Как да изградите сензорна станция за наблюдение на комфорт: 10 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:52

Тази инструкция описва проектирането и изграждането на т. Нар. Comfort Monitoring Station CoMoS, комбинирано сензорно устройство за условия на околната среда, което е разработено в катедрата по вградена среда в TUK, Technische Universität Kaiserslautern, Германия.

CoMoS използва контролер ESP32 и сензори за температурата на въздуха и относителната влажност (Si7021), скоростта на въздуха (сензор за вятър, рев. C от Modern Device) и температурата на глобуса (DS18B20 в черна крушка), всичко това в компактна, лесна за изграждане на кутия с визуална обратна връзка чрез LED индикатор (WS2812B). В допълнение, сензор за осветеност (BH1750) е включен за анализ на местното визуално състояние. Всички сензорни данни се четат периодично и се изпращат през Wi-Fi до сървър на база данни, откъдето могат да се използват за наблюдение и контрол.

Мотивацията зад това развитие е да се получи евтина, но много мощна алтернатива на лабораторните сензорни устройства, които обикновено са на цена над 3000 €. За разлика от това, CoMoS използва хардуер на обща цена около 50 евро и следователно може да бъде разгърнат цялостно в (офис) сгради за определяне в реално време на индивидуалното топлинно и визуално състояние на всяко отделно работно място или сградна секция.

За повече информация относно нашите изследвания и свързаната работа в отдела, вижте официалния уебсайт за интелигентно офис пространство на Living Lab или се свържете директно със съответния автор чрез LinkedIn. Всички контакти на авторите са изброени в края на тази инструкция.

Структурна бележка: Тази инструкция описва оригиналната настройка на CoMoS, но също така предоставя информация и инструкции за няколко варианта, които наскоро разработихме: Освен оригиналния калъф, изграден от стандартни части, има и опция за 3D отпечатване. Освен оригиналното устройство с връзка със сървър на база данни, има алтернативна самостоятелна версия със SD карта за съхранение, интегрирана точка за достъп WIFi и фантастично мобилно приложение за визуализиране на показанията на сензора. Моля, проверете опциите, отбелязани в съответните глави, и самостоятелната опция в последната глава.

Лична бележка: Това е първата инструкция на автора и обхваща доста подробна и сложна настройка. Моля, не се колебайте да се свържете чрез секцията за коментари на тази страница, по електронна поща или чрез LinkedIn, ако по време на стъпките липсват подробности или информация.

Стъпка 1: Фон - топлинен и визуален комфорт

Топлинният и визуалният комфорт стават все по -важни теми, особено в офис и на работното място, но и в жилищния сектор. Основното предизвикателство в тази област е, че топлинното възприятие на индивидите често варира в широк диапазон. Един човек може да се чувства горещ при определено топлинно състояние, докато друг човек се чувства студено в същото. Това е така, защото индивидуалното топлинно възприятие се влияе от много фактори, включително физическите фактори на температурата на въздуха, относителната влажност, скоростта на въздуха и температурата на лъчение на околните повърхности. Но също така облеклото, метаболитната активност и индивидуалният аспект на възрастта, пола, телесната маса и др. Оказват влияние върху топлинното възприятие.

Докато отделните фактори остават несигурност по отношение на контролите за отопление и охлаждане, физическите фактори могат да бъдат определени точно чрез сензорни устройства. Температурата на въздуха, относителната влажност, скоростта на въздуха и температурата на земното кълбо могат да бъдат измерени и използвани като директен вход за управление на сградата. Освен това, при по-подробен подход, те могат да бъдат използвани като входни данни за изчисляване на т.нар. PMV-индекс, където PMV означава предвиден среден глас. Той описва как средно вероятно хората биха оценили топлинното си усещане при определени условия на стаята. PMV може да приеме стойности от -3 (студено) до +3 (горещо), като 0 е неутрално състояние.

Защо споменаваме това PMV нещо тук? Е, защото в областта на личния комфорт това е често използван индекс, който може да служи като критерий за качество за топлинната ситуация в сграда. А с CoMoS могат да бъдат измерени всички параметри на околната среда, необходими за изчисляване на PMV.

Ако се интересувате, научете повече за топлинния комфорт, контекста на земното кълбо и средната лъчиста температура, PMV-индекса и внедряващия ASHRAE стандарт на

Уикипедия: Термичен комфорт

ISO 7726 Ергономичност на термичната среда

НПО АШРАЕ

Между другото: Съществуват отдавна съществуващи, но и много новоразработени джаджи в областта на персонализираната среда, за да осигурят индивидуален топлинен и визуален комфорт. Малките настолни вентилатори са добре известен пример. Но също така се разработват или дори вече се предлагат на пазара затоплящи крака, отопляеми и вентилирани столове или офис прегради за отопление и охлаждане с IR излъчване. Всички тези технологии оказват влияние върху локалното топлинно състояние, например на работното място, и те могат да се контролират автоматично въз основа на данни от локалния сензор, както е показано на снимките от тази стъпка.

Повече информация за джаджите за персонализирана среда и текущите изследвания е достъпна на адрес

Интелигентно офис пространство на Living Lab: Персонализирана среда

Калифорнийски университет, Бъркли

Доклад на ZEN за персонални отоплителни и охлаждащи устройства [PDF]

SBRC University of Wollongong

Стъпка 2: Схема на системата

Една от основните цели в процеса на разработка беше създаването на безжично, компактно и евтино сензорно устройство за измерване на условията на вътрешната среда на поне десет отделни работни места в дадено отворено офисно пространство. Следователно станцията използва ESP32-WROOM-32 с вградена WiFi свързаност и с голямо разнообразие от конектори и поддържани типове шини за всички видове сензори. Сензорните станции използват отделен IoT-WiFi и изпращат своите показания към база данни MariaDB чрез PHP скрипт, който се изпълнява на сървъра на базата данни. По желание може да се инсталира и лесен за използване визуален изход Grafana.

Схемата по -горе показва подреждането на всички периферни компоненти като преглед на настройката на системата, но тази инструкция се фокусира върху самата сензорна станция. Разбира се, PHP файлът и описание на SQL връзката също са включени по -късно, за да предоставят цялата необходима информация за изграждане, свързване и използване на CoMoS.

Забележка: в края на тази инструкция можете да намерите инструкции как да изградите алтернативна самостоятелна версия на CoMoS със SD карта за съхранение, вътрешна WiFi точка за достъп и уеб приложение за мобилни устройства.

Стъпка 3: Списък на доставките

Електроника

Сензори и контролер, както е показано на снимката:

• ESP32-WROOM-32 микроконтролер (espressif.com) [A]
• Si7021 или GY21 сензор за температура и влажност (adafruit.com) [B]
• DS18B20+ температурен сензор (adafruit.com) [C]
• Rev C. Сензор за скоростта на въздуха (moderndevice.com) [D]
• Светодиод за състояние WS2812B 5050 (adafruit.com) [E]
• BH1750 сензор за осветеност (amazon.de) [F]

Още електрически части:

• 4, 7k издърпващ резистор (adafruit.com)
• 0, 14 mm² (или подобен) стандартен проводник (adafruit.com)
• 2x компактни съединители за свързване Wago (wago.com)
• Микро USB кабел (sparkfun.com)

Части на калъфа (Намерете по-подробна информация за тези части и размери в следващата стъпка. Ако имате наличен 3D принтер, имате нужда само от топка за тенис на маса. Пропуснете следващата стъпка и намерете цялата информация и файлове за печат в Стъпка 5.)

• Акрилна плоча кръгла 50x4 mm [1]
• Стоманена плоча кръгла 40x10 mm [2]
• Акрилна тръба 50x5x140 mm [3]
• Акрилна плоча кръгла 40x5 mm [4]
• Акрилна тръба 12x2x50 mm [5]
• Топка за тенис на маса [6]

Разни

• Спрей за бяла боя
• Черен матов спрей за боя
• Някаква лента
• Малко изолационна вълна, памучен тампон или нещо подобно

Инструменти

• Бормашина
• 8 мм бормашина за кражба
• 6 мм бормашина за дърво/пластмаса
• 12 мм бормашина за дърво/пластмаса
• Трион с тънка ръка
• Шкурка
• Клещи за рязане на тел
• Машина за сваляне на тел
• Поялник и калай
• Мощно лепило или пистолет за горещо лепило

Софтуер и библиотеки (Цифрите показват версиите на библиотеката, с които използвахме и тествахме хардуера. По -новите библиотеки също трябва да работят, но понякога се сблъсквахме с някои проблеми, докато опитвахме различни / по -нови версии.)

• Arduino IDE (1.8.5)
• Библиотека ESP32 Core
• Библиотека BH1750FVI
• Библиотека Adafruit_Si7021 (1.0.1)
• Библиотека Adafruit_NeoPixel (1.1.6)
• Библиотека за температура в Далас (3.7.9)
• Библиотека на OneWire (2.3.3)

Стъпка 4: Проектиране и изграждане на корпус - Вариант 1

Дизайнът на CoMoS се отличава с тънък, вертикален корпус с повечето сензори, монтирани в горната част, като само сензорът за температура и влажност е монтиран близо до дъното. Позициите и разположението на сензорите следват специфичните изисквания на измерените променливи:

• Сензорът за температура и влажност на Si7021 е монтиран извън корпуса, близо до дъното му, за да позволи свободна циркулация на въздуха около сензора и да сведе до минимум влиянието на отпадната топлина, отделяна от микроконтролера вътре в кутията.
• Сензорът за осветеност BH1750 е монтиран върху плоската горна част на корпуса, за да измерва осветеността на хоризонтална повърхност, както се изисква от общите стандарти за осветеност на работното място.
• Сензорът за вятър Rev. C също е монтиран в горната част на корпуса, като неговата електроника е скрита вътре в кутията, но зъбите му, които носят действителния термичен анемометър и температурен сензор, изложени на въздух около горната част.
• Температурният сензор DS18B20 е монтиран на самия връх на станцията, вътре в боядисана в черно топка за тенис на маса. Позицията отгоре е необходима, за да се сведат до минимум факторите на видимост и следователно радиационното влияние на самата сензорна станция върху измерването на температурата на земното кълбо.

Допълнителни ресурси относно средната лъчиста температура и използването на черни топки за тенис на маса като сензори за температура на земното кълбо са:

Уанг, Шан и Ли, Югуо. (2015). Подходящи акрилни и медни термометри за дневни външни настройки. Строителство и околна среда. 89. 10.1016/j.buildenv.2015.03.002.

Скъпи, Ричард. (1987). Термометри за пинг-понг глобус за средна излъчваща температура. H & Eng.,. 60. 10-12.

Калъфът е проектиран просто, за да запази времето и усилията за производство възможно най -ниски. Той може лесно да бъде изграден от стандартни части и компоненти само с няколко прости инструмента и умения. Или за тези, които имат късмет да имат на разположение 3D принтер, всички части на калъфа могат да бъдат и 3D отпечатани. За да отпечатате кутията, останалата част от тази стъпка може да бъде пропусната и всички необходими файлове и инструкции могат да бъдат намерени в следващата стъпка.

За конструкцията от стандартни части за повечето от тях се избират монтажни размери:

• Основното тяло е акрилна (PMMA) тръба с външен диаметър 50 mm, дебелина на стената 5 mm и височина 140 mm.
• Долната плоча, която служи за светлинен проводник на светодиода за състоянието, е акрилна кръгла плоча с диаметър 50 мм и дебелина 4 мм.
• Стоманен кръг с диаметър 40 mm и дебелина 10 mm е монтиран като тежест върху горната част на долната плоча и се монтира в долния край на основната тръба, за да се предотврати преобръщане на станцията и да се задържи долната плоча на място.
• Горната плоча се вписва и в основната тръба на тялото. Изработен е от PMMA и има диаметър 40 mm и дебелина 5 mm.
• И накрая, горната тръба също е PMMA, с външен диаметър 10 mm, дебелина на стената 2 mm и дължина 50 mm.

Процесът на производство и сглобяване е прост, като се започне с няколко дупки за пробиване. Стоманеният кръг се нуждае от 8 мм непрекъснат отвор, за да побере светодиода и кабелите. Основната тръба на тялото се нуждае от около 6 мм отвори, като кабелен проход за USB и сензорни кабели, и като вентилационни отвори. Броят и позициите на отворите могат да се променят според вашите предпочитания. Изборът на разработчиците е шест дупки на гърба, близо до горната и долната част, и две от предната страна, един отгоре, отново един отдолу, като ориентир.

Горната плоча е най -сложната част. Нуждае се от центрирана, права и непрекъсната 12 мм цяла, за да се монтира на горния щранг тръба, друг отцентриран 6 мм отвор, за да побере кабела на сензора за осветеност, и тънка цепка с ширина приблизително 1,5 мм и дължина 18 мм, за да пасне на вятъра сензор. Вижте снимките за справка. И накрая, топката за тенис на маса също се нуждае от цяла 6 мм, за да побере сензора за температура и кабела.

В следващата стъпка всички части от PMMA, с изключение на долната плоча, трябва да бъдат боядисани със спрей, еталонът е бял. Топката за тенис на маса трябва да бъде боядисана в матово черно, за да се установят нейните прогнозни топлинни и оптични характеристики.

Стоманеният кръг е залепен центриран и плосък към долната плоча. Горната щрангова тръба е залепена в 12 -милиметровия отвор на горната плоча. Топката за тенис на маса е залепена в горния край на щранга, като отворът й съответства на вътрешния отвор на тръбата на щранга, така че температурният сензор и кабелът могат да бъдат вкарани в топката след това през тръбата на щранга.

С тази стъпка всички части на кутията са готови за сглобяване, като ги сглобите. Ако някои прилепват прекалено плътно, изстържете ги малко, ако са твърде хлабави, добавете тънък слой лента.

Стъпка 5: Проектиране и изграждане на корпус - Вариант 2

Докато Вариант 1 за изграждане на случая на CoMoS все още е бърз и прост, позволяването на 3D принтер да свърши работата може да бъде още по-лесно. Също така за тази опция кутията е разделена на три части, горна, корпусна и долна, за да се позволи лесно окабеляване и сглобяване, както е описано в следващата стъпка.

Файловете и допълнителната информация за настройките на принтера са предоставени в Thingiverse:

CoMoS файлове на Thingiverse

Спазването на инструкциите за използване на бяла нишка за горната част и частите на корпуса е силно препоръчително. Това предотвратява твърде бързото нагряване на кутията на слънчева светлина и избягва фалшивите измервания. Прозрачна нажежаема жичка трябва да се използва за долната част, за да позволи осветяване на LED индикатора.

Друг вариант от Вариант 1 е, че металният кръг липсва. За да се предотврати преобръщане на CoMoS, всякакъв вид тежест като лагери или куп метални шайби трябва да се постави в/върху прозрачната долна част. Той е проектиран с ръб наоколо, за да побере и задържа известно тегло. Като алтернатива, CoMoS може да бъде залепен на мястото на инсталиране с помощта на двустранна лента.

Забележка: Папката Thingiverse включва файлове за кутия за четец на микро SD карти, която може да се монтира към кутията CoMoS. Този случай е по избор и е част от самостоятелната версия, описана в последната стъпка на тази инструкция.

Стъпка 6: Окабеляване и монтаж

ESP, сензорите, LED и USB кабелът са запоени и свързани съгласно схематичната схема, показана на снимките на тази стъпка. Присвояването на ПИН код, съответстващо на примерния код, описан по-късно, е:

• 14 - Нулиране на моста (EN) - [сиво]
• 17 - WS2811 (LED) - [зелено]
• 18 - издърпващ резистор за DS18B20+
• 19 - DS18B20+ (един проводник) - [лилаво]
• 21 - BH1750 & SI7021 (SDA) - [синьо]
• 22 - BH1750 & SI7021 (SCL) - [жълто]
• 25 - BH1750 (V -in) - [кафяв]
• 26 - SI7021 (V -in) - [кафяв]
• 27 - DS18B20+ (V -in) - [кафяв]
• 34 - Сензор за вятъра (TMP) - [циан]
• 35 - Сензор за вятъра (RV) - [оранжево]
• VIN - USB кабел (+5V) - [червен]
• GND - USB кабел (GND) - [черен]

Сензорите Si7021, BH1750 и DS18B20+ се захранват чрез IO-извод на ESP32. Това е възможно, тъй като максималният им ток е под максималния ток на ESP за пин и е необходим, за да може да се нулират сензорите чрез прекъсване на захранването им в случай на комуникационни грешки на сензора. Вижте ESP кода и коментарите за повече информация.

Сензорите Si7021 и BH1750, също като USB кабела, трябва да бъдат запоени с кабелите, които вече са поставени през специалните отвори на корпуса, за да се позволи сглобяването в следващата стъпка. Компактните съединители за свързване на WAGO се използват за свързване на устройства към захранването чрез USB кабел. Всички те се захранват при 5 V DC чрез USB, което работи с логическото ниво на ESP32 при 3, 3 V. По избор, щифтовете за данни на микро USB кабела могат да бъдат свързани отново към микро USB щепсела и да бъдат свързани към микро USB на ESP гнездо, като вход за захранване и връзка за данни за прехвърляне на код към ESP32, докато кутията е затворена. В противен случай, ако е свързан, както е показано на схемата, е необходим друг непокътнат микро USB кабел за първоначално прехвърляне на код към ESP преди сглобяване на кутията.

Температурният сензор Si7021 е залепен към задната страна на кутията, близо до дъното. Много е важно този сензор да се прикрепи близо до дъното, за да се избегнат фалшиви отчитания на температурата, причинени от топлина, отделена в кутията. Вижте Епилог стъпка за повече информация по този проблем. Сензорът за осветеност BH1750 е залепен към горната плоча, а сензорът за вятър е поставен и монтиран към прореза от противоположната страна. Ако се впише твърде губещо, малко лента около централната част на сензора помага да се задържи в позиция. Температурният сензор DS18B20 се вкарва през горния щранг в топката за тенис на маса, с крайна позиция в центъра на топката. Вътрешността на горния щранг е запълнена с изолираща вълна, а долният отвор е запечатан с лента или горещо лепило, за да се предотврати токопроводим или конвективен пренос на топлина към земното кълбо. Светодиодът е прикрепен към стоманения кръгъл отвор, обърнат надолу, за да освети долната плоча.

Всички проводници, съединителите за свързване и ESP32 влизат в основния корпус и цялата част на кутията се сглобява в окончателен монтаж.

Стъпка 7: Софтуер - ESP, PHP и MariaDB конфигурация

Микроконтролерът ESP32 може да бъде програмиран с помощта на Arduino IDE и библиотеката ESP32 Core, предоставена от Espressif. Налични са много уроци онлайн за това как да настроите IDE за съвместимост с ESP32, например тук.

След като бъде настроен, прикаченият код се прехвърля към ESP32. Той е коментиран навсякъде за по -лесно разбиране, но някои ключови характеристики са:

• В началото има раздел „потребителска конфигурация“, в който трябва да се настроят отделни променливи, като WiFi ID и парола, IP на сървъра на база данни и желаните показания на данните и период на изпращане. Той също така включва променлива „регулиране на нулевия вятър“, която може да се използва за регулиране на нулевите показатели на скоростта на вятъра до 0 в случай на нестабилно захранване.
• Кодът включва средни коефициенти на калибриране, определени от авторите от калибрирането на десет съществуващи сензорни станции. Вижте Епилог стъпка за повече информация и евентуална индивидуална настройка.
• Различни обработки на грешки са включени в няколко раздела на кода. Особено ефективно откриване и обработка на комуникационни грешки в шината, които често се появяват на контролерите ESP32. Отново вижте стъпка Epilogue за повече информация.
• Той има цветен LED изход, който показва текущото състояние на сензорната станция и всички грешки. Вижте стъпката Резултати за повече информация.

Прикаченият PHP файл трябва да бъде инсталиран и достъпен в основната папка на сървъра на базата данни, на адрес serverIP/sensor.php. Името на PHP файла и съдържанието на обработката на данни трябва да съвпадат с кода на функцията за повикване на ESP и от друга страна да съответстват на настройката на таблицата на базата данни, за да позволят съхранение на показанията на данните. Приложените примери за кодове са съпоставени, но в случай, че промените някои променливи, те трябва да бъдат променени в цялата система. PHP файлът включва раздел за настройка в началото, в който се правят индивидуални корекции според средата на системата, по -специално потребителското име и паролата на базата данни, и името на базата данни.

На същия сървър се настройва база данни MariaDB или SQL, в съответствие с настройката на таблицата, използвана в кода на сензорната станция и PHP скрипта. В примерния код името на базата данни MariaDB е „sensorstation“с таблица с име „data“, която съдържа 13 колони за UTCDate, ID, UID, Temp, Hum, Globe, Vel, VelMin, VelMax, MRT, Illum, IllumMin, и IllumMax.

Платформа за анализ и мониторинг на Grafana може да бъде инсталирана допълнително на сървъра като опция за директна визуализация на база данни. Това не е ключова характеристика на това развитие, така че не е описано допълнително в тази инструкция.

Стъпка 8: Резултати - Четене и проверка на данни

С всички свързвани окабеляване, сглобяване, програмиране и околна среда сензорната станция периодично изпраща показанията към базата данни. Докато се захранват, няколко състояния на работа са показани чрез долния светодиоден цвят:

• По време на зареждане светодиодът свети в жълт цвят, за да покаже предстоящата връзка с WiFi.
• Когато и докато сте свързани, индикаторът е син.
• Сензорната станция проверява показанията на сензора и го изпраща периодично на сървъра. Всеки успешен трансфер се обозначава с импулс на зелена светлина от 600 ms.
• В случай на грешки, индикаторът ще оцвети червено, лилаво или жълтеникаво, в зависимост от вида на грешката. След определено време или брой грешки, сензорната станция нулира всички сензори и се рестартира автоматично, отново обозначена с жълта светлина при зареждане. Вижте ESP32 кода и коментарите за повече информация относно цветовете на индикатора.

С тази последна стъпка сензорната станция работи и работи непрекъснато. Към днешна дата мрежа от 10 сензорни станции е инсталирана и работи в предварително споменатото интелигентно офисно пространство Living Lab.

Стъпка 9: Алтернатива: Самостоятелна версия

Развитието на CoMoS продължава и първият резултат от този продължаващ процес е самостоятелна версия. Тази версия на CoMoS не се нуждае от сървър на база данни и WiFi мрежа за наблюдение и запис на данни за околната среда.

Новите ключови характеристики са:

• Показанията за данни се съхраняват на вътрешна микро SD карта, в удобен за Excel CSV формат.
• Вградена WiFi точка за достъп за достъп до CoMoS от всяко мобилно устройство.
• Уеб базирано приложение (вътрешен уеб сървър на ESP32, не се изисква интернет връзка) за данни на живо, настройки и достъп до хранилище с директно изтегляне на файлове от SD картата, както е показано на снимката и екранните снимки, приложени към тази стъпка.

Това замества WiFi и връзката с базата данни, докато всички други функции, включително калибриране и целия дизайн и конструкция, остават недокоснати от оригиналната версия. Все пак, самостоятелният CoMoS изисква опит и допълнителни познания за това как да получите достъп до вътрешната система за управление на файлове „SPIFFS“на ESP32, и малко осведоменост относно HTML, CSS и Javascript, за да разберете как работи уеб приложението. Също така се нуждае от още няколко / различни библиотеки, за да работи.

Моля, проверете кода на Arduino в прикачения zip файл за необходимите библиотеки и следните препратки за допълнителна информация относно програмирането и качването във файловата система SPIFFS:

Библиотека SPIFFS от espressif

SPIFFS файл за качване от me-no-dev

Библиотека ESP32WebServer от Pedroalbuquerque

Тази нова версия ще направи изцяло нова инструкция, която може да бъде публикувана в бъдеще. Но засега, особено за по -опитни потребители, не искаме да пропуснем възможността да споделим основната информация и файловете, от които се нуждаете, за да я настроите.

Бързи стъпки за изграждане на самостоятелен CoMoS:

• Изградете калъф според стъпката преди. По желание 3D отпечатайте допълнителен калъф за четец на micro SC карти, който да бъде прикрепен към кутията CoMoS. Ако нямате наличен 3D принтер, четецът на карти може да бъде поставен и в основния калъф на CoMoS, без притеснения.
• Свържете всички сензори, както е описано по -горе, но освен това инсталирайте и свържете микро четец на SD карти (amazon.com) и часовник в реално време DS3231 (adafruit.com), както е посочено в схемата за окабеляване, приложена към тази стъпка. Забележка: Щифтовете за дърпащ резистор и oneWire се различават от оригиналната схема на окабеляване!
• Проверете кода на Arduino и настройте променливите на точката за достъп на WiFi „ssid_AP“и „password_AP“според вашите лични предпочитания. Ако не е коригиран, стандартният SSID е "CoMoS_AP", а паролата е "12345678".
• Поставете микро SD карта, качете кода, качете съдържанието на папката „данни“в ESP32 с помощта на файла за качване на SPIFFS и свържете всяко мобилно устройство към точката за достъп WiFi.
• Придвижете се до „192.168.4.1“в мобилния си браузър и се наслаждавайте!

Приложението се основава на html, css и javascript. Той е локален, няма включена или необходима интернет връзка. Той разполага със странично меню в приложението за достъп до страница за настройка и страница с памет. На страницата за настройка можете да регулирате най -важните настройки като местна дата и час, интервал на отчитане на сензора и т.н. Всички настройки ще се съхраняват за постоянно във вътрешната памет на ESP32 и ще бъдат възстановени при следващо зареждане. На страницата с памет е наличен списък с файлове на SD картата. Щракването върху име на файл инициира директно изтегляне на CSV файла на мобилното устройство.

Тази настройка на системата позволява индивидуален и дистанционен мониторинг на условията на околната среда. Всички показания на сензора се съхраняват периодично на SD картата, като се създават нови файлове за всеки нов ден. Това позволява непрекъсната работа в продължение на седмици или месеци без достъп или поддръжка. Както бе споменато по -горе, това все още е текущо изследване и развитие. Ако се интересувате от допълнителни подробности или помощ, моля не се колебайте да се свържете със съответния автор чрез коментарите или директно чрез LinkedIn.

Стъпка 10: Епилог - известни проблеми и перспективи

Сензорната станция, описана в тази инструкция, е резултат от дълго и продължаващо изследване. Целта е да се създаде надеждна, прецизна, но все пак евтина сензорна система за условията на околната среда. Това съдържа и крие някои сериозни предизвикателства, от които най -сигурните трябва да бъдат споменати тук:

Точност на сензора и калибриране

Всички сензори, използвани в този проект, предлагат относително висока точност при ниска или умерена цена. Повечето са оборудвани с вътрешно намаляване на шума и цифрови интерфейси за комуникация, намалявайки необходимостта от калибриране или регулиране на нивото. Както и да е, тъй като сензорите са инсталирани в или върху калъф с определени атрибути, авторите са извършили калибриране на цялата сензорна станция, както е показано накратко от приложените снимки. Общо десет еднакво изградени сензорни станции бяха тествани при определени условия на околната среда и в сравнение с професионално устройство за сензор за вътрешен климат TESTO 480. От тези цикли бяха определени калибриращите фактори, включени в примерния код. Те позволяват просто компенсиране на влиянието на корпуса и електрониката върху отделните сензори. За да се постигне най -висока точност, се препоръчва индивидуално калибриране за всяка сензорна станция. Калибрирането на тази система е втори фокус в изследванията на авторите, освен разработката и конструкцията, описани в тази инструкция. Той се обсъжда в допълнителна, свързана публикация, която все още е в партньорска проверка и ще бъде свързана тук веднага щом излезе онлайн. Моля, намерете повече информация по тази тема на уебсайта на авторите.

Стабилност на работа на ESP32

Не всички базирани на Arduino сензорни библиотеки, използвани в този код, са напълно съвместими с платката ESP32. Този въпрос е широко обсъждан в много точки онлайн, особено по отношение на стабилността на комуникацията I2C и OneWire. В тази разработка се извършва ново, комбинирано откриване и манипулиране на грешки, базирано на захранване на сензорите директно чрез IO щифтове на ESP32, за да позволи прекъсване на захранването им за нулиране. От днешна гледна точка това решение не е представено или не се обсъжда широко. Той се роди от необходимост, но към днешна дата работи безпроблемно за периоди на експлоатация от няколко месеца и след това. Все пак това все още е тема за изследване.

Outlook

Заедно с тази инструкция авторите извършват допълнителни писмени публикации и презентации на конференции, за да разпространят разработката и да позволят широко приложение с отворен код. Междувременно изследванията продължават за по -нататъшно подобряване на сензорната станция, особено по отношение на проектирането и технологичността на системата, както и калибрирането и проверката на системата. Тази инструкция може да бъде актуализирана относно важни бъдещи разработки, но за цялата актуална информация, моля, посетете уебсайта на авторите или се свържете директно с авторите чрез LinkedIn:

съответният автор: Матиас Кимлинг

втори автор: Конрад Лауенрот

научен наставник: проф. Сабина Хофман

Втора награда за първи път Автор