Tutorial: Sistema de alarmística de temperatura com NodeMCU

Transcrição

1 Tutorial: Sistema de alarmística de temperatura com NodeMCU Date : 21 de Setembro de 2017 É cada vez mais comum ter sistemas automatizados que recolhem informação para posteriormente nos darem orientações. O tutorial que preparamos para hoje é um estilo de sistema de alarmística básico. O cliente faz a recolha da temperatura ambiente e envia-a para um servidor que por sua vez passa para um servidor na Cloud. Sempre que a temperatura ultrapasse um determinado valor, o servidor emite um alerta. Para este tutorial vamos usar o já popular microcontrolador ESP8266 NodeMCU (c/ o módulo ESP-12E). Arquitetura A seguinte arquitetura dá uma ideia do sistema a implementar. É de salientar apenas teremos um cliente, mas a arquitetura pode ter N clientes. Pplware 1 / 7

2 Hardware - Lista de material Para este projeto foram utilizados os seguintes recursos: 2x Node MCU ESP 8266; 2x Cabo micro USB 1x DS18B20 (sensor de temperatura); 1x LED; Resistências; Fios de cobre. A NodeMCU é uma pequena plataforma de desenvolvimento open source direcionada para o desenvolvimento de projetos no mundo da Internet das Coisas. Esta pequena mas poderosa placa vem com um microcontrolador ESP8266 (da Espressif Systems) que oferece suporte nativo para redes Wi-fi com as normas b/g/n. Saber mais aqui. Características da placa NodeMCU Wi-fi 2,4 Ghz com suporte para as normas b/g/n> WPA/WPA2 Wi-Fi Direct (P2p), Soft Access Point Antena integrada Power: 5V via porta micro USB Processador Tensilica LX106 até 160MHz Pilha protocolar TCP/IP (apenas IPv4) Botão de Reset e Flash Memória RAM: 96kBytes Memória ROM boot: 64 KBytes Pplware 2 / 7

3 Memória flash: 4 MB Potência de saída: 0,15 (W); +19.5dBm em modo b Consumo em modo de baixa energia: > 10 ua GPIO com funções de PWM, I2C, SPI, etc Conversor analógico digital (ADC) Dimensões:49 x 24.5 x 13mm DS18B20 - Sensor de Temperatura O DS18B20 é um sensor de temperatura da Maxim Integrated que mede temperatura entre -55ºC e +125ºC utilizando o protocolo 1-Wire batizado e registado pela DALLAS Semiconductors. Este tipo de sensores, enviam os dados da temperatura em série, transmitidos por uma única linha de transmissão, ou seja, é possível ligar múltiplos sensores numa única porta do microcontrolador pois cada sensor tem um número de série único de 64-bit permitindo economizar recursos. Por causa do 1-Wire, foi necessário adicionar uma resistência de 4.7K? entre o 5V e a pino de dados do sensor, que serve de pull-up para manter o nível lógico a 1. Por fim utilizámos um LED para simular o alerta de temperatura elevada. Software Arduino IDE Plataforma ThingSpeak Plataforma Thingspeak Thingspeak é uma plataforma de análise IoT (Internet of Things) que permite agregar, visualizar e analisar streams de dados, de uma forma muito simples. Uma das grandes vantagens da plataforma Thingspeak é que nos permite visualizar os dados enviados pelos nossos dispositivos, em tempo real, mas também a possibilidade de analisar os mesmo recorrendo ao poderoso Matlab. Saber mais aqui. Pplware 3 / 7

4 Com uma conta gratuita temos a possibilidade de guardar e analisar dados de até 8 sensores (canais). Assim, o Thingspeak é ideal para projetos numa pequena escala. Para projetos maiores, temos a opção de fazer o upgrade da conta com um fluxo de dados maior e mais rápido (a conta gratuita limita o envio de dados a cada 15 segundos). No nosso caso, o protótipo só envia dados de apenas um sensor para o Thingspeak, através de um URL com envio dos valores pela query string. O registo de alguns dados no Thingspeak, resultou no seguinte gráfico: Este gráfico é o resultado de um teste feito ao sistema a funcionar com todos os seus módulos. O sensor foi aquecido, que resultou no pico do gráfico quase aos 40º graus e demonstrou Pplware 4 / 7

5 sucesso do nosso projeto. Circuito O seguinte circuito representa a ligação do sensor de temperatura ao microcontrolador cliente. O seguinte circuito representa a ligação do LED (alerta) ao servidor. Implementação Pplware 5 / 7

6 Bibliotecas Para facilitar a implementação deste projeto, recorremos a algumas bibliotecas. A animação seguinte pretende demonstrar a falha no upload do código por falta de uma biblioteca e como a incluir. Cliente O ESP8266 cliente será o microcontrolador que faz a medição da temperatura e envia os valores para o ESP8266 servidor. Não esquecer de alterar a variável ssid e password com as suas respetivas credenciais de acesso à sua Internet. Também é necessário ajustar o endereço IP do servidor que pode ser obtido através da consola após ligação à rede. Ex.: url=" Código principal do cliente #include #include #include #include const char* ssid = ""; const char* password = ""; WiFiServer server(80); String url = " "; bool httpfunction = false; #define ONE_WIRE_BUS 13 // DS18B20 pin OneWire onewire(one_wire_bus); DallasTemperature DS18B20(&oneWir e); void setup() { Serial.begin(115200); delay(10); // Conne ct to WiFi network Serial.println(); Serial.println(); Serial.print("Connecting to "); Serial.println(ssid); WiFi.begin(ssid, password); while (WiFi.status()!= WL_CONNECTED) { delay(500) ; Serial.print("."); } Serial.println(""); Serial.printl n("wifi connected"); // Start the server server.begin(); Seri al.println("server started"); // Print the IP address Serial.pri nt("use this URL to connect: "); Serial.print(" Serial.print(WiFi.localIP()); Serial.println("/"); } void loop() { float temp; DS18B20.requestTemperatures(); temp = DS18B20.ge ttempcbyindex(0); Serial.print("Temperature: "); Serial.prin tln(temp); url=" httpcon nect(url); delay(1000); } Função httpconnect() bool httpconn ect(string url) { HTTPClient http; // Declare an object of class HTTPClient http.begin(url); // Specify request destination int httpcode = http.get(); //Send the request if (httpcode > 0) { // Check the returning code String payload = http.getstring() ; //Get the request response payload } http.end(); // Cl ose connection return true; } Servidor Em relação ao servidor também é necessário alterar as credências da sua ligação à Internet. Para simplificar a implementação do projeto, o cliente e o servidor deve estar na mesma rede. Pplware 6 / 7

7 Powered by TCPDF ( De forma a enviar os dados para o ThingSpeak, é necessário definir o token e o nome do campo (ex.: String p = String(" Código do servidor #include #include #include const char* ssid = "TESTES"; con st char* password = "TEnkust5l54#$"; WiFiClient client; HTTPClient http; ESP8266WebServer server(80); const int input2 = 13; const in t led = 13; String ip = ""; int data = 0; long starttime = 0; long endtime = 0; long times = 0; boolean device1 = false; boolean devi ce2 = false; boolean device3 = false; boolean device4 = false; vo id handleroot() { String cmd; cmd = "{\"Tempo\":\""; cmd += ( endtime - starttime); cmd += "\"}"; server.send(200, "text/plain ", cmd); } void handlenotfound() { String message = "File Not F ound\n\n"; message += "URI: "; message += server.uri(); messa ge += "\nmethod: "; message += (server.method() == HTTP_GET)? "GET " : "POST"; message += "\narguments: "; message += server.args() ; message += "\n"; for (uint8_t i = 0; i = 30.0) { digitalwrite(led, HIGH); } else { digital Write(led, LOW); } String p = String(" + temp; http.begin(p); int httpcode = http.get(); Serial.printf("httpcode: " + httpcode); http. end(); Serial.println(temp); server.send(200, "text/plain", temp); }); server.onnotfound(handlenotfound); server.begin( ); Serial.println("HTTP server started"); } void loop(void) { server.handleclient(); delay(100); } Este é um tutorial simples mas que pode servir de base a muitos outros projetos. Se têm todo o hardware, experimentem. Caso tenham alguma dúvida, deixem nos comentários Pplware 7 / 7