Sensore di umidità IoT: 12 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:01

Volevo un sensore di umidità che mi facesse sapere quando le piante d'appartamento avevano bisogno di acqua. Volevo qualcosa che potessi usare per la semina e per piante da appartamento mature. Sono sempre preoccupato di non averle annaffiate troppo o troppo poco.

Ho passato un po' di tempo a lavorare su software IoT per dispositivi Arduino, utilizzando il software di altre persone avevo un'idea abbastanza chiara dei requisiti per il mio.

1. Volevo qualcosa che potessi flashare su più dispositivi e configurare tramite Wi-Fi. Non volevo dover modificare un file di configurazione ogni volta che caricavo su un nuovo dispositivo. Inoltre, non volevo dover inserire credenziali o altre specifiche nel codice poiché ho sempre inteso condividere questo codice.
2. Volevo anche un framework di software piuttosto solido che potessi personalizzare per progetti futuri. Questo è un sensore di umidità. Potrei costruire un sensore di movimento/luce/suono/vibrazione/inclinazione e volevo essere in grado di utilizzare parte dello stesso software per questo.
3. Infine volevo che fosse alimentato a batteria e come tale volevo che durasse a lungo. Ho passato un po' di tempo a capire la modalità Deep Sleep in cui il dispositivo trascorrerà la maggior parte del tempo in uno stato dormiente.

Forniture

Wemos D1 Mini

Sensore di umidità capacitivo

18650 Batteria

Connettori batteria positivo e negativo

Interruttori a scorrimento

Anche l'accesso a una stampante 3D è piuttosto essenziale, anche se potresti trovare altri modi per connettere e alloggiare le parti.

Ecco un link al mio post Thingiverse con tutti i modelli che ho creato.

Passaggio 1: scarica il software

Ho pubblicato il mio software su GITHUB. È costruito utilizzando PlatformIO

1. Segui le istruzioni sul sito Web PlatformIO per installare VSCode e PlatformIO
2. Scarica il firmware dal mio repository GITHUB. Fare clic su Clona o scaricare e scaricare ZIP
3. Estrai e apri la cartella in VSCode
4. Collega il Wemos D1 al tuo computer tramite micro USB
5. In VSCode fai clic sull'alieno per aprire il pannello PlatformIO
6. Fare clic su Crea e carica per caricare il firmware sulla scheda Wemos

Passaggio 2: configura un progetto Blynk con cui parlare con il tuo sensore

Mi sono concentrato su due tipi di servizi MQTT e Blynk, entrambi opzionali.

Blynk è una piattaforma IOT facile da usare ed economica. Puoi creare app principalmente utilizzando i crediti dei componenti che ottieni gratuitamente. Se esaurisci i crediti, puoi acquistarne altri utilizzando gli acquisti in app.

1. Installa l'app Blynk sul tuo telefono
2. Creare un account
3. Crea un nuovo nuovo progetto
4. Dagli un nome e scegli Wemos D1 come dispositivo
5. Ottieni la chiave Blynk dalla tua e-mail, questa verrà utilizzata per configurare il dispositivo in un secondo momento
6. Vai avanti e tocca un punto qualsiasi della dashboard del progetto per aggiungere un componente
7. Seleziona Display LCD per ora, ma puoi cambiarlo per un grafico o altri componenti in un secondo momento. Blynk ti consente di riciclare i componenti in modo da non doverti preoccupare di sprecare crediti
8. Tocca il display LCD e imposta i pin. Il firmware utilizza due pin virtuali. Non importa quali usi fintanto che usi lo stesso nella tua app come il tuo firmware in seguito

Passaggio 3: configurare il servizio MQTT (assistente domestico)

Uso già Home Assistant per la mia automazione domestica e ho intenzione di impostare notifiche per un impianto andato a secco o per un sensore che ha smesso di segnalare (batteria scarica).

Puoi trovare informazioni per configurare HA qui, se lo desideri, oppure puoi semplicemente impostare un servizio Mosquitto per MQTT.

In entrambi i casi vorrai conoscere il tuo indirizzo IP, ID utente e password.

Se usi Home Assistant imposterai un sensore sulla piattaforma MQTT ma avrai bisogno del chipid. Il firmware pubblicherà un messaggio con l'argomento [chip id]/umidità con il valore della lettura dell'umidità

Ecco un esempio di configurazione del sensore per Home Assistant

state_topic: "ESP6e4bac/umidità/"

device_class: umidità

Passaggio 4: configurare il firmware

1. Quando la scheda si ripristina, avvierà un punto di accesso wifi WifiMoisture
2. Collegati ad esso usando il tuo telefono o computer
3. Apri un browser e vai a 192.168.4.1
4. Vedrai un modulo web
5. Aggiungi le tue credenziali Wi-Fi.
6. Puoi impostare l'intervallo di sospensione in minuti ma ti consiglio di lasciarlo al valore predefinito (il massimo per il tuo dispositivo)
7. Aggiungi la chiave Blynk e/o le impostazioni MQTT
8. premi invio

È possibile inserire le chiavi Blynk e/o le credenziali MQTT a seconda di come si desidera monitorare l'umidità. Dovrebbe funzionare con entrambi, ma ho intenzione di usarli entrambi.

Uso Home Assistant per la mia domotica e imposterò un avviso basato su MQTT, ma uso anche un grafico in Blynk per tenere traccia delle cose in tempo reale.

Consiglierei di eseguire questa configurazione con il dispositivo Wemos ancora collegato al PC e durante l'esecuzione del monitor seriale. Se hai digitato qualcosa in modo errato o hai altri problemi, avrai bisogno dell'output seriale per la diagnosi.

Passaggio 5: stampa delle parti

Vai al mio post su Thingiverse, prendi le parti e stampa l'ultima (v2 al momento della scrittura).

Niente dovrebbe richiedere alcun supporto, ma assicurati che le aperture siano rivolte verso l'alto in modo da non avere grandi aree sporgenti.

Passaggio 6: collegare tutto

Dovrai cablare tutto prima di inserirlo nella scatola, ma ci sono alcuni pezzi stampati che devi assemblare durante il cablaggio. Faremo un passo alla volta

Passaggio 7: inizia con la batteria

Il gruppo batteria è costituito dal supporto stampato, un connettore positivo e negativo, due fili neri e uno rosso.

Una volta stampato il supporto della batteria, inserire i connettori positivo e negativo su entrambe le estremità con la linguetta che sporge dal fondo.

Capovolgi il supporto della batteria, piega le linguette e aggiungi una piccola quantità di saldatura

Attorcigliare le estremità dei due fili neri e stagnarli con la saldatura

Stagnare l'estremità del filo rosso con la saldatura

Quindi saldare i fili neri al connettore negativo (quello con la molla) e il filo rosso al connettore positivo.

Infine piega le linguette in modo che si appiattiscano contro il lato del supporto della batteria.

Passaggio 8: assemblare l'interruttore

Questo firmware ha lo scopo di sfruttare al meglio la batteria utilizzando la modalità Deep Sleep dei chip.

Il dispositivo si sveglia prende e pubblica una lettura e poi torna a dormire. Affinché il chip si riattivi, viene stabilita una connessione tra D0 e RST.

Ho usato l'assenza di quella connessione per dire al dispositivo che vuoi (ri)configurarlo. La prima volta che hai avviato il dispositivo è andato in modalità di configurazione perché non aveva già una configurazione salvata. Ora che lo fa, se mai volessi cambiare quella configurazione, capovolgi l'interruttore e riaccendi o premi il pin di ripristino.

Ho anche scoperto che a volte avevo bisogno di disconnettere la connessione D0-RST per eseguire il flashing di una nuova versione del firmware. L'interruttore funziona anche per quello.

Il cablaggio dell'interruttore è semplice, un cavo su un lato al pin RST e il cavo centrale al pin D0. Prima di saldarlo, fai scorrere il blocco interruttore stampato sull'interruttore.

Passaggio 9: saldare il resto delle connessioni

Ora che il gruppo batteria e il blocco interruttore sono collegati, è il momento di collegare tutti gli altri collegamenti.

1. Saldare il filo rosso dalla batteria al pin 3.5v sul Wemos
2. Saldare uno dei fili neri dalla batteria al pin di terra sul Wemos
3. Saldare un filo con entrambe le estremità spellate al pin A0. Lo collegheremo al cavo giallo sul sensore
4. Saldare un filo rosso con entrambe le estremità spellate al pin D1 del Wemos. Questo sarà impostato su HIGH dal firmware per alimentare il sensore

In alternativa, potresti tagliare l'intestazione femmina dal sensore e saldarla direttamente al Wemos. Non l'ho fatto, ma non c'è niente di sbagliato in questo fintanto che non hai intenzione di smontarlo più tardi.

Passaggio 10: metti tutto nella scatola

Ho cercato di far aderire tutto perfettamente ma senza richiedere troppa forza, ma ogni stampa è leggermente diversa.

1. Inserisci il Wemos. spingere prima l'estremità usb. Assicurati che sia ben allineato. Se non hai il diritto di curvare, il back-end non entrerà facilmente.
2. Quindi inserire il sensore. Con il cablaggio già collegato, farlo scorrere ad angolo e quando è nella posizione corretta premerlo verso il basso. La scatola dovrebbe tenere sulla staffa di cablaggio.
3. Quindi inserire il supporto della batteria in posizione. Potrebbe essere necessario flettere leggermente le pareti della scatola. Sfrutta il fatto che un lato è aperto (potrei aprire entrambi i lati nella prossima revisione). Trova i due cuscinetti circolari sul fondo della scatola e premi il supporto della batteria su di essi.
4. Infine, posiziona l'interruttore dall'interno della scatola. Avvitare le due viti da 1,7 mm x 8 mm dall'esterno assicurandosi di esercitare una certa pressione sul blocco interruttori stampato. Le viti dovrebbero aggrapparsi al blocco stampato, ma ricorda che le parti stampate sono morbide e le viti rimuoveranno facilmente i fori.

Una volta che tutto è nella scatola, prenditi qualche minuto per organizzare i fili. Potresti essere in grado di farli scorrere lungo il supporto della batteria, ma a seconda del filo che potrebbe causare l'allargamento dei lati.

Passaggio 11: accendilo e prendi le tue prime letture

Infine assicurati che l'interruttore sia capovolto per collegare i pin D0 e RST e inserire una batteria.

mettere il coperchio e avvitare le 6 viti per tenerlo in posizione (oppure il coperchio potrebbe tenersi solo con l'attrito).

Il dispositivo dovrebbe eseguire subito una lettura, andare in modalità di sospensione per il tempo configurato e quindi eseguirne un'altra.

Ora che lo hai in esecuzione, puoi impostare un grafico in Blynk, impostare una notifica in HomeAssistant o una qualsiasi delle altre opzioni per tenere traccia dell'umidità e mantenere in vita le tue piante.

Passaggio 12: iterazioni successive

In futuro probabilmente aggiornerò il software MQTT per dire di più della semplice lettura grezza. Uno dei pin blynk pubblica un'interpretazione, quindi voglio almeno aggiungerla a MQTT. Devo includere anche l'ultimo

Ho anche intenzione di aggiungere l'intervallo di lettura alla pagina delle impostazioni o creare una modalità di calibrazione. L'idea sarebbe di usare la pagina di configurazione per metterlo in modalità calibrazione. Quindi esegue un numero di letture in rapida successione mantenendo la più alta come "Asciutta" e la più bassa come "Bagnata".

Penso anche di poter rimpicciolire il dispositivo usando una batteria più piccola o impilando alcune parti. C'è sempre del lavoro da fare sul modello.

Infine ci sono altre schede oltre alla Wemos D1 Mini che hanno un portabatteria e/o un caricabatterie integrati. L'utilizzo di queste potrebbe risparmiare spazio e impedirmi di dover aprire la custodia in seguito.