Arduino & Pi

Некоторые мои подписчики интересуются, как продвигаются дела с теплицей, о которой я рассказывал ранее:

Теплица на Ардуино-Мега.

Теплица на Ардуино-Мега. Часть 2.

Теплица на Ардуино-Мега. Часть 3.

Будет много текста, но он пригодится тем, кто интересуется, все-таки почти 200 подписчиков. На сегодняшний день можно сказать, что электроника готова к дачному сезону, а остальное было готово еще в прошлом году. Из схемы изменилось лишь одно - добавился аналоговый датчик температуры LM235Z. Просили выложить измененную программу - вот, выкладываю в конце поста.

Немного о том, как все получилось так как получилось. Изначально настройка параметров теплицы с кнопочек с отображение на дисплее не планировалась, поэтому я предусмотрел кнопки и переключатели в ящике. Все это можно было тоже реализовать программно, но раз уже сделал, то они сохранили свою функциональность:

- переключатель обогрева почвы (обогрев отключен / включен автоматический обогрев),

- переключатель обогрева водуха (обогрев отключен / включен автоматический обогрев),

- трехпозиционный переключатель открывания окон (автоматика отключена, окна открыты / автоматическое управление окнами / автоматика отключена, окна закрыты),

- кнопка набора воды в бак,

- кнопка полива,

- переключатель режимов полива (один раз в день / два раза в день)

- кнопка включения подсветки дисплея, установленная сверху ящика. Включает подсветку на 30с.

Сразу понятно, что все это для случаев, если вдруг что-то пойдет не так с автоматикой.

Теперь о настройках, которые можно установить с кнопок на панели. Основное меню состоит из 3-х пунктов:

1. Меню настроек.

2. Установка даты-времени.

3. Тестовая программа для концевиков и моторов открывания окон.

С установкой даты и времени все понятно. Тестовая программа - чтобы подключить окна, погонять их с помощью кнопочек, проверить как закрываются, правильно ли подключил, настроить сработку концевиков и т.д.

В меню настроек можно установить следующие параметры:

1. Время полива.

2. Время второго полива (если включен режим полива 2 раза в день)

3. Время набора воды.

4. Температура открытия окон.

5. Температура закрытия окон.

6. Температура включения обогрева почвы.

7. Температура отключения обогрева почвы.

8. Температура включения обогрева воздуха.

9. Температура отключения обогрева воздуха.

Жена сказала, что поскольку нет никакого резервирования и защиты, если концевики не сработают, нужно еще установить предельное для работы насоса и моторов окон. Это было правильное и справедливое замечание, поэтому пришлось ввести и такие настройки:

10. Предельное время работы мотора открывания окна 1.

11. Предельное время работы мотора открывания окна 2.

12. Предельное время работы мотора закрывания окна 1.

13. Предельное время работы мотора закрывания окна 2.

14. Предельное время работы насоса.

15. Время работы насоса для запуска полива.

Об изменениях. Не могу понять, что творится с датчиком DHT11. Работает, работает, а вдруг раз, и повиснет. Смотрел на форумах - многие жалуются. Коллега сделал себе метеостанцию - та же песня. Решил поступить таким образом. Добавил в схему аналоговый датчик LM235Z. Программно написал, чтобы при зависании DHT11 система переключалась на данные с LM235Z. Приедет еще один датчик - буду тестировать его на другой плате до посинения, может мне попался не совсем исправный экземпляр. Даже если добьюсь нормальной работы цифрового - аналоговый для резерва оставлю.

Еще один датчик DS18B20, такой же, как остался закопанным в почву, уже приехал. Поэтому я смог подключить его к панели и панель на столе была протестирована полностью. Работу концевиков я имитировал микропереключателями, датчики прислонял к бутылке со льдом, а в кабинете 27 градусов, жарко, так что включение всех реле протестировал.

Теперь о грустном. Очень хотелось видеть данные с теплицы онлайн. Был приобретен модем SIM800L и Распберри Пи. На Малинке с помощью коллег по работе подняли веб-сервер, запустили модем. Перепробовали кучу библиотек, но они то конфликтовали с другими библиотеками, то зависали. В итоге все-таки добились, чтобы данные передавались по GPRS Get-запросом в базу записывались и на сайте отображались. По IP сайт был доступен в глобале. Однако связь была неустойчива и модем терял GPRS. Приходилось перезагружать модем и как-то раз я, выдергивая провода, прилично долбанул его статикой. Волшебный синий дым и него не вышел, но искра пролетела знатная. Тут уж он совсем что попало погнал. Короче, в этом году мне не удастся увидеть теплицу онлайн. Есть и еще один аспект. Передавать данные на сервер лучше UDP пакетами. Это точно спасет от зависаний, но я не знаю, как данные из этих пакетов затолкать в базу, потому что, когда я учился, ЭВМ были еще с комнату размером и программирование я освоил только на начальном уровне, да и было это в 89-м году. Если кто поможет, буду признателен и в след. году теплица появится онлайн. Теперь, собственно программа для теплицы. Прошу не смеяться, я, можно сказать, пенсионер-самоучка, но код рабочий. Настроечные вещи, типа вывода в монитор порта не убирал специально - может, пригодятся для отладки. Если будут какие-то изменения в процессе эксплуатации летом - могу потом исправленное выложить. Приму конструктивную критику. Небольшое видео - как работает настроечное меню.

Еще в начале 2016 года начал я знакомство с ардуино(ниже прикреплены несколько фото). Всякого рода "помигать светодиодом" меня не интересовало. Скажу сразу. Паять, программить, "рукожопить" я до того времени никогда не пробовал. С электрикой и электроникой тоже не дружу. Еще в бородатый 2008 год захотелось мне сделать автоматический разливатор после того как к системнику был прикручен подстаканник)).. А что, сидишь такой за компом, пиво в стакане закончилось, нажал на клавиатуре ctrl+"пиво" и вуаля, наливается пивасик.  Но тогда я был маленьким студентом у которого не было ни мозгов ни прямых рук. С годами, время от времени, в голове рисовались картинки будущего проекта. Вообщем к делу... Всё делалось постепенно и из доступных материалов. Проект до сих пор не закончен. Столик сделан из кривых кусков ламината(был отжат у товарища который на тот момент делал ремонт)). Первая версия клапана сделана из серво и аквариумного краника. Трубки покупаются в том же аквариумном магазине. Стойки, платформы, уголки берутся в строительном магазине. Штанга из кабельного короба. Собрать такое наверное можно за пару вечеров если перед глазами есть пример. Мне же приходилось подключать фантазию. Функционал по мере тестирования расширялся. При первом же "тесте" (если это можно так назвать))) были выявлены несколько недостатков. Аппаратная часть работала исправно но практическое применение требовало доработки. Собственно девайс полностью рабочий и развивается. В дальнейшем будет добавлен экранчик и меню. Еще хотелось бы поставить охлаждение, что бы жидкость охлаждалась пока течёт из ёмкости в стакан(типа как в офисном кулере). Так же можно добавить несколько "алкоигр"). Этот вариант проекта скорее можно назвать макетом для наработки функционала и отработки работы алгоритмов налива. Повторюсь, девайс не доделан. Предстоит решить еще много вопросов. По фото видно как он менялся и развивался.

Ссылка на видос.

https://www.youtube.com/watch?v=P2XTpsHNZBM

Подключение ESP-01 к компьютеру

Подключение ESP-01 к компьютеру происходит несколько сложнее, нежели чем знакомые всем arduino. Повторюсь, если бы у меня не было чипа ESP-01 в хозяйстве, то надо выбирать уже готовые наборы с необходимой “обвязкой” на борту. Для того чтобы подключить ESP-01 к компьютеру нам потребуется USB-TTL адаптер, макетная плата и набор проводов папа-мама для макетной платы. Также, немаловажную роль играет источник питания. В самом начале своих экспериментов я не придал этому значения, и есп-ха постоянно перезагружалась, переставала отвечать на команды. В общем, обязательно используйте отдельный источник питания.

На фото изображен USB-TTL адаптер на чипе CH340. Обратите внимание на перемычку, с помощью неё выбирается рабочее напряжение. Нам нужно 3.3V

Макетная плата с DC-DC преобразователем. К косе проводов уходящих направо подключалась ESP.

Настоятельно рекомендую для подключения ESP-01 к макетной плате использовать специальный адаптер, ищется на али по запросу Breadboard Adapter for ESP-01. Он показан на следующем фото. Он позволит вам стабильно воткнуть ESP в макетную плату, чтобы ничего не болталось на проводах. Плюс, что еще немаловажно на этом адаптере распаян конденсатор на 0.1µF для сглаживания питания. В дальнейшем его можно использовать и в готовом девайсе, чтобы иметь возможность быстро вытащить-заменить чип.

Breadboard Adapter for ESP-01 очень сильно облегчит подключение чипа к макетной плате. У меня такого в момент сборки девайса не было.

Вот моя схема подключения. Честно стырена с просторов инета, единственное я добавил емкость на 10µF в разрыв кнопки RST. А то, там толи дребезг кнопки был, толи хз.

«Напрямую» к питанию подключается только вывод VCC, остальные выводы: CH_PD, RESET, GPIO0, GPIO2, должны быть подтянуты к питанию (VCC) через резистор от 4,7 до 50 кОм. «Напрямую», к минусу (общему проводу) питания подключаем только GND, а GPIO0 подтягиваем (pulldown) тоже через резистор до 10k к GND для перевода модуль в режим загрузки прошивки. Об этом немного позже. Далее подключаем:

ESP8266 — RX ---> USB-TTL — TX,

ESP8266 — TX, ---> USB-TTL — RX.

Уже на этом этапе можно подать питание на схему, и убедиться что ничего не сгорело. При успешном старте заводской прошивки на модуле ESP8266 загорится красный светодиод (индикатор питания, на некоторых версиях модуля, например ESP-12, может отсутствовать) и пару раз мигнет синий (это индикатор передачи данных от модуля к терминалу по линии TX-RX, может иметь другой цвет).

Проверка подключения и прошивка

Для работы с esp мы будем использовать широко распространенную в узких кругах ESPlorer https://esp8266.ru/esplorer/#download Программа написана на java и будет без проблем работать под разными платформами (win, linux mac)

Подадим питание на модуль, запустим программу, выбираем нужный COM порт, и нажимаем open, и перезагрузим модуль. После этого в окне терминала мы увидим мусор из символов (из-за разных скоростей передачи) , а потом что-то типа:

wdt reset

load 0x40100000, len 25052, room 16

tail 12

chksum 0x0b

Это означает что модуль успешно стартует на стоковой прошивке и у вас есть с ним связь.

Отложим пока ESPlorer в сторону, он понадобится нам позже. Самое время прошить в наш модуль прошивку NodeMCU. Я выбрал эту прошивку по нескольким причинам: для обновления работы скриптов больше не нужно переводить модуль в режим прошивки, и нажимать кнопки на макетке (у меня все это дело немного глючило на макете) , возможность использовать готовые модули, наличие хорошей документации к API. Ссылка на документацию: https://nodemcu.readthedocs.io/en/master/

Благодаря сервису https://nodemcu-build.com/ мы можем собрать собственную версию прошивки только с теми модулями, которые нам нужны. Чем меньше модулей будет в прошивке, тем больше места останется для ваших данных и скриптов.

Заполняем email, ставим галочки на те модули что нам понадобятся, а именно: bit, CJSON, file, GPIO, HTTP, I²C, net, node, 1-Wire, timer, UART, WiFi и нажимаем Start Your Build.

Пока выполняется билд скачаем программу для прошивки. Если у вас не windows, то есть другие инструменты, например esptool, я использовал nodemcu-flasher https://github.com/nodemcu/nodemcu-flasher Скачиваем билд в зависимости от вашей операционной системы.

Проверяем почту, нам придет письмо с ссылками для скачивания нашей прошивки.

Примерно так будет выглядеть письмо. Скачиваем файл прошивки, нам нужна integer версия.

Теперь запускаем ESP8266Flasher.exe, переходим на вкладку Config, в первую строчку добавляем наш файл.

Переходим на вкладку Operation, перезагружаем нашу ESP-01 в режим прошивки таким образом: зажимаем кнопку FLASH и нажимаем RESET, отпускаем FLASH. Нажимаем Flash.

Если все прошилось успешно, ура-ура! Осталось совсем немного.

Теперь открываем ESPlorer, в правой части выбираем нужный порт, нажимаем Open и перезагружаем модуль нажав на кнопку RESET. Вы должны увидеть в терминале что-то похожее.

Пишем логику работы датчика

Логика работы датчика очень проста: после загрузки подключаемся к wi-fi точке, получаем ip-адрес. Один раз в минуту считываем показания и отправляем их в облако. Помимо этого создаем на 80 порту веб-сервер, обратившись к которому можно получить JSON с текущим значением температуры.

Дело за малым, создаем новый файлы, копируем в них содержимое и сохраняем в ESP, - Save to ESP. Прошивка NodeMCU предоставляет нам некий аналог файловой системы, можно сохранять, удалять файлы на ESP как на любой флэшке. При этом не требуется переводить модуль в режим прошивки, можно даже сделать обновление прошивки по воздуху.

Несколько слов отдельно стоит сказать про файл init.lua Именно он начинает исполнятся после загрузки модуля, и уже из него вызываются все остальные файлы на исполнение.

Точка-доступа и пароль задаются в этой строчке:

wifi.sta.config("YOUR_SSID_NAME", "YOUR_PASSWORD")

Вместо YOUR_SSID_NAME и YOUR_PASSWORD необходимо указать имя точки-доступа и пароль от неё. В моем случае настройки приходят с роутера по DHCP, поэтому ip-адрес здесь не указывается. В настройках роутера я закрепил за есп постоянный адрес.

Для сохранения данных мы будем использовать сервис https://thingspeak.com/

Там необходимо зарегистрироваться и создать канал. В один канал можно записывать сразу несколько показателей, например если помимо температуры мы бы измеряли влажность или что-то еще. Переходим на страницу API Keys и копируем оттуда Write API Key. Этот ключ необходимо вставить в файл application.lua на строчке 36 вместе YOUR_API_KEY

http.get("http://api.thingspeak.com/update?api_key=YOUR_API_KEY&fi..."..t, nil, function(code, data)

Также не забываем загрузить файл ds18b20.lua, в нем содержится логика для работы с датчикам DS18B20. Т.к. прошивку мы взяли integer, а температура является float числом, я этот файлик вероломно поправил для того, чтобы в результате работы возвращалась строка, но с разделителем точкой, как будто у нас есть поддержка работы с дробными числами.

Можно протестировать устройство, подключив датчик через макетную плату.

Вот принципиальная схема устройства, накидал быстренько.

После включения устройства у вас в канале на thingspeak должны появиться данные, а также вы должны смочь зайти на ip-адрес, который назначился вашей esp в браузере и увидеть примерно следующее:

{

"sensor-name": "balcony",

"temperature": 20.7500,

"chipID": 170827,

"espMac": "5c:cf:7f:02:9b:4b",

"espIp": "192.168.20.38",

"heap": 32040,

"timerTicks": 835632668

}

Формат выдачи данных вы можете поменять самостоятельно поправив файл application.lua

Финальная сборка устройства

Я запаял все на макетной плате под пайку, такой зеленой, с отверстиями. Стабилизатор питания отдельный, на AMS1117. Питается сейчас от старого БП роутера длинк на 5V, за несколько месяцев ESP ни разу не зависла. Жду пока приедут антенна и приемник катушки (ну когда же уже!!!!!), для того, чтобы питать датчик за окном без проводов. Ковырять и сверлить стеклопакеты на утепленном балконе не хочу.

Заключение

Вот мы и закончили с вами наш температурный датчик. Все исходники файлов можно скачать на github. https://github.com/nossSpb/nodemcu-ds18b20-tutorial/tree/mas... Осталось все это дело упаковать в герметичный корпус и повесить за окно. Помимо текущих показаний, мы также имеем историю измерений в облаке на thingspeak, и тоже можем с ней работать. Об этом я расскажу в следующей части. Делитесь своими идеями в комментариях, задавайте вопросы. Спасибо что дочитали до конца.

Вам необходимо автоматически измерять кислотность жидкостей? Например, вы занимаетесь виноделием и устали проверять на вкус кислотность в процессе брожения? Просто воспользуйтесь pH-сенсором!

При помощи этого сенсора вы можете собрать устройство, которое будет периодически проверять кислотность и призывать принять меры при неудовлетворительных результатах измерения.

Сенсор также будет полезен, например, при гидропонном выращивании овощей, приготовлении квасного сусла или сока.

Сенсор состоит из зонда с длинным кабелем, оканчивающимся BNC-разъёмом, и компактной платы. Датчик подключается к управляющей электронике через 3 провода. При подключении к Arduino будет крайне удобно использовать Troyka Shield. Шлейф для подключения включён в комплект. Выходом датчика является аналоговый сигнал.

Характеристики модуля:

Напряжение питания: 5 В

Габаритные размеры платы: 43*32 мм

Пределы измерений: 0–14 pH

Температурные пределы: 0-60 °C

Точность измерений: ±0,1 pH (при 25 °C)

Время отклика: 1 мин

Внимание! В комплекте с зондом поставляется контейнер с калибровочной жидкостью. Не выливайте эту жидкость! Она имеет эталонную кислотность pH = 7,00. По ней производится калибровка показаний сенсора.

Мой канал по Ардуино и радиоэлектронике: https://www.youtube.com/channel/UC7vR_139OmUO_Wz0wl_kWgw

Советую также подписаться)

Привет, пикабу!

Все началось с того, что у меня уже довольно давно лежал чип ESP-01, один из самых первых, что появился на али. Очень долго до него не доходили руки, но наконец дошли. В предстоящей серии публикаций расскажу подробно о каждом этапе. Этой серией постов надеюсь разжечь интерес аудитории к микроконтроллерам и программированию, а также побудить повторить мой опыт. Видео не будет, будет много текста и картинок.

На картинке изображен модуль из второй части, который показывает текущие дату\время, показания датчика (датчик пока находится внутри квартиры)

Краткое содержание будущих частей:

Часть 1: Датчик на ESP-01 с беспроводным питанием за окно и температурным датчиком DS18B20. По шагам соберем с вами устройство, зальем прошивку, разберемся с esptool, ESPlorer, научимся сохранять данные в облако, а также показывать показания в браузере компьютера.

Часть 2: Модуль Wemos D1. Подключим экранчик через I2C, cделаем вывод показаний температуры с датчика на экран, соберем прошивку, сделаем синхронизацию времени через интернет, обсудим работу при потере интернет соединения.

Часть 3: Приложение под android. Установим android studio, сделаем приложение с одной activity, которое будет показывать температуру с нашего датчика.

На картинке изображен собранный ESP-01 в монтажной коробке, в финальной версии корпус изменился.

Часть 0. Вступительная. Что же такое ESP8266?

ESP8266 — микроконтроллер китайского производителя Espressif с интерфейсом Wi-Fi. Именно наличие wi-fi отличает данный контроллер от более известного и широко распространенного arduino. Да, многие, скажут, что к arduino возможно подключить соответствующий шилд, но зачем, если в данном микроконтроллере он встроен?

Существует множество модификаций данного чипа. В наших статья речь пойдет о подключении чипа ESP-01 и ESP-8266EX уже собранного с обвязкой от проекта wemos.cc (изображен на первой картинке)

На картинке изображены разные типы модулей ESP8266

С помощью данного чипа можно самому создать управляемые через wi-fi различные устройства: датчики температуры, света, давления; управляемые через интернет лампочки или розетки, - спектр применения очень широк. Если вы хотите в модный ныне IoT (internet of things), то с помощью данного чипа легко начать. Именно поэтому данные чипы так полюбились diy-мастерам по всему миру.

Буду рад ответить на вопросы в комментариях, конструктивная критика приветствуется. Как говорится, подписывайтесь чтобы не пропустить.

Всем спасибо.

Давно не брал я в руки шашек, но сейчас расскажу вам что-то интересное.

Этим "что-то" будет сказ про наших российских "производителей" и их цены прям заоблачных высот и про простых китайцев с приличным ценником. Поехали.

Достаточно давно у меня был пост про ESP8266 с интерпретатором JS. Я описал плату, показал как шить и вроде наигрался и успокоился, как вдруг на просторах великого и могучего "китайэкспресса" мне попалась на глаза платка на STM32F103RCT6 и STM32F103RET6.

Вот такого плана. И да, она реально такая маленькая.

И тут я вспомнил что не так давно видел пост про IskraJS и припомнил ее тех. характеристики и характеристики оригинальной платы от Espruino. И знаете что? А то что плата от китайцев минимум в 4 раза дешевле "российской" и в 6 раз дешевле оригинальной. При идентичных параметрах с оригинальной, китайская плата даже еще меньше чем оригинальная Espruino Board. Контроллер у искры правда следующего поколения но это не повод накидывать 4 цены за плату.

В чем же подвох? Да нет его. За исключением отсутствующего встроенного прожигателя. Но с этим без проблем справился конвертер на PL2303 стоимостью 40 рублей. Но вместо него китайцы поставили часы реального времени и слот для "таблетки" :)

Что имеем в итоге? При равных возможностях и разном формфакторе переплачивать от 4 до 6 раз за схожую начинку глупо.

У китайцев плата с 512кб памяти стоит ровно столько же сколько и 256 и 128 и даже 64 кб памяти. Думаю, выбор очевиден.

Да и еще один немаловажный момент! Эта чудо-машинка стоит ровно столько же сколько Arduino MEGA. Количество пинов у этой платы на 1 меньше а в остальном она переплевывает ардуину на раз.

Перейдем к неинтересной части а точней к характеристикам :)

Контроллер 72мгц ARM 32 Cortex-M3

Память 64-512кб

Оперативка 8-64кб

51 портов ввода-вывода (почти как на Ардуине 2560) из которых 28 ШИМ, 16 АЦП, 3 USART, 2 SPI, 2 I2C, 2 ЦАП и 1 CAN шина

Если кому интересно более подробно ознакомится то вот ссылочки :)

https://www.espruino.com/EspruinoBoard/#pinout - тут почти все пины и описание.

http://s.click.aliexpress.com/e/JmQfyJu - ссылка на саму платку если кому интересно.

А теперь к еще более неинтересной теме.

Прошивка этой платы.

Честно говоря относительно прошивки esp8266 прошивка этой платы показалась мне простой как 5 копеек. Все очень подробно описано на странице самой прошивки https://www.espruino.com/Download т.ч. думаю проблем у вас не возникнет :) Ну а если возникнет то милости прошу в пост :)

На этом я закругляюсь :) Всем хорошего вечера, быстрых компиляций и доставок бед промедлений :)

Надеюсь хоть кому-то этот пост будет полезен :)