством Wemos, все еще подключенным к вашему ПК, и при запущенном последовательном мониторе. Если вы ввели что-то неправильно или возникли другие проблемы, вам понадобится последовательный вывод для диагностики.

Шаг 5: Печать деталей

Перейдите в мой пост на Thingiverse, получите детали и распечатайте последнюю версию (v2 на момент написания).

Ничто не должно требовать каких-либо опор, но убедитесь, что отверстия направлены вверх, чтобы у вас не было больших выступающих участков.

Шаг 6: Подключите все

Вы захотите соединить все провода перед тем, как вставить его в коробку, но есть несколько печатных деталей, которые вам нужно собрать во время подключения. Мы будем делать это шаг за шагом

Шаг 7: начните с батареи

Батарея в сборе состоит из печатного держателя, положительного и отрицательного разъема, двух черных проводов и одного красного.

После того, как вы напечатали держатель батареи, вставьте положительный и отрицательный разъемы с обоих концов так, чтобы язычок выступал снизу.

Переверните держатель батареи, отогните выступы и добавьте к ним каплю припоя.

Скрутите концы двух черных проводов и залудите их припоем.

Залуживаем конец красного провода припоем.

Затем припаяйте черные провода к отрицательному разъему (тот, который с пружиной), а красный провод к положительному разъему.

Наконец, сложите язычки так, чтобы они плотно прилегали к боковой стороне держателя батареи.

Шаг 8: соберите коммутатор

Эта прошивка предназначена для максимального использования заряда батареи с использованием режима глубокого сна.

Устройство выходит из спящего режима, принимает и публикует показания, а затем возвращается в спящий режим. Чтобы микросхема просыпалась, между D0 и RST устанавливается соединение.

Я использовал отсутствие этого соединения, чтобы сообщить устройству, что вы хотите его (пере) настроить. При первом запуске устройство перешло в режим конфигурации, потому что конфигурация еще не была сохранена. Теперь, когда это происходит, если вы когда-либо хотели изменить эту конфигурацию, нажмите переключатель и либо выключите, либо нажмите кнопку сброса.

Я также обнаружил, что мне иногда нужно было отключить соединение D0-RST, чтобы прошить новую версию прошивки. Переключатель работает и для этого.

Подключение переключателя простое: вывод на одной стороне к выводу RST, а центральный вывод к выводу D0. Перед тем, как паять это вверх, наденьте напечатанный блок переключателя на переключатель.

Шаг 9: припаяйте остальные соединения

Теперь, когда аккумуляторная батарея и блок переключателей подключены, пора подключить все остальные соединения.

1. Припаяйте красный провод от аккумулятора к контакту 3,5 В на Wemos.
2. Припаяйте один из черных проводов от аккумулятора к контакту заземления на Wemos.
3. Припаяйте провод с обоими концами к контакту A0. Мы подключим его к желтому проводу на датчике.
4. Припаяйте красный провод с обоими концами без зачистки к контакту D1 на Wemos. Прошивка установит ВЫСОКОЕ значение для питания датчика.

В качестве альтернативы вы можете отрезать гнездовой разъем от датчика и припаять его непосредственно к Wemos. Я этого не делал, но в этом нет ничего плохого, если вы не планируете разбирать это позже.

Шаг 10: Положите все в коробку

Я старался сделать так, чтобы все было плотно, но не требовало слишком много усилий, но каждый принт немного отличается.

1. Вставьте Wemos. сначала вставьте конец USB. Убедитесь, что он хорошо сочетается. Если у вас нет права на поворот, то задняя часть не войдет легко.
2. Затем вставьте датчик. Когда проводка уже подключена, сдвиньте ее под углом и, когда она окажется в правильном положении, нажмите на нее. Коробка должна держаться за кронштейн проводки.
3. Затем вставьте держатель батареи на место. Возможно, вам придется немного согнуть стенки ящика. Воспользуйтесь тем фактом, что одна его сторона открыта (я могу открыть обе стороны в следующей редакции). Найдите две круглые прокладки на дне коробки и надавите на них держателем батареи.
4. Наконец, установите переключатель на место изнутри коробки. Вкрутите два винта 1,7 мм x 8 мм снаружи, приложив некоторое усилие к печатному блоку переключателей. Винты должны прилегать к печатному блоку, но помните, что напечатанные детали мягкие, и винты легко закроют отверстия.

Как только все будет в коробке, потратьте несколько минут на организацию проводов. Вы могли бы сдвинуть их рядом с держателем батареи, но в зависимости от вашего провода, это может привести к расширению боковых сторон.

Шаг 11: Включите его и сделайте первые чтения

Наконец, убедитесь, что переключатель перевернут, чтобы соединить контакты D0 и RST и вставить батарею.

наденьте крышку и вкрутите 6 винтов, чтобы удерживать ее на месте (или нет, крышка может просто удерживаться за счет трения).

Устройство должно сразу снять показания, перейти в спящий режим на указанное время, а затем сделать еще одно.

Теперь, когда он запущен, вы можете настроить диаграмму в Blynk, настроить уведомление в HomeAssistant или любой из множества других вариантов для отслеживания влажности и сохранения живых растений.

Шаг 12: Следующие итерации

В будущем я, вероятно, обновлю программное обеспечение MQTT, чтобы говорить больше, чем просто необработанные данные. Один из выводов blynk публикует интерпретацию, поэтому я, по крайней мере, хочу добавить ее в MQTT. Мне также нужно включить последний

Так же планирую добавить на страницу настроек диапазон чтения или построить режим калибровки. Идея состоит в том, что вы используете страницу конфигурации, чтобы перевести его в режим калибровки. Затем он снимает ряд показаний в довольно быстрой последовательности, при этом максимальное значение - «Сухой», а минимальное - «Влажный».

Я также думаю, что могу сделать устройство меньше, используя меньшую батарею или сложив некоторые части. Над моделью всегда есть над чем поработать.

Наконец, есть и другие платы, помимо Wemos D1 Mini, в которые встроен держатель батареи и / или зарядное устройство. Их использование может сэкономить место и избавить меня от необходимости открывать корпус позже.