Capteur GreenHouse : 8 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:08

Tutoriel GreenHouse Sensor

Réalisé par Alain Wei assisté de Pascal Chencaptors | sigfox | ubidots

1. Objectifs
2. Objets utilisés dans ce projet
3. Étape de mise en œuvre
4. Principe de fonctionnement
5. Connexion de l'appareil
6. Le code mbed
7. Traitement et analyse des données
8. Optimiser la consommation du système
9. Photos

Étape 1: Objectifs

Pour ce projet, je souhaite réaliser un système énergétique autonome, et je dois mesurer: la température ambiante de l'air, l'humidité de l'air, la température du sol, l'humidité du sol, la luminosité Lux et RGB.

Étape 2: Éléments utilisés dans ce projet

Nomenclature:

1) composant solaire: une fine couche de résine permet une utilisation en extérieur

2) Chip LiPo Rider Pro: chargez tous vos projets en 5 V

3) Microcontrôleur à puce Nucleo STM 32L432KC: offre aux utilisateurs un moyen abordable et flexible d'essayer de nouvelles idées et de construire des prototypes avec n'importe quelle gamme de microcontrôleurs STM32

4) Module Sigfox Wisol: pour concevoir votre prototype IOT avec les réseaux Sigfox

5) Ecran LCD: Il se connecte à un microcontrôleur via le bus I2C ou SPI

6) Batterie Li-Ion 3, 7V 1050mAh: protection contre les surcharges et décharges.

7) Capteur d'humidité par gravité SEN0193: connaître la concentration d'eau dans le sol. Le capteur délivre une tension analogique en fonction de la teneur en eau.

8) Capteur de température et d'humidité DHT22: connaît la température et l'humidité de l'air, et communique avec un microcontrôleur de type arduino ou compatible via une sortie numérique.

9) Capteur de température Grove: connaître la température du sol, et ce module est connecté à une entrée numérique de Grove Base Shield ou Mega Shield via un câble à 4 conducteurs inclus

10) Capteur de couleur ADA1334: détecte la couleur d'une source lumineuse ou d'un objet. Il communique via un port I2C

11) Capteur de lumière TSL2561: mesure une luminosité de 0,1 à 40000 Lux. Il communique avec un microcontrôleur Arduino via le bus I2C.

Logiciel:

1) SolidWorks (conception de modèle solide)

2) Paint 3d (concevoir l'icône de l'application)

3) Altium (dessiner le pcb)

4) Mbed (écrire le code pour la carte)

Étape 3: Étape de mise en œuvre

Après avoir connu le matériel et le logiciel que nous utiliserons, il y a un certain nombre d'étapes que nous devons réaliser

1) nous devons simuler le circuit à l'aide d'Altium

2) nous devrions faire quelques travaux de conception, par exemple: concevoir un modèle solide à l'aide de SolidWorks, concevoir l'icône d'application à l'aide de Paint 3d

3) si le circuit est correct, nous pouvons réaliser le circuit sur PCB avec les matériaux que nous avons encore préparés

4) après avoir connecté le circuit, nous devons souder le composant et tester la qualité du circuit

5) à la fin, nous devons emballer le circuit avec le modèle solide que nous avons déjà terminé

Étape 4: Principe de fonctionnement

Capteur capacitif d'humidité du sol SKU: insérez-le dans le sol autour de vos plantes et impressionnez vos amis avec des données d'humidité du sol en temps réel

Capteur de température et d'humidité DHT11 ST052: connectez le capteur aux broches de la carte Capteur de couleur ADA1334: possède des éléments de détection de lumière RVB et claire. Un filtre de blocage IR, intégré sur puce et localisé sur les photodiodes de détection de couleur, minimise la composante spectrale IR de la lumière entrante et permet d'effectuer des mesures de couleur avec précision.

Capteur de température Grove: insérez-le dans le sol autour de vos plantes, le thermomètre numérique DS18B20 fournit des mesures de température Celsius de 9 bits à 12 bits et dispose d'une fonction d'alarme avec des points de déclenchement supérieur et inférieur non volatils programmables par l'utilisateur.

Capteur de lumièreTSL2561: Le capteur dispose d'une interface numérique (i2c). Vous pouvez sélectionner l'une des trois adresses afin d'avoir jusqu'à trois capteurs sur une carte, chacun avec une adresse i2c différente. L'ADC intégré signifie que vous pouvez l'utiliser avec n'importe quel microcontrôleur, même s'il n'a pas d'entrées analogiques.

1) Utilisation des capteurs pour la collecte de données

2) Les données seront transmises au microcontrôleur

3) Le microcontrôleur exécutera le programme que nous avons déjà écrit et transmettra les données au Module Sigfox Wisol

4) Le module Sigfox Wisol transmettra les données au site Web Sigfox Backend via l'antenne

Étape 5: connexion de l'appareil

SPIPreInit gSpi(D11, NC, D13); // MOSI MISO CLK

Adafruit_SSD1306_Spi gOled(gSpi, D10, D4, D3); // DC RST CS

Wisol série (USBTX, USBRX); // tx(A2), rx(A7)

DHT dht22 (A5, DHT:: DHT22); // analogique

TSL2561_I2C Lum(D0, D1); // sda, scl

TCS3472_I2C rgbc (D12, A6); // sda, scl

Humidité analogique(A1); // analogique

Sonde DS1820 (A0); // analogique

Indicateur d'entrée numérique (D6); // contrôle de l'écran du commutateur

Étape 6: Le code Mbed

Vous pouvez trouver le code mbed ici:

Étape 7: Traitement et analyse des données

Après avoir envoyé des données au site Web Sigfox, car Sigfox limite chaque message à un maximum de 12 octets (96 bits), nous avons donc attribué différentes mesures à différentes tailles d'octets et défini les données en hexadécimal. Pour permettre aux utilisateurs de recevoir des données plus clairement et plus facilement, nous envoyons les données de Sigfox à la plateforme cloud, sur la plateforme cloud, nous présentons les données et les analysons. Le processus de mise en œuvre est le suivant:

1) Enregistrez nos appareils sur la plateforme cloud

2) Entrez sur le site Web de l'édition de rappel de l'appareil Sigfox

3) Définir la configuration des paramètres

4) Mettez un lien de compte pour l'appareil sur la plate-forme cloud dans le modèle d'URL (rappelez l'adresse du serveur)

5) Remplissez le callbackBody (le corps d'informations pour la demande de rappel)

6) Enregistrer les paramètres

L'image montre le résultat sur la plateforme Ubidots, on peut voir que les données sont converties en décimal, donc on reçoit les données plus clairement et plus commodément, et on peut regarder le diagramme de chaque donnée en détail, par exemple: on peut trouver le plus haut température dans l'air

Étape 8: Optimiser la consommation du système

Il y a un régulateur entre mini usb et Vin dans MCU, ce régulateur augmentera la perte, afin de minimiser la perte de notre système, nous alimenterons le microcontrôleur à partir de la sortie numérique, et lorsque nous n'utilisons pas le système, fabriquons le microcontrôleur et les capteurs dorment. Nous prouvons que ces deux méthodes peuvent réduire efficacement la perte:

1) Ajouter une résistance entre le microcontrôleur et le générateur

2) Trouver le courant à travers la résistance sur l'oscilloscope

3) Faire dormir les capteurs, et récupérer le courant à travers la résistance sur l'oscilloscope

4) Faire dormir le microcontrôleur, et récupérer le courant à travers la résistance sur l'oscilloscope Nos résultats expérimentaux sont les suivants

Nous découvrons que lorsque nous mettons le microcontrôleur en veille, la perte de système est minimisée. Et lorsque le microcontrôleur est réveillé, les capteurs peuvent collecter des données et les envoyer à Sigfox. En utilisant Mosfet, nous connectons la porte avec la sortie numérique du MCU, nous connectons le drain avec les capteurs et nous connectons la source avec la broche de 3, 3V du MCU. Lorsque la tension de grille est inférieure à Vgs (tension de seuil de grille), il y a le bloc entre la source et le drain, il n'y a pas de tension au bout des capteurs. Ainsi, lorsque nous mettons le microcontrôleur en veille, nous devons nous assurer que la tension de grille est inférieure à Vgs, et lorsque le MCU fonctionne, la tension de grille doit être supérieure à Vgs, ce sont les règles pour trouver le Mosfet applicable.