Cảm biến độ ẩm IoT: 12 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:32

Tôi muốn có một cảm biến độ ẩm cho tôi biết khi nào cây trong nhà cần nước. Tôi muốn một thứ gì đó mà tôi có thể sử dụng để bắt đầu gieo hạt và cho những cây trưởng thành trong nhà. Tôi luôn lo lắng rằng tôi đang tưới nước cho chúng.

Tôi đã dành một chút thời gian làm việc trên phần mềm IoT cho các thiết bị Arduino, sử dụng phần mềm của người khác, tôi đã biết khá rõ về các yêu cầu của mình.

1. Tôi muốn một thứ gì đó có thể flash tới nhiều thiết bị và định cấu hình qua wifi. Tôi không muốn phải thay đổi tệp cấu hình mỗi khi tải lên thiết bị mới. Tôi cũng không muốn phải đặt thông tin đăng nhập hoặc các chi tiết cụ thể khác vào mã vì tôi luôn có ý định chia sẻ mã này.
2. Tôi cũng muốn có một khung phần mềm khá vững chắc mà tôi có thể tùy chỉnh cho các dự án trong tương lai. Đây là một cảm biến độ ẩm. Tôi có thể xây dựng một cảm biến chuyển động / ánh sáng / âm thanh / rung / nghiêng và tôi muốn có thể sử dụng một số phần mềm tương tự cho điều đó.
3. Cuối cùng, tôi muốn cái này chạy bằng pin và vì vậy tôi muốn nó tồn tại trong một thời gian dài. Tôi đã dành một chút thời gian để tìm ra chế độ Ngủ sâu nơi thiết bị sẽ dành phần lớn thời gian ở trạng thái không hoạt động.

Quân nhu

Wemos D1 Mini

Cảm biến độ ẩm điện dung

Pin 18650

Đầu nối pin tích cực và tiêu cực

Công tắc trượt

Quyền truy cập vào Máy in 3D cũng khá cần thiết mặc dù bạn có thể tìm các cách khác để kết nối và lưu trữ các bộ phận.

Đây là một liên kết đến bài đăng Thingiverse của tôi với tất cả các mô hình tôi đã tạo.

Bước 1: Nhận phần mềm

Tôi đã xuất bản phần mềm của mình lên GITHUB. Nó được xây dựng bằng PlatformIO

1. Làm theo hướng dẫn trên Trang web PlatformIO để cài đặt VSCode và PlatformIO
2. Tải xuống chương trình cơ sở từ kho GITHUB của tôi. Nhấp vào Sao chép hoặc tải xuống và Tải xuống ZIP
3. Giải nén và mở thư mục trong VSCode
4. Kết nối Wemos D1 với máy tính của bạn qua micro USB
5. Trong VSCode, nhấp vào người ngoài hành tinh để mở bảng PlatformIO
6. Nhấp vào Xây dựng và Tải lên để tải chương trình cơ sở lên bảng Wemos

Bước 2: Thiết lập dự án Blynk để cảm biến của bạn nói chuyện với

Tôi tập trung vào hai loại dịch vụ MQTT và Blynk, đều là tùy chọn.

Blynk là một nền tảng IOT dễ sử dụng và không tốn kém. Bạn có thể tạo ứng dụng chủ yếu bằng cách sử dụng các khoản tín dụng thành phần mà bạn nhận được miễn phí. Nếu bạn hết tín dụng, bạn có thể mua thêm bằng cách sử dụng mua ứng dụng.

1. Cài đặt ứng dụng Blynk trên điện thoại của bạn
2. Tạo một tài khoản
3. Tạo một dự án mới mới
4. Đặt tên cho nó và chọn Wemos D1 làm thiết bị
5. Nhận Blynk Key từ email của bạn, khóa này sẽ được sử dụng để định cấu hình thiết bị sau này
6. Hãy tiếp tục và nhấn vào bất kỳ đâu trên bảng điều khiển dự án của bạn để thêm một thành phần
7. Chọn Màn hình LCD ngay bây giờ nhưng bạn có thể thay đổi nó cho biểu đồ hoặc các thành phần khác sau này. Blynk cho phép bạn tái chế các thành phần để bạn không phải lo lắng về việc lãng phí các khoản tín dụng
8. Chạm vào màn hình LCD và đặt các chân. Phần sụn sử dụng hai chân ảo. Bạn sử dụng cái nào không quan trọng, miễn là bạn sử dụng cái đó trong ứng dụng làm chương trình cơ sở của bạn sau này

Bước 3: Thiết lập Dịch vụ MQTT (Trợ lý tại nhà)

Tôi đã sử dụng Home Assistant để tự động hóa ngôi nhà của mình và dự định thiết lập thông báo khi nhà máy bị khô hoặc cảm biến ngừng báo (hết pin).

Bạn có thể tìm thông tin để thiết lập HA tại đây nếu bạn muốn hoặc bạn có thể chỉ cần thiết lập một Dịch vụ Mosquitto cho MQTT.

Trong cả hai trường hợp, bạn sẽ muốn biết địa chỉ ip, id người dùng và mật khẩu của mình.

Nếu bạn sử dụng Home Assistant, bạn sẽ thiết lập một cảm biến trên nền tảng MQTT nhưng bạn sẽ cần một chút chi tiết. Phần sụn sẽ xuất bản một thông báo với chủ đề [id chip] / độ ẩm với giá trị độ ẩm đọc được

Đây là cấu hình cảm biến mẫu cho Home Assistant

state_topic: "ESP6e4bac / Moisturiser /"

device_class: độ ẩm

Bước 4: Định cấu hình chương trình cơ sở

1. Khi bo mạch đặt lại, nó sẽ bắt đầu một điểm truy cập wifi WifiMoisture
2. Kết nối với nó bằng điện thoại hoặc máy tính của bạn
3. Mở trình duyệt và điều hướng đến 192.168.4.1
4. Bạn sẽ thấy một biểu mẫu web
5. Thêm thông tin đăng nhập wifi của bạn.
6. Bạn có thể đặt khoảng thời gian nghỉ theo phút nhưng tôi khuyên bạn chỉ nên để nó ở mức mặc định (tối đa cho thiết bị của bạn)
7. Thêm khóa Blynk và / hoặc cài đặt MQTT
8. Nhấn gửi

Bạn có thể nhập khóa Blynk và hoặc thông tin đăng nhập MQTT tùy thuộc vào cách bạn muốn theo dõi độ ẩm. Nó sẽ hoạt động với một trong hai nhưng tôi dự định sử dụng cả hai.

Tôi sử dụng Home Assistant để tự động hóa ngôi nhà của mình và sẽ thiết lập cảnh báo dựa trên MQTT nhưng tôi cũng sử dụng biểu đồ trong Blynk để theo dõi mọi thứ theo thời gian thực.

Tôi khuyên bạn nên thực hiện cấu hình này với thiết bị Wemos vẫn được kết nối với PC của bạn và trong khi chạy màn hình nối tiếp. Nếu bạn nhập sai nội dung nào đó hoặc có các vấn đề khác, bạn sẽ cần đầu ra nối tiếp để chẩn đoán.

Bước 5: Bộ phận in

Đi tới bài đăng Thingiverse của tôi, lấy các bộ phận và in bản mới nhất (v2 tại thời điểm viết bài).

Không cần thiết phải có bất kỳ hỗ trợ nào nhưng hãy đảm bảo rằng các lỗ mở hướng lên trên để bạn không có bất kỳ khu vực nhô ra lớn nào.

Bước 6: Lên dây cót mọi thứ

Bạn sẽ muốn buộc mọi thứ lên trước khi cho vào hộp nhưng có một vài miếng in bạn cần lắp ráp trong quá trình lên dây. Chúng tôi sẽ thực hiện từng bước một

Bước 7: Bắt đầu với pin

Cụm pin được cấu tạo từ giá đỡ được in, một đầu nối âm và dương, hai dây màu đen và một dây màu đỏ.

Khi bạn đã in xong, hãy lắp các đầu nối âm và dương vào một trong hai đầu với mấu nhô ra phía dưới.

Lật ngược ngăn chứa pin, gấp các tab ra và thêm một chút thuốc hàn vào chúng

Xoắn hai đầu của hai sợi dây đen lại với nhau và hàn chúng lại

Thiếc đầu dây màu đỏ bằng thuốc hàn

Sau đó hàn dây đen vào đầu nối âm (đầu nối có lò xo) và dây đỏ vào đầu nối dương.

Cuối cùng gập các tab lại cho nằm thẳng với mặt bên của ngăn chứa pin.

Bước 8: Lắp ráp công tắc

Phần sụn này nhằm tận dụng tối đa pin bằng cách sử dụng chế độ Ngủ sâu của chip.

Thiết bị thức dậy sẽ nhận và xuất bản một bài đọc rồi quay lại chế độ ngủ. Để chip tự đánh thức, có một kết nối được thực hiện giữa D0 và RST.

Tôi đã sử dụng trường hợp không có kết nối đó để nói với thiết bị rằng bạn muốn (lại) cấu hình nó. Lần đầu tiên bạn khởi động, thiết bị đã chuyển sang chế độ cấu hình vì nó chưa được lưu cấu hình. Bây giờ nó đã thực hiện, nếu bạn đã từng muốn thay đổi cấu hình đó, hãy lật công tắc và chu kỳ nguồn hoặc nhấn chốt đặt lại.

Tôi cũng nhận thấy rằng đôi khi tôi cần phải ngắt kết nối D0-RST để cài đặt phiên bản phần sụn mới. Công tắc cũng hoạt động cho điều đó.

Hệ thống đấu dây của công tắc rất đơn giản, một dây dẫn ở một bên đến chân RST và dây dẫn ở giữa đến chân D0. Trước khi hàn lên, hãy trượt khối công tắc đã in vào công tắc.

Bước 9: Hàn phần còn lại của các kết nối

Bây giờ cụm pin và khối công tắc đã được nối dây, đã đến lúc nối tất cả các kết nối khác.

1. Hàn dây màu đỏ từ pin vào chân 3,5v trên Wemos
2. Hàn một trong các dây màu đen từ pin đến chân Nối đất trên Wemos
3. Hàn một dây có cả hai đầu bị tước với chốt A0. Chúng tôi sẽ kết nối cái này với dây dẫn màu vàng trên cảm biến
4. Hàn một sợi dây màu đỏ có cả hai đầu bị tước với chân D1 trên Wemos. Điều này sẽ được chuyển sang CAO bởi phần sụn để cấp nguồn cho cảm biến

Ngoài ra, bạn có thể cắt đầu cái ra khỏi cảm biến và hàn trực tiếp vào Wemos. Tôi đã không làm điều đó nhưng không có gì sai với nó miễn là bạn không có kế hoạch phân biệt điều này sau này.

Bước 10: Đặt mọi thứ vào hộp

Tôi đã cố gắng làm cho mọi thứ vừa khít nhưng không dùng quá nhiều lực nhưng mỗi bản in có một chút khác biệt.

1. Chèn Wemos. đẩy đầu usb vào trước. Hãy chắc chắn rằng nó xếp hàng đẹp. Nếu bạn không có quyền để vào góc thì phần sau sẽ không dễ dàng đi vào.
2. Sau đó lắp cảm biến vào. Với hệ thống dây điện đã được kết nối, hãy trượt nó theo một góc và khi nó ở đúng vị trí thì hãy ấn nó xuống. Hộp phải được giữ chặt vào khung đấu dây.
3. Sau đó, lắp giá đỡ pin vào đúng vị trí. Bạn có thể cần phải uốn các thành hộp một chút. Tận dụng thực tế là một mặt của nó đang mở (tôi có thể mở cả hai mặt trong bản sửa đổi tiếp theo). Tìm hai miếng đệm hình tròn ở dưới cùng của hộp và ấn giá đỡ pin vào chúng.
4. Cuối cùng đặt công tắc vào vị trí từ bên trong hộp. Vặn hai vít 1,7mm x 8mm từ bên ngoài vào để đảm bảo tác động một số áp lực lên khối công tắc in. Các vít phải bám vào khối in nhưng hãy nhớ các bộ phận được in mềm và vít sẽ dễ dàng tách các lỗ ra.

Khi mọi thứ đã ở trong hộp, hãy mất vài phút để sắp xếp các dây. Bạn có thể trượt chúng dọc theo ngăn chứa pin nhưng tùy thuộc vào dây của bạn mà có thể khiến các bên bị bung ra.

Bước 11: Tăng sức mạnh và đọc những bài đọc đầu tiên của bạn

Cuối cùng đảm bảo rằng công tắc được lật để kết nối các chân D0 và RST và lắp pin.

đặt nắp vào và vặn 6 vít để giữ cố định (nếu không nắp có thể chỉ giữ do ma sát).

Thiết bị sẽ đọc ngay lập tức, chuyển sang chế độ ngủ trong thời gian đã định cấu hình, sau đó đọc tiếp.

Bây giờ bạn đã chạy nó, bạn có thể thiết lập biểu đồ trong Blynk, thiết lập thông báo trong HomeAssistant hoặc bất kỳ tùy chọn nào khác để theo dõi độ ẩm và giữ cho cây của bạn sống.

Bước 12: Lặp lại tiếp theo

Trong tương lai có lẽ tôi sẽ cập nhật phần mềm MQTT để nói nhiều hơn là chỉ đọc thô. Một trong những chân blynk xuất bản một diễn giải nên ít nhất tôi muốn thêm nó vào MQTT. Tôi cũng cần bao gồm cái cuối cùng

Tôi cũng dự định thêm phạm vi đọc vào trang cài đặt hoặc xây dựng chế độ hiệu chuẩn. Ý tưởng là bạn sử dụng trang cấu hình để đưa nó vào chế độ hiệu chỉnh. Sau đó, nó thực hiện một số lần đọc liên tiếp khá nhanh, giữ giá trị cao nhất là "Khô" và thấp nhất là "Ướt".

Tôi cũng nghĩ rằng tôi có thể làm cho thiết bị nhỏ hơn bằng cách sử dụng pin nhỏ hơn hoặc xếp chồng một số bộ phận. Luôn luôn có công việc phải được thực hiện trên mô hình.

Cuối cùng, có những bo mạch khác ngoài Wemos D1 Mini có giá đỡ pin và / hoặc bộ sạc tích hợp. Việc sử dụng những bo mạch này có thể tiết kiệm một số dung lượng và giúp tôi không phải mở vỏ sau này.