Kako zgraditi senzorsko postajo za spremljanje udobja: 10 korakov (s slikami)

Ta navodila opisujejo načrtovanje in konstrukcijo tako imenovanega Nadzorna postaja Comfort CoMoS, kombinirana senzorska naprava za pogoje okolja, ki je bila razvita na oddelku za vgrajeno okolje pri TUK, Technische Universität Kaiserslautern, Nemčija.

CoMoS uporablja krmilnik ESP32 in senzorje za temperature zraka in relativna vlažnost (Si7021), hitrost zraka (senzor vetra rev. C po sodobni napravi) in globusa (DS18B20 v črni žarnici), vse v kompaktnem ohišju, ki ga je enostavno izdelati z vizualno povratno informacijo preko LED indikatorja (WS2812B). Poleg tega, osvetljenost senzor (BH1750) je vključen za analizo lokalnega vidnega stanja. Vsi podatki senzorja se občasno berejo in pošiljajo prek Wi-Fi na strežnik baz podatkov, od koder se lahko uporabijo za spremljanje in nadzor.

Razlog za ta razvoj je, da dobite poceni, a zelo zmogljivo alternativo laboratorijskim senzorskim napravam, ki so običajno po ceni nad 3000 €. Nasprotno pa CoMoS uporablja strojno opremo skupne cene okrog 50 € in jo je zato mogoče v celoti (pisarniško) razporediti v (pisarniške) zgradbe za realno časovno določitev posameznega termičnega in vizualnega stanja na vsakem delovnem mestu ali v posameznem stavbnem oddelku.

Za več informacij o naših raziskavah in delu na oddelku si oglejte uradno spletno stran Living Lab smart office space ali pa se neposredno povežite z ustreznim avtorjem preko LinkedIna. Vsi stiki avtorjev so navedeni na koncu tega navodila.

Strukturna opomba: To navodilo opisuje prvotno nastavitev CoMoS, vendar vsebuje tudi informacije in navodila za nekaj sprememb pred kratkim smo razvili: Poleg prvotnega primera, izdelanega iz standardnih delov, obstaja tudi a 3D-natisnjena možnost. Poleg originalne naprave s povezavo s strežnikom baz podatkov obstaja tudi alternativa samostojna različica s pomnilniško kartico SD, integrirano dostopno točko WIFi in domiselno mobilno aplikacijo za prikazovanje meritev senzorjev. Preverite možnosti, označene v ustreznih poglavjih in samostojna možnost v zadnjem poglavju.

Osebna opomba: To je avtorjevo prvo poučevanje, ki pokriva dokaj podrobno in zapleteno postavitev. Prosimo, ne oklevajte in stopite v stik preko odsekov s komentarji na tej strani, po e-pošti ali preko LinkedIn-a, če obstajajo podrobnosti ali informacije, ki manjkajo v vseh korakih.

Dobave:

Korak 1: Ozadje - toplotna in vizualna udobnost

Toplotno in vizualno udobje postajajo vse pomembnejše teme, zlasti v pisarniškem in delovnem okolju, pa tudi v stanovanjskem sektorju. Glavni izziv na tem področju je, da se termična zaznava posameznikov pogosto spreminja v širokem razponu. Ena oseba se lahko v določenem termičnem stanju počuti vroče, medtem ko se druga oseba počuti hladno. To je zato individualno toplotno zaznavanje vplivajo številni dejavniki, vključno s fizičnimi dejavniki temperature zraka, relativne vlažnosti, hitrosti zraka in sevalne temperature okoliških površin. Tudi oblačila, presnovna aktivnost in posamezni vidik starosti, spola, telesne mase in še več vplivajo na toplotno zaznavo.

Medtem ko posamezni dejavniki ostajajo negotovi glede nadzora ogrevanja in hlajenja, lahko fizične dejavnike natančno določijo senzorske naprave. Temperaturo zraka, relativno vlažnost, hitrost zraka in temperaturo globusa lahko merimo in uporabimo kot neposreden vhod v nadzor stavbe. Poleg tega se lahko v bolj podrobnem pristopu uporabijo kot vhodni podatki za izračun tako imenovanega PMV-indeks, kjer PMV pomeni Predvideno povprečno glasovanje. Opisuje, kako bi ljudje v povprečju verjetno ocenili svoje toplotne občutke v danih sobnih pogojih. PMV lahko prevzame vrednosti od -3 (hladno) do +3 (vroče), pri čemer je 0 nevtralno stanje.

Zakaj tukaj omenjamo to PMV-stvar? No, ker je na področju osebnega udobja pogosto uporabljen indeks, ki lahko služi kot merilo kakovosti za toplotno situacijo v zgradbi. Pri CoMoS je mogoče izmeriti vse parametre okolja, ki so potrebni za izračun PMV.

Če vas zanima, izvedite več o toplotnem udobju, kontekstu globusa in povprečni temperaturi sevanja, indeksu PMV in izvedbenem standardu ASHRAE na

Wikipedija: Termalna udobnost

ISO 7726 Ergonomija toplotnega okolja

ASHRAE NPO

Mimogrede: Obstajajo dolgo obstoječe, pa tudi veliko novo razvitih pripomočkov na področju prilagojeno okolje zagotoviti individualno toplotno in vizualno udobje. Majhni namizni navijači so dobro znani primer. Tudi na trgu se razvijajo ali celo že na voljo ogrevalni in prezračevani stoli ali stoli za infrardeče segrevanje in hlajenje. Vse te tehnologije vplivajo na lokalno toplotno stanje, na primer na delovnem mestu, in jih je mogoče avtomatsko upravljati tudi na podlagi podatkov lokalnih senzorjev, kot je prikazano na slikah tega koraka.

Več informacij o pripomočkih osebnega okolja in tekočih raziskavah je na voljo na naslovu

Prostor laboratorija Living Lab: osebno okolje

Kalifornijska univerza, Berkeley

Poročilo ZEN o osebnih grelnih napravah PDF

Univerza SBRC v Wollongongu

2. korak: Sistemska shema

Eden glavnih ciljev v razvojnem procesu je bil ustvariti a brezžično, kompaktna, in poceni senzorska naprava za merjenje notranjih okoljskih razmer vsaj desetih delovnih mest v danem odprtem pisarniškem prostoru. Zato postaja uporablja ESP32-WROOM-32 z vgrajeno WiFi povezljivostjo in z veliko različnimi priključnimi zatiči in podprtimi vrstami vodil za vse vrste senzorjev. Senzorske postaje uporabljajo ločen IoT-WiFi in svoje podatkovne odčitke pošiljajo v bazo podatkov MariaDB preko PHP skripta, ki se izvaja na strežniku baz podatkov. Po želji lahko namestite tudi grafični grafični vmesnik Grafana, ki je preprost za uporabo.

Zgornja shema prikazuje razporeditev vseh perifernih komponent kot pregled nad nastavitvami sistema, vendar se ta navodila nanašajo na samo senzorsko postajo. Seveda je PHP datoteka in opis povezave SQL vključena tudi pozneje, da zagotovita vse potrebne informacije za izgradnjo, povezovanje in uporabo CoMoS.

Opomba: na koncu tega navodila lahko najdete navodila za izdelavo alternativne samostojne različice CoMoS s pomnilniško kartico SD, notranjo dostopno točko WiFi in spletno aplikacijo za mobilne naprave.

3. korak: Seznam oskrbe

Elektronika

Senzorji in krmilnik, kot je prikazano na sliki:

• Mikrokontroler ESP32-WROOM-32 (espressif.com) A
• Senzor temperature in vlage Si7021 ali GY21 (adafruit.com) B
• Senzor temperature DS18B20 + (adafruit.com) C
• Rev. C. senzor hitrosti zraka (moderndevice.com) D
• LED statusa WS2812B 5050 (adafruit.com) E
• BH1750 senzor osvetljenosti (amazon.de) F

Več električnih delov:

• 4,7-kratni upor (adafruit.com)
• 0,14 mm² (ali podobna) standardna žica (adafruit.com)
• 2x kompaktni spojniki Wago (wago.com)
• Micro USB kabel (sparkfun.com)

Deli ohišja
(Poiščite podrobnejše informacije o teh delih in velikostih v naslednjem koraku. Če imate na voljo 3D tiskalnik, potrebujete samo žogo za namizni tenis. Preskočite naslednji korak in poiščite vse informacije in datoteke za tiskanje v 5. koraku).

• Akrilna plošča okrogla 50x4 mm 1
• Jeklena pločevina okrogla 40x10 mm 2
• Akrilna cev 50x5x140 mm 3
• Akrilna plošča okrogla 40x5 mm 4
• Akrilna cev 12x2x50 mm 5
• Žoga za namizni tenis 6

Razno

• Beli barvni sprej
• Črna mat barva
• Nekaj ​​traku
• Majhna izolacijska volna, bombažna blazinica ali kaj podobnega

Orodja

• Električni vrtalnik
• 8 mm drill
• 6 mm leseno / plastični sveder
• 12 mm leseno / plastični sveder
• Tanka ročna žaga
• Brusni papir
• Klešče za rezanje žice
• Prestreznik žice
• Spajkalnik in kositer
• Power-lepilo ali topla lepila

Programska oprema in knjižnice
(Številke označujejo knjižnične različice, ki smo jih uporabili in preizkusili strojno opremo. Novejše knjižnice bi morale delovati dobro, vendar smo se včasih soočali z nekaterimi težavami, ko smo poskušali različne / novejše različice.)

• Arduino IDE (1.8.5)
• Osnovna knjižnica ESP32
• Knjižnica BH1750FVI
• Knjižnica Adafruit_Si7021 (1.0.1)
• Knjižnica Adafruit_NeoPixel (1.1.6)
• DallasTemperature library (3.7.9)
• Knjižnica OneWire (2.3.3)

4. korak: načrtovanje in izdelava primera - možnost 1

Konstrukcija CoMoS-a ima tanek, navpičen kovček z večino senzorjev, nameščenih v zgornjem delu, pri čemer je pri dnu nameščen samo senzor temperature in vlažnosti. The položaja senzorja in ureditve upoštevajo posebne zahteve izmerjenih spremenljivk: t

• Si7021 senzor temperature in vlažnosti je nameščen zunaj ohišja, blizu njegovega dna, da omogoči prosto kroženje zraka okoli senzorja in zmanjšanje vpliva odpadne toplote, ki jo je razvil mikrokrmilnik znotraj ohišja.
• BH1750 senzor osvetljenosti je nameščen na ravni vrh ohišja, da se izmeri osvetlitev na vodoravni površini, kot to zahtevajo skupni standardi za osvetlitev delovnega mesta.
• Rev. C senzor vetra je nameščen tudi na vrhu ohišja, elektronika pa skrita v notranjosti ohišja, vendar njeni zobje, ki nosijo dejanski termični anemometer in temperaturni senzor, so izpostavljeni zraku okoli vrha.
• DS18B20 temperaturni senzor je nameščen na samem vrhu postaje, znotraj črno obarvane mize za namizni tenis. Položaj na vrhu je potreben, da se čim bolj zmanjšajo vidni faktorji in s tem sevalni vpliv same senzorske postaje na merjenje temperature na globusu.

Dodatni viri o povprečni sevalni temperaturi in uporabi črnih žog za namizni tenis kot temperaturnih senzorjev so:

Wang, Shang & Li, Yuguo. (2015). Primernost akrilnih in bakrenih termometrov za dnevne zunanje nastavitve. Gradnja in okolje. 89. 10.1016 / j.buildenv.2015.03.002.

Spoštovani, Richard. (1987). Termometri s ping-pong kroglo za povprečno sevalno temperaturo. H & Eng. 60. 10-12.

Ohišje je zasnovano preprosto, tako da je proizvodni čas in napor čim nižji. Lahko je zgrajena iz standardnih delov in komponente s samo nekaj preprostimi orodji in veščinami. Orza tiste, ki imajo srečo, da imajo na svojem servisu 3D tiskalnik, so lahko vsi deli primera Tiskano v 3D prav tako. Za tiskanje primera lahko preostanek tega koraka preskočite in v naslednjem koraku najdete vse potrebne datoteke in navodila.

Za konstrukcijo iz standardnih delovza večino so izbrane dimenzije vgradnje:

• The Glavni del je akrilna (PMMA) cev zunanjega premera 50 mm, debelina stene 5 mm in višina 140 mm.
• The spodnjo ploščo, ki služi kot svetlobni vodnik za statusno LED, je akrilna okrogla plošča s premerom 50 mm in debelino 4 mm.
• A jekleni krog s premerom 40 mm in debelino 10 mm je nameščen kot utež na zgornji strani spodnje plošče in se prilega v spodnji konec cevi glavnega telesa, da se prepreči prevrnitev postaje in držanje spodnje plošče na mestu.
• The zgornja plošča se prilega tudi notranjosti cevi glavnega telesa. Narejen je iz PMMA in ima premer 40 mm in debelino 5 mm.
• Končno, zgornja cev je tudi PMMA z zunanjim premerom 10 mm, debelino stene 2 mm in dolžino 50 mm.

Postopek izdelave in montaže je preprost, začenši z nekaterimi luknje za vrtanje. Jekleni krog potrebuje 8 mm neprekinjeno luknjo, da se prilega LED in kablov. Cevi glavnega telesa potrebujejo nekaj 6 mm lukenj, kot kabelske uvodnice za kabel USB in senzorje, in kot odprtine za prezračevanje. Število in položaji lukenj se lahko spreminjajo glede na vaše želje. Izbira razvijalcev je šest lukenj na hrbtni strani, blizu vrha in dna, in dve na sprednji strani, en vrh, eno spodaj, kot referenca.

Zgornja plošča je najbolj zapleten del. Za postavitev zgornje cevi mora biti centrirana, ravna in neprekinjena 12 mm celota, druga 6 centimetrska luknja za pritrditev kabla senzorja osvetljenosti in tanek razrez približno 1,5 mm širine in 18 mm dolžine, da se prilega vetru. senzor. Oglejte si slike za referenco. In končno, miza za namizni tenis potrebuje tudi 6 mm celoto, da se prilega temperaturnemu senzorju in kablu.

V naslednjem koraku morajo biti vsi deli PMMA, razen spodnje plošče brizganje, sklic je bel. Žoga za namizni tenis mora biti pobarvana v mat črni barvi, da se določijo njene ocenjene toplotne in optične lastnosti.

Jekleni krog je prilepljen centrirano in ravno na spodnjo ploščo. Zgornja cev se dvigne v 12 mm odprtino zgornje plošče. Žogica za namizni tenis je prilepljena na zgornji konec dvižnega voda, z luknjo, ki se ujema z notranjo odprtino dvižne cevi, tako da se temperaturni senzor in kabel lahko nato vstavita na kroglo skozi dvižno cev.

S tem korakom so vsi deli ohišja pripravljeni, da jih sestavite tako, da jih sestavite. Če se jih preveč zategne, jih malo obrusite, če ste preveč ohlapni, dodajte tanko plast traku.

Korak 5: načrtovanje in izdelava primera - možnost 2

Medtem ko je možnost 1 za izdelavo primera CoMoS še vedno hitra in preprosta, lahko najemnina a 3D-tiskalnik delo je lahko še lažje. Tudi za to možnost je ohišje razdeljeno na tri dele, zgornji del, ohišje ohišja in spodnji del, kar omogoča enostavno ožičenje in montažo, kot je opisano v naslednjem koraku.

Datoteke in nadaljnje informacije o nastavitvah tiskalnika so na voljo v storitvi Thingiverse:

Datoteke CoMoS na Thingiverse

Sledite navodilom za uporabo bela nit za zgornji in ohišje je zelo priporočljivo. S tem se prepreči prehitro segrevanje ohišja v sončni svetlobi in preprečitev napačnih meritev. Tprosojni filament za spodnji del, da se omogoči osvetlitev LED indikatorja.

Druga možnost od možnosti 1 je, da manjka kovinski krog.Da bi preprečili prevrnitev CoMoS, je treba v / na prozorni spodnji del namestiti kakršno koli težo, kot so kroglice ali kovinske podložke. Zasnovan je z robom okoli, da se prilega in drži nekaj teže. Druga možnost je, da se CoMoS prilepi na mesto namestitve z obojestranskim trakom.

Opomba: Mapa Thingiverse vključuje datoteke za ohišje bralnika mikro SD kartic, ki ga je mogoče namestiti v ohišje CoMoS. Ta primer je neobvezen in je del samostojne različice, opisane v zadnjem koraku tega navodila.

Korak 6: Ožičenje in montaža

ESP, senzorji, LED in USB kabel spajkano in povezan v skladu s shematskim vezjem, prikazanim na slikah tega koraka. The PIN-dodelitev ujemanje z opisano kodo, opisano pozneje, je:

• 14 - Ponastavi most (EN) - siva
• 17 - WS2811 (LED) - zelena
• 18 - pullup upor za DS18B20 +
• 19 - DS18B20 + (ena žica) - vijolična
• 21 - BH1750 in SI7021 (SDA) - modra
• 22 - BH1750 in SI7021 (SCL) - rumena
• 25 - BH1750 (V-in) - rjava
• 26 - SI7021 (V-in) - rjava
• 27 - DS18B20 + (V-in) - rjava
• 34 - Senzor vetra (TMP) - cian
• 35 - Senzor vetra (RV) - oranžen
• VIN - USB kabel (+ 5V) - rdeča
• GND - kabel USB (GND) - črna

Senzorji Si7021, BH1750 in DS18B20 + se napajajo preko IO-pina ESP32. To je mogoče zato, ker je njihov maksimalni tokovni tok manjši od ESP-jevega največjega tokovnega napajanja na pin, in je potrebno, da lahko senzorje ponastavite tako, da izklopite napajanje v primeru napak v komunikaciji senzorja. Za več informacij si oglejte ESP kodo in komentarje.

Senzorji Si7021 in BH1750, enaki kot Kabel USB, je treba spajati s kabli, ki so že nameščeni skozi namenske luknje, da se omogoči montaža v naslednjem koraku. Kompaktni priključki WAGO se uporabljajo za priključitev naprav na napajanje preko USB kabla. Vsi so napajani z napetostjo 5 V DC preko USB-ja, ki deluje z logično ravnjo ESP32 pri 3,3 V. Možno je, da se podatkovni zatiči mikro USB kabla ponovno priključijo na mikro USB vtič in priključijo na mikro USB vmesnik ESP. vtičnico, kot vhodno moč in podatkovno povezavo za prenos kode na ESP32, medtem ko je ohišje zaprto. V nasprotnem primeru, če je priključen, kot je prikazano v shemi, je potreben še en nepoškodovan mikro USB kabel, da se na začetku prenese koda na ESP pred montažo ohišja.

The Senzor temperature Si7021 je prilepljen na zadnjo stran ohišja, blizu dna. Zelo pomembno je, da ta senzor pritrdite blizu dna, da se izognete lažnim odčitkom temperature zaradi toplote, ki se razvije v ohišju. Več o tem vprašanju si oglejte v koraku Epilog. The BH1750 senzor osvetljenosti je prilepljen na zgornjo ploščo in senzor vetra je nameščen in pritrjen na režo na nasprotni strani. Če se prilega preveč izgubi, malo traku okoli osrednjega dela senzorja pomaga ohranjati položaj. The Temperaturno tipalo DS18B20 se vstavi skozi zgornjo višino v mizo za namizni tenis, s končnim položajem v središču žoge. Notranjost zgornjega vodila je napolnjena z izolacijsko volno, spodnja odprtina pa je zatesnjena s trakom ali vročim lepilom, da se prepreči prevodni ali konvektivni prenos toplote v globus. The LED pritrjen v okroglo jekleno luknjo obrnjeno navzdol, da osvetli spodnjo ploščo.

Vse žice, priključki za spajanje in ESP32 so v glavnem ohišju, vsi deli ohišja pa so združeni v končno montažo.

7. korak: Programska oprema - ESP, PHP in konfiguracija MariaDB

Mikro krmilnik ESP32 je lahko programirana z uporabo Arduino IDE in osnovno knjižnico ESP32, ki jo zagotavlja Espressif. Na voljo je veliko spletnih vadnic o tem, kako nastaviti IDE za združljivost z ESP32, na primer tukaj.

Ko je nastavljen, je priložen Koda se prenese na ESP32. Za lažje razumevanje je komentirano v celoti, nekatere ključne funkcije pa so:

• Ima "konfiguracijo uporabnika"na začetku, kjer je treba nastaviti posamezne spremenljivke, kot so. t WiFi ID in geslo, IP strežnika baz podatkov in želenih podatkov in obdobij pošiljanja. Vključuje tudi spremenljivko "ničelnega prilagajanja vetra", ki se lahko uporabi za nastavitev ničle hitrosti vetra na 0 v primeru nestabilnega napajanja.
• Koda vključuje povprečje kalibracijskih faktorjev določili avtorji pri kalibraciji desetih obstoječih senzorskih postaj. Za več informacij in morebitno individualno prilagoditev si oglejte korak Epilog.
• Različne obdelave napak so vključene v več razdelkov kode. Še posebej učinkovito odkrivanje in upravljanje napak pri komunikaciji vodila, ki se pogosto pojavljajo na krmilnikih ESP32. Za več informacij glejte korak Epilog.
• Ima LED barvni izhod za prikaz trenutnega stanja senzorske postaje in morebitnih napak. Za več informacij si oglejte korak Rezultati.

Priloženo PHP datoteka mora biti nameščen in dostopen v korenski mapi strežnika baz podatkov, na serverIP / sensor.php. Ime datoteke PHP in vsebina obdelave podatkov se morata ujemati s kodo funkcije klica ESP in na drugi strani se ujemata z nastavitvijo tabele zbirke podatkov, da se omogoči shranjevanje odčitkov podatkov. Primerne kode, ki so priložene, se ujemajo, v primeru, da spremenite nekatere spremenljivke, jih je treba spremeniti v celotnem sistemu. Datoteka PHP vsebuje odsek za prilagajanje na začetku, v katerem so posamezne prilagoditve narejene glede na okolje sistema, še posebej uporabniško ime in geslo baze podatkovin ime baze podatkov.

MariaDB ali SQL podatkovne baze je nastavljen na istem strežniku, glede na nastavitev tabele, ki se uporablja v kodi postaje senzorja in PHP skriptu. V primerni kodi je ime zbirke podatkov MariaDB "senzorska postaja" s tabelo "podatki", ki vsebuje 13 stolpcev za UTCDate, ID, UID, Temp, Hum, Globe, Vel, VelMin, VelMax, MRT, Illum, IllumMin, in IllumMax.

Grafanovo analitiko in platformo za spremljanje lahko dodatno namestite na strežnik kot možnost za neposredno vizualizacijo baze podatkov. To ni ključna značilnost tega razvoja, zato ni podrobneje opisano v tem navodilu.

8. korak: Rezultati - branje in preverjanje podatkov

Z vsemi ožičenji, montažo, programiranjem in okoljskimi nastavitvami je senzorska postaja periodično pošiljala podatke v bazo podatkov. Medtem ko je napajan, več stanja delovanja so prikazane na dnu LED barva:

• Med zagonom LED lučka sveti v rumeni barvi, kar kaže na čakajočo povezavo z WiFi.
• Ko in ko ste povezani, je indikator modre barve.
• Senzorska postaja izvaja meritve senzorjev in jih občasno pošlje v strežnik. Vsak uspešen prenos je označen z impulzom zelene svetlobe 600 ms.
• V primeru napak bo indikator obarvan rdeče, vijolično ali rumenkasto glede na vrsto napake. Po določenem času ali številnih napakah senzorska postaja ponastavi vse senzorje in se samodejno znova zažene, kar ponovno označuje rumena lučka ob zagonu. Za več informacij o barvah indikatorjev si oglejte kodo ESP32 in komentarje.

S tem končanim korakom se senzorska postaja neprekinjeno izvaja in deluje. Do danes je nameščena mreža 10 senzorskih postaj, ki tečejo v predhodno omenjenem pametnem pisarniškem prostoru Living Lab.

9. korak: Alternativa: samostojna različica

Razvoj CoMoS se nadaljuje in prvi rezultat tega procesa je a samostojna različica. Ta različica CoMoS ne potrebuje strežnika baz podatkov in omrežja WiFi za spremljanje in beleženje okoljskih podatkov.

The nove ključne značilnosti so:

• Odčitki podatkov so shranjeni na notranji mikro SD kartici, v Excelu prijaznem CSV formatu.
• Vgrajena WiFi dostopna točka za dostop do CoMoS s katero koli mobilno napravo.
• Spletna aplikacija (notranji spletni strežnik na ESP32, brez internetne povezave) za podatke v živo, nastavitve in dostop do shrambe z neposrednim prenosom datotek s kartice SD, kot je prikazano na sliki in posnetki zaslona, ​​priloženi temu koraku.

To nadomešča povezavo WiFi in povezavo z bazo podatkov, medtem ko vse ostale funkcije, vključno s kalibracijo in celotno zasnovo in konstrukcijo, ostanejo nedotaknjene od prvotne različice. Kljub temu je samostojen CoMoS zahteva izkušnje in nadaljnje znanje o tem, kako dostopati do notranjega sistema za upravljanje datotek "SPIFFS" ESP32, in malo zavedati HTML, CSS in Javascript, da bi razumeli, kako deluje spletna aplikacija. Prav tako potrebuje še nekaj / različnih knjižnic za delo.

Prosimo, preverite kodo Arduino v datoteki zip, ki je priložena za zahtevane knjižnice, in naslednje reference za nadaljnje informacije o programiranju in nalaganju v datotečni sistem SPIFFS:

Knjižnica SPIFFS - espressif

Prenosnik datoteke SPIFFS, ki ga je ustvaril program me-no-dev

Knjižnica ESP32WebServer podjetja Pedroalbuquerque

Ta nova različica bi naredila povsem novo navodilo, ki bi lahko bilo objavljeno v prihodnosti. Ampak za zdaj, še posebej za bolj izkušene uporabnike, ne želimo zamuditi priložnosti za skupno rabo osnovnih informacij in datotek, ki jih potrebujete za nastavitev.

Hitri koraki za izdelavo samostojnega CoMoS:

• Ustvarite primer glede na korak prej. Po želji lahko 3D-natisnete še en primer za pritrditev čitalnika kartic mikro SC na ohišje CoMoS. Če nimate na voljo 3D tiskalnika, lahko bralnik kartic postavite tudi v glavno ohišje CoMoS, brez skrbi.
• Povežite vse senzorje, kot je opisano zgoraj, poleg tega pa namestite in priključite bralnik mikro SD kartic (amazon.com) in uro realnega časa DS3231 (adafruit.com), kot je navedeno v shemi ožičenja, ki je priložena temu koraku. Opomba: zatiči upornega upora in ene žice se razlikujejo od prvotne sheme ožičenja!

• Preverite kodo Arduino in prilagodite spremenljivke dostopne točke WiFi "ssid_AP" in "password_AP" svojim osebnim željam. Če ni nastavljen, je standardni SSID "CoMoS_AP", geslo pa "12345678".

• Vstavite micro SD kartico, naložite kodo, naložite vsebino mape »data« na ESP32 s pomočjo datoteke za prenos datotek SPIFFS in povežite katero koli mobilno napravo z dostopno točko WiFi.

• Poiščite "192.168.4.1" v mobilnem brskalniku in uživajte!

Aplikacija vse temelji na html, css in javascript. Lokalna je, internetna povezava ni potrebna ali potrebna. V meniju za aplikacijo je na voljo stran za dostop do strani za namestitev in strani s pomnilnikom. Na setup, lahko nastavite najpomembnejše nastavitve, kot so lokalni datum in čas, interval odčitavanja senzorja itd. Vse nastavitve bodo trajno shranjene v notranjem pomnilniku ESP32 in obnovljene ob naslednjem zagonu. Na pomnilnika, na voljo je seznam datotek na kartici SD. S klikom na ime datoteke se neposredno prenese datoteka CSV v mobilno napravo.

Ta sistemska nastavitev omogoča individualno in daljinsko spremljanje notranjih okoljskih pogojev. Vsi odčitki senzorjev se redno shranjujejo na SD kartico, pri čemer se za vsak nov dan ustvarijo nove datoteke. To omogoča neprekinjeno delovanje več tednov ali mesecev brez dostopa ali vzdrževanja. Kot smo že omenili, je to še vedno raziskave in razvoj. Če vas zanimajo dodatne podrobnosti ali pomoč, se obrnite na avtorja odgovorov preko komentarjev ali neposredno preko LinkedIna.

Korak 10: Epilog - znane težave in Outlook

Senzorska postaja, opisana v tem navodilu, je rezultat dolgih in tekočih raziskav. Cilj je ustvariti zanesljiv, natančen, a cenovno ugoden senzorski sistem za notranje pogoje okolja. To je imelo nekatere resne izzive, med katerimi je treba navesti najbolj prepričljive:

Natančnost senzorja in umerjanje

Senzorji, ki se uporabljajo v tem projektu, nudijo relativno visoko natančnost pri nizkih ali zmernih stroških. Večina je opremljena z notranjim zmanjševanjem hrupa in digitalnim vmesnikom za komunikacijo, kar zmanjšuje potrebo po umerjanju ali prilagoditvah nivojev. Kakorkoli že, ker so senzorji nameščeni v ali na ohišju z določenimi lastnostmi, so avtorji izvedli umerjanje celotne senzorske postaje, kar je na kratko prikazano na priloženih slikah. Deset enakomerno vgrajenih senzorskih postaj je bilo preizkušenih v določenih okoljskih pogojih in v primerjavi s profesionalno napravo TESTO 480 za notranjo klimo. Iz teh preskusov so bili določeni faktorji za umerjanje, vključeni v vzorčno kodo. Omogočajo enostavno kompenzacijo vpliva ohišja in elektronike na posamezne senzorje. Za doseganje najvišje natančnosti je priporočljiva individualna kalibracija za vsako senzorsko postajo. Kalibracija tega sistema je v središču raziskav avtorjev, poleg razvoja in konstrukcije, opisanih v tem navodilu. Obravnavana je v dodatni, povezani publikaciji, ki je še vedno v pregledu in bo povezana takoj, ko bo objavljena na spletu. Več informacij o tej temi najdete na spletni strani avtorjev.

Stabilnost delovanja ESP32

Vse knjižnice s senzorji na Arduino, ki se uporabljajo v tej kodi, niso popolnoma združljive s plošče ESP32. O tem vprašanju se je veliko razpravljalo na spletu, zlasti glede stabilnosti komunikacije I2C in OneWire. V tem razvoju se izvaja novo, kombinirano zaznavanje napak in ravnanje z njimi, ki temelji na napajanju senzorjev neposredno preko IO zatiči ESP32, da se omogoči rezanje njihovega napajanja za ponastavitev. Z današnje perspektive ta rešitev ni bila predstavljena ali o njej ni veliko govora. Rodil se je iz nujnosti, vendar doslej poteka gladko za večmesečno obdobje delovanja in več. Vendar je to še vedno tema raziskav.

Outlook

Skupaj s temi navodili avtorji izvajajo nadaljnje pisne publikacije in predstavitve konferenc, da razširijo razvoj in omogočijo široko in odprto kodno aplikacijo. Medtem pa se raziskave nadaljujejo z nadaljnjim izboljševanjem senzorske postaje, zlasti glede načrtovanja in izdelave sistemov ter kalibracije in verifikacije sistema. Ta navodila se lahko posodabljajo o pomembnih dogodkih v prihodnosti, vendar za vse posodobljene informacije obiščite spletno stran avtorjev ali se obrnite na avtorje neposredno prek LinkedIna:

ustrezni avtor: Mathias Kimmling

drugi avtor: Konrad Lauenroth

raziskovalni mentor: prof. Sabine Hoffmann

Druga nagrada v
Avtor prvega časa