Konfor İzleme Sensörü İstasyonu Nasıl Kurulur: 10 Adım (Resimlerle)

Bu talimat, sözde tasarım ve yapımını açıklar. Konfor İzleme İstasyonu CoMoSAlmanya, Technische Universität Kaiserslautern'deki TUK'ta Yapılı Çevre bölümünde geliştirilen ortam koşulları için birleşik bir sensör cihazıdır.

CoMoS, ESP32 denetleyicisi ve hava sıcaklığı ve bağıl nem (Si7021), hava hızı (Modern cihaz tarafından rüzgar sensörü rev. C) ve küre sıcaklığı (Siyah ampul içinde DS18B20), tümü LED göstergeli (WS2812B) görsel geribildirimiyle kompakt, yapımı kolay bir çantada. Ek olarak, bir aydınlık Yerel görsel durumu analiz etmek için sensör (BH1750) bulunmaktadır. Tüm sensör verileri periyodik olarak okunur ve Wi-Fi aracılığıyla izleme ve kontroller için kullanılabileceği bir veritabanı sunucusuna gönderilir.

Bu gelişimin arkasındaki motivasyon, tipik olarak 3000 € 'dan yüksek bir fiyata sahip olan laboratuvar sensör cihazlarına düşük maliyetli ama çok güçlü bir alternatif elde etmektir. Buna karşılık, CoMoS 50 € civarında bir toplam fiyatı olan donanımı kullanır ve bu nedenle her bir işyerinde veya bina bölümündeki bireysel termal ve görsel durumun gerçek zamanlı olarak belirlenmesi için (ofis) binalarda kapsamlı bir şekilde dağıtılabilir.

Araştırmamız ve departmandaki bağlı çalışma hakkında daha fazla bilgi için, resmi Living Lab akıllı ofis alanı web sitesine bakın veya ilgili yazarla doğrudan LinkedIn üzerinden iletişime geçin. Tüm yazarların irtibat bilgileri bu talimatın sonunda listelenmiştir.

Yapısal not: Bu eğitilebilir yazı, orijinal CoMoS kurulumunu açıklar, ancak aynı zamanda birkaç varyasyon Yakın zamanda geliştirdik: Standart parçalardan üretilmiş orijinal kasanın yanı sıra bir de 3B yazdırılan seçenek. Veritabanı sunucusu bağlantısı olan orijinal cihazın yanı sıra, bir alternatif var tek başına sürüm SD kart depolama, entegre WIFi erişim noktası ve sensör okumalarını görselleştirmek için şık bir mobil uygulama ile. Lütfen ilgili bölümlerde işaretlenmiş olan seçenekleri ve son bölümde bağımsız seçenek.

Kişisel not: Bu yazarın ilk öğretilebilir ve oldukça ayrıntılı ve karmaşık bir kurulum kapsar. Lütfen bu sayfada yer alan yorumlar bölümünden, e-posta veya LinkedIn yoluyla, adımlar boyunca eksik bilgi veya bilgi varsa, bizimle iletişime geçmekten çekinmeyin.

Gereçler:

Adım 1: Arka Plan - Termal ve Görsel Konfor

Termal ve görsel konfor Özellikle ofis ve işyeri ortamlarında ve ayrıca konut sektöründe daha önemli konular haline gelmiştir. Bu alandaki ana zorluk, bireylerin termal algılarının genellikle geniş bir aralıkta değiştiğidir. Bir kişi belli bir termal durumda ısınırken, bir kişi de aynı şekilde soğuk hissedebilir. Çünkü bireysel termal algı hava sıcaklığının fiziksel faktörleri, bağıl nem, hava hızı ve çevre yüzeylerin radyant sıcaklığı gibi birçok faktörden etkilenir. Ancak aynı zamanda, kıyafet, metabolik aktivite ve yaş, cinsiyet, vücut kitlesi ve daha fazlası için kişisel bir bakış açısı termal algıyı etkiler.

Bireysel faktörler ısıtma ve soğutma kontrolleri açısından belirsizliğini korurken, fiziksel faktörler kesin olarak sensör cihazları tarafından belirlenebilir. Hava sıcaklığı, bağıl nem, hava hızı ve küre sıcaklığı ölçülebilir ve bina kontrollerine doğrudan girdi olarak kullanılabilir. Ayrıca, daha detaylı bir yaklaşımda, sözde hesaplamak için girdi olarak kullanılabilirler. PMV-indexPMV Tahmini Ortalama Oy anlamına gelir. Ortalama olarak insanların ortam koşullarında ısınma hissini nasıl derecelendireceklerini açıklar. PMV -3 (soğuk) ile +3 (sıcak) arasındaki değerleri alabilir ve 0 nötr durumdur.

Neden buradaki PMV olayından söz ediyoruz? Çünkü kişisel rahatlık alanında, bir binadaki termal durum için kalite kriteri olarak kullanılabilecek yaygın olarak kullanılan bir endekstir. CoMoS ile PMV hesaplaması için gerekli tüm ortam parametreleri ölçülebilir.

Eğer ilgileniyorsanız, termal konfor, dünyanın bağlamı ve ortalama radyan sıcaklık, PMV endeksi ve uygulama ASHRAE standardı hakkında daha fazla bilgi edinin.

Vikipedi: Termal Konfor

ISO 7726 Termal ortamın ergonomisi

ASHRAE NPO

Bu arada: Alanında uzun süredir var olan, fakat aynı zamanda birçok yeni geliştirilen cihaz var. kişiselleştirilmiş ortam Bireysel termal ve görsel konfor sağlamak. Küçük masaüstü fanları iyi bilinen bir örnektir. Aynı zamanda, ayak ısıtıcıları, ısıtmalı ve havalandırmalı sandalyeler veya IR radyasyonlu ısıtma ve soğutma için ofis bölmeleri geliştirilmekte ve hatta piyasada bulunmaya devam etmektedir. Tüm bu teknolojiler, örneğin bir işyerinde yerel termal durumu etkiler ve bu adımdaki resimlerde gösterildiği gibi, yerel sensör verilerine göre otomatik olarak kontrol edilebilirler.

Kişiselleştirilmiş ortamın gadget'ları ve devam eden araştırmalar hakkında daha fazla bilgi

Living Lab akıllı ofis alanı: Kişiselleştirilmiş Çevre

Kaliforniya Üniversitesi, Berkeley

ZEN kişisel olarak bir soğutma cihazının ısıtılmasıyla ilgili rapor PDF

SBRC Wollongong Üniversitesi

Adım 2: Sistem Şeması

Geliştirme sürecindeki ana hedeflerden biri bir kablosuz, kompakt, ve ucuz Belirli bir açık ofis alanında en az on ayrı işyerinin iç ortam koşullarını ölçen sensör cihazı. Bu nedenle, istasyon, yerleşik WiFi bağlantısı olan ve her çeşit sensör için çok çeşitli konektör pimleri ve desteklenen veri yolu tipleri ile ESP32-WROOM-32 kullanır. Sensör istasyonları ayrı bir IoT-WiFi kullanır ve veri okumalarını veritabanı sunucusunda çalışan bir PHP betiği aracılığıyla MariaDB veritabanına gönderir. İsteğe bağlı olarak, kullanımı kolay bir Grafana görsel çıkışı da takılabilir.

Yukarıdaki şema, tüm çevresel bileşenlerin düzenini sistem kurulumuna genel bir bakış olarak göstermektedir, ancak bu talimat sensör istasyonunun kendisine odaklanmaktadır. Tabii ki, PHP dosyası ve SQL bağlantısının bir açıklaması, daha sonra, CoMoS'u kurmak, bağlamak ve kullanmak için gerekli tüm bilgileri sağlamak için de eklenmiştir.

Not: Bu talimatın sonunda, CoMoS'un bağımsız bir bağımsız versiyonunun SD kart depolama, dahili WiFi erişim noktası ve mobil cihazlar için bir web uygulaması ile nasıl oluşturulacağı hakkında talimatlar bulabilirsiniz.

Adım 3: Tedarik Listesi

Elektronik

Resimde gösterildiği gibi sensörler ve kontroller:

• ESP32-WROOM-32 mikrodenetleyici (espressif.com) A
• Si7021 veya GY21 sıcaklık ve nem sensörü (adafruit.com) B
• DS18B20 + sıcaklık sensörü (adafruit.com) C
• Rev C. hava hızı sensörü (moderndevice.com) D
• WS2812B 5050 durum LED'i (adafruit.com) E
• BH1750 aydınlatma sensörü (amazon.de) F

Daha elektrikli parçalar:

• 4,7 k pull-up direnci (adafruit.com)
• 0,14 mm² (veya benzeri) standart tel (adafruit.com)
• 2x Wago kompakt bağlantı konnektörü (wago.com.tr)
• Mikro USB kablosu (sparkfun.com)

Dava parçaları
(Bir sonraki adımda bu parçalar ve boyutlar hakkında daha ayrıntılı bilgi bulun. Bir 3D yazıcınız varsa, sadece bir masa tenisi topuna ihtiyacınız var. Bir sonraki adımı atlayın ve 5. adımda yazdırmak için tüm bilgileri ve dosyaları bulun.)

• Akrilik plaka yuvarlak 50x4 mm 1
• Çelik levha yuvarlak 40x10 mm 2
• Akrilik tüp 50x5x140 mm 3
• Akrilik levha yuvarlak 40x5 mm 4
• Akrilik boru 12x2x50 mm 5
• Masa tenisi topu 6

Çeşitli

• Beyaz boya sprey
• Siyah mat boya spreyi
• Bazı bantlar
• Küçük bir yalıtım yünü, pamuklu bir bez veya benzeri bir şey

Araçlar

• Matkap
• 8 mm matkap çalmak
• 6 mm ahşap / plastik matkap
• 12 mm ahşap / plastik matkap
• İnce el testeresi
• zımpara
• Tel kesme pensesi
• Tel sıyırıcı
• Havya ve kalay
• Güçlü tutkal veya sıcak tutkal tabancası

Yazılım ve kütüphaneler
(Rakamlar, donanımı kullandığımız ve test ettiğimiz kitaplık sürümlerini gösterir. Yeni kitaplıklar da çalışmalıdır, ancak farklı / daha yeni sürümleri denerken zaman zaman bazı sorunlarla karşılaştık.)

• Arduino IDE (1.8.5)
• ESP32 Core kütüphanesi
• BH1750FVI kütüphanesi
• Adafruit_Si7021 kütüphanesi (1.0.1)
• Adafruit_NeoPixel kütüphanesi (1.1.6)
• DallasSıcaklık kütüphanesi (3.7.9)
• OneWire kütüphanesi (2.3.3)

Adım 4: Kasa Tasarımı ve İnşaatı - Seçenek 1

CoMoS 'tasarımında, sensörlerin çoğu üst alana monte edilmiş, yalnızca tabana yakın bir sıcaklık ve nem sensörü monte edilmiş, ince ve dikey bir kasa bulunur. sensör konumları ve düzenlemeler ölçülen değişkenlerin özel gereksinimlerini takip eder:

• Si7021 sıcaklık ve nem sensörü Sensörün etrafında serbest hava sirkülasyonu sağlamak ve kasanın içindeki mikrodenetleyici tarafından geliştirilen atık ısının etkisini en aza indirmek için kasanın dışına, tabana yakın monte edilmiştir.
• BH1750 aydınlık sensörü aydınlatmayı, işyeri aydınlatmasında ortak standartların gerektirdiği şekilde yatay bir yüzeyde ölçmek için kasanın düz üstüne monte edilir.
• Rev. C rüzgar sensörü ayrıca kasanın içine, elektronikleri kasanın içine gizlenmiş halde, ancak asıl termal anemometre ve sıcaklık sensörünü taşıyan dişleri, üst tarafındaki havaya maruz kalmış durumda.
• DS18B20 Sıcaklık sensörü İstasyonun en üstüne siyah boyalı masa tenisi topunun içine monte edilir. Üstteki konum, görüntüleme faktörlerini ve dolayısıyla sensör istasyonunun kendisinin küre sıcaklık ölçümüne yaydığı etkiyi en aza indirmek için gereklidir.

Ortalama radyant sıcaklık ve siyah masa tenisi toplarının küre sıcaklık sensörleri olarak kullanılması hakkında ek kaynaklar:

Wang, Shang ve Li, Yuguo. (2015). Akrilik ve Bakır Küre Termometrelerinin Günlük Açık Alan Ayarlarına Uygunluğu. Yapı ve Çevre. 89. 10.1016 / j.buildenv.2015.03.002.

de Sevgili Richard. (1987). Ortalama radyan sıcaklık için pinpon küresi termometreleri. H & Eng. 60. 10-12.

Dava, üretim zamanını ve çabasını mümkün olduğunca düşük tutmak için basit bir şekilde tasarlanmıştır. Kolayca olabilir standart parçalardan üretilmiştir ve sadece birkaç basit araç ve beceriye sahip bileşenler. Veya3D-yazıcıya sahip olacak kadar şanslı olanlar hizmetlerinde, tüm kasa parçaları 3D-baskılı yanı sıra. Kasayı yazdırmak için, bu Adımın geri kalanı atlanabilir ve gerekli tüm dosya ve talimatlar bir sonraki Adımda bulunabilir.

İçin standart parçalardan konstrüksiyonuygun boyutlar çoğu için seçilmiştir:

• ana gövde 50 mm dış çapa, 5 mm duvar kalınlığına ve 140 mm yüksekliğe sahip bir akrilik (PMMA) borudur.
• alt tabakLED durum için ışık iletkeni görevi gören 50 mm çapında akrilik yuvarlak bir levha ve 4 mm kalınlığında.
• bir çelik yuvarlak alt plakanın üstüne ağırlık olarak 40 mm çapında ve 10 mm'lik bir kalınlıkta yerleştirilir ve istasyonun alt plakanın devrilmesini önlemek ve alt plakayı yerinde tutmak için ana gövde borusunun alt ucuna yerleştirilir.
• üst plaka ana gövde borusuna da uyar. PMMA'dan yapılmıştır ve çapı 40 mm ve kalınlığı 5 mm'dir.
• Sonunda, üst yükseltici tüp PMMA da, dış çapı 10 mm, duvar kalınlığı 2 mm ve uzunluğu 50 mm'dir.

Üretim ve montaj işlemi, bazı matkap delikleri. Çelik yuvarlak LED ve kabloları sığdırmak için 8 mm'lik sürekli bir delik gerektirir. Ana gövde borusu, USB ve sensör kabloları için kablo geçişi ve havalandırma delikleri gibi 6 mm'lik deliklere ihtiyaç duyar. Deliklerin sayısı ve konumları tercihinize göre değişebilir. Geliştiricilerin tercihi, referans olarak arka tarafta altı, üstte ve altta, diğeri de üstte, diğeri yine altı deliktir.

Üst plaka en zor kısımdır. Üst yükseltme borusuna uyması için ortalanmış, düz ve sürekli bir 12 mm, aydınlık sensörü kablosuna uyması için başka bir merkez dışı 6 mm delik ve rüzgara uyması için yaklaşık 1,5 mm genişliğinde ve 18 mm uzunluğunda ince bir yarık gerekir. sensörü. Referans için resimlere bakın. Ve son olarak, masa tenisi topunun, dünya sıcaklık sensörüne ve kablosuna uyacak şekilde 6 mm'lik bir bütüne ihtiyacı var.

Bir sonraki adımda, alt plaka hariç tüm PMMA parçaları sprey ile boyanmışreferans beyazdır. Masa tenisi topu, tahmini termal ve optik özelliklerini oluşturmak için mat siyah renkte boyanmalıdır.

Çelik yuvarlak yapıştırılmış orta ve alt plakaya düz. Üst yükseltici tüp, üst plakanın 12 mm'lik deliğine yapıştırılmıştır. Masa tenisi topu yükselticinin üst ucuna yapıştırılır, deliği yükseltici borunun iç açıklığına eşleşir, böylece sıcaklık sensörü ve kablo daha sonra yükselici borusundan topa takılabilir.

Bu adım atıldığında kasanın tüm parçaları bir araya getirilerek monte edilmeye hazırdır. Bazıları çok sıkı oturuyorsa, onları biraz zımparalayın, çok gevşekse, ince bir bant tabakası ekleyin.

Adım 5: Kasa Tasarımı ve İnşaatı - Seçenek 2

CoMoS davasının inşası 1. Seçeneği hala hızlı ve basit olsa da, bir 3 boyutlu yazıcı iş daha kolay olabilir mi. Ayrıca, bu seçenek için, bir sonraki adımda açıklandığı gibi kolay kablolama ve montajı sağlamak için, kasa üç kısma, üst, kasa gövdesi ve alt kısma ayrılmıştır.

Yazıcı ayarları hakkındaki dosyalar ve daha fazla bilgi Thingiverse'de sağlanmıştır:

Thingiverse'daki CoMoS dosyaları

Kullanma talimatlarını takip etme beyaz filament üst ve kasa gövde parçaları için şiddetle tavsiye edilir. Bu, kasanın güneş ışığında çok hızlı ısınmasını önler ve hatalı ölçümleri önler. Tşeffaf filament LED gösterge aydınlatmasına izin vermek için alt kısım için kullanılmalıdır.

Seçenek 1'den bir diğer varyasyon, metal turun eksik olmasıdır.CoMoS'un devrilmesini önlemek için, saydam alt parçanın üzerine, bilya yatakları veya bir demet metal rondela gibi herhangi bir ağırlık yerleştirilmelidir. Bazı ağırlık sığdırmak ve tutmak için etrafında bir kenar ile tasarlanmıştır. Alternatif olarak, CoMoS çift taraflı bant kullanarak kurulum yerine bantlanabilir.

Not: Thingiverse klasörü, CoMoS kasasına monte edilebilen bir mikro SD kart okuyucu kasası için dosyalar içerir. Bu durum isteğe bağlıdır ve bu talimatın son adımında açıklanan bağımsız sürümün bir parçasıdır.

Adım 6: Kablolama ve Montaj

ESP, sensörler, LED ve USB kablosu lehimlenmiş ve bu adımın resimlerinde gösterilen şematik devreye göre bağlanmıştır. PIN atama daha sonra açıklanan örnek kodla eşleşen:

• 14 - Köprüyü sıfırla (EN) - gri
• 17 - WS2811 (LED) - yeşil
• 18 - DS18B20 + için çekme direnci
• 19 - DS18B20 + (Tek Kablo) - mor
• 21 - BH1750 ve SI7021 (SDA) - mavi
• 22 - BH1750 ve SI7021 (SCL) - sarı
• 25 - BH1750 (V-in) - kahverengi
• 26 - SI7021 (V-in) - kahverengi
• 27 - DS18B20 + (V-in) - kahverengi
• 34 - Rüzgar sensörü (TMP) - mavi
• 35 - Rüzgar sensörü (RV) - turuncu
• VIN - USB kablosu (+ 5V) - kırmızı
• GND - USB kablosu (GND) - siyah

Si7021, BH1750 ve DS18B20 + sensörleri, ESP32'nin bir IO-pininden beslenir. Bu mümkündür çünkü maksimum akım çekimleri ESP'nin pin başına maksimum akım beslemesinin altında olduğundan ve sensör iletişim hataları durumunda güç kaynaklarını keserek sensörleri sıfırlayabilmek için gereklidir. Daha fazla bilgi için ESP koduna ve yorumlarına bakın.

Si7021 ve BH1750 sensörleri, aynı USB kablosu, bir sonraki adımda montajı sağlamak için önceden tahsis edilmiş kasa deliklerinden geçirilen kablolarla lehimlenmelidir. WAGO kompakt bağlantı konektörleri, cihazları USB kablosuyla güç kaynağına bağlamak için kullanılır. Hepsi, 3,3 V'ta ESP32'nin lojik seviyesi ile çalışan USB ile 5 V DC'de çalıştırılır. İsteğe bağlı olarak, mikro USB kablosunun veri pimleri, mikro USB fişine yeniden bağlanabilir ve ESP'nin mikro USB'sine bağlanabilir. Soket, güç girişi ve durum kapalıyken ESP32'ye kod aktarmak için veri bağlantısı olarak. Aksi, şemada gösterildiği gibi bağlanırsa, kasayı monte etmeden önce ESP'ye kodu aktarmak için başka bir sağlam mikro USB kablosu gerekir.

Si7021 sıcaklık sensörü Kasanın arka tarafına, tabana yakın yapıştırılmıştır. Kasanın içinde oluşan ısının neden olduğu yanlış sıcaklık okumalarını önlemek için bu sensörü tabana yakın tutturmak çok önemlidir. Bu konuda daha fazla bilgi için bkz. Epilogue adımı. BH1750 aydınlatma sensörü üst plakaya yapıştırılır ve rüzgar sensörü takılır ve karşı taraftaki yarığa monte edilir. Çok kaybedilirse, sensörün orta kısmı etrafındaki küçük bir miktar bant, pozisyonda kalmasına yardımcı olur. DS18B20 sıcaklık sensörü Top yükselticiden masa tenisi topunun içine sokulur, topun ortasında son bir pozisyon bulunur. Üst yükselticinin içi izolasyon yünü ile doldurulur ve alt açıklık dünyaya iletken veya konvektif ısı geçişini önlemek için bant veya sıcak tutkalla kapatılır. LED alt plakayı aydınlatmak için aşağıya bakacak şekilde çelik yuvarlak deliğe tutturulur.

Tüm teller, bağlantı konnektörleri ve ESP32 ana kasanın içine girer ve tüm kasa parçası son montajda bir araya getirilir.

Adım 7: Yazılım - ESP, PHP ve MariaDB Yapılandırması

ESP32 mikro denetleyicisi olabilir programlanmış kullanarak Arduino IDE ve Espressif tarafından sağlanan ESP32 Core kütüphanesi. Örneğin, burada, ESP32 uyumluluğu için IDE'nin nasıl ayarlanacağına dair çevrimiçi olarak sunulan çok sayıda ders vardır.

Kurulduktan sonra, ekli kod ESP32'ye aktarılır. Kolay anlaşılması için baştan sona yorumlu ancak bazı temel özellikler:

• Bir "varKullanıcı Yapılandırması"Başlangıçta, örneğin bireysel değişkenlerin ayarlanması gereken bölüm WiFi kimliği ve şifre, veritabanı sunucusu IP'si ve istenen veri okumaları ve gönderim süresi. Ayrıca, sabit olmayan bir güç kaynağı durumunda sıfır rüzgar hızı değerlerini 0'a ayarlamak için kullanılabilecek bir "sıfır rüzgar ayarı" değişkeni de içerir.
• Kod ortalama içerir kalibrasyon faktörleri yazarlar tarafından mevcut on sensör istasyonunun kalibrasyonundan belirlenir. Daha fazla bilgi ve olası kişisel ayarlama için bkz. Epilogue adımı.
• Kodun birkaç bölümünde çeşitli hata yönetimi bulunur. Özellikle ESP32 kontrol cihazlarında sık sık meydana gelen veri yolu iletişim hatalarının etkili bir şekilde algılanması ve ele alınması. Yine, daha fazla bilgi için Epilogue adımına bakın.
• Bir vardır LED renkli çıktı Sensör istasyonunun mevcut durumunu ve varsa hataları göstermek için. Daha fazla bilgi için Sonuçlar adımına bakın.

Ekli PHP dosyası serverIP / sensor.php adresinde veritabanı sunucusunun kök klasörüne kurulmalı ve erişilebilir olmalıdır. PHP dosya adı ve veri işleme içeriği, ESP'nin arama işlev koduyla eşleşmeli ve diğer tarafta, veri okumalarının depolanmasına izin vermek için veritabanı tablosu kurulumuyla eşleşmelidir. Ekli örnek kodlar eşleştirilir, ancak bazı değişkenleri değiştirmeniz durumunda, sistem boyunca değiştirilmeleri gerekir. PHP dosyası başlangıçta sistemin ortamına göre bireysel ayarların yapıldığı bir ayar bölümü içerir. veritabanı kullanıcı adı ve şifresive veritabanı adı.

Bir MariaDB veya SQL veritabanı Sensör istasyon kodunda ve PHP betiğinde kullanılan tablo ayarına göre aynı sunucuda kurulur. Örnek kodda, MariaDB veritabanı adı UTCDate, ID, UID, Sıcaklık, Hum, Küre, Vel, VelMin, VelMax, MRT, Illum, IllumMin için 13 sütun içeren "data" adlı bir tablo ile "sensortation" dır. ve IllumMax.

Doğrudan Grafiğe görselleştirme için bir seçenek olarak sunucuya ayrıca bir Grafana analitik ve izleme platformu eklenebilir. Bu, bu gelişimin önemli bir özelliği değildir, bu yüzden bu öğretide daha fazla anlatılmamıştır.

Adım 8: Sonuçlar - Veri Okuma ve Doğrulama

Tüm kablolama, montaj, programlama ve çevre ayarları yapıldıktan sonra, sensör istasyonu periyodik olarak veri okumalarını veri tabanına gönderir. Güç alırken, birkaç operasyon devletleri alttan gösterilir LED renk:

• Önyükleme sırasında, LED, bekleyen bağlantıyı WiFi ile belirtmek için sarı renkte yanar.
• Bağlandığında ve iken, gösterge mavidir.
• Sensör istasyonu, sensör okumalarını çalıştırır ve periyodik olarak sunucuya gönderir. Her başarılı transfer, 600 msn yeşil ışık darbesi ile gösterilir.
• Hata durumunda gösterge, hata türüne göre kırmızı, mor veya sarımsı renkte olacaktır. Belirli bir süre veya hata sayısından sonra, sensör istasyonu tüm sensörleri sıfırlar ve önyüklemede sarı ışıkla belirtilen otomatik olarak yeniden başlatılır. Gösterge renkleri hakkında daha fazla bilgi için ESP32 koduna ve yorumlarına bakın.

Bu son adım yapıldığında, sensör istasyonu sürekli çalışır ve çalışır. Bugüne kadar, önceden bahsedilen Living Lab akıllı ofis alanında 10 sensör istasyonu ağı kurulmakta ve çalışmaktadır.

Adım 9: Alternatif: Bağımsız Sürüm

CoMoS'un gelişimi devam ediyor ve bu devam eden sürecin ilk sonucu tek başına sürüm. CoMoS'un bu sürümünün, çevresel verileri izlemek ve kaydetmek için bir veritabanı sunucusuna ve WiFi ağına ihtiyacı yoktur.

yeni temel özellikler şunlardır:

• Veri okumaları, dahili mikro SD kartta, Excel dostu CSV formatında saklanır.
• Herhangi bir mobil cihaz tarafından CoMoS'a erişim için entegre WiFi erişim noktası.
• Web tabanlı uygulama (ESP32'de dahili web sunucusu, internet bağlantısı gerekmez), resimde ve bu adımda eklenen ekran görüntülerinde gösterildiği gibi, SD kartından doğrudan dosya indirme ile canlı veriler, ayarlar ve depolama erişimi için.

Bu, WiFi ve veritabanı bağlantısının yerini alırken, kalibrasyon ve tüm tasarım ve yapım dahil olmak üzere diğer tüm özellikler orijinal versiyonundan dokunulmadan kalır. Yine de, bağımsız CoMoS deneyim ve daha fazla bilgi gerektirir ESP32'nin iç dosya yönetim sistemine "SPIFFS" e nasıl erişileceği ve web uygulamasının nasıl çalıştığını anlamak için biraz HTML, CSS ve Javascript bilinci. Ayrıca çalışması için birkaç tane daha / farklı kütüphaneye ihtiyacı var.

Gerekli kütüphaneler için ekli zip dosyasındaki Arduino kodunu ve SPIFFS dosya sistemine programlama ve yükleme hakkında daha fazla bilgi için aşağıdaki referansları kontrol edin:

Espressif: SPIFFS kütüphanesi

Me-no-dev tarafından SPIFFS dosya yükleyici

ESP32WebServer kütüphanesi Pedroalbuquerque tarafından

Bu yeni sürüm, gelecekte yayınlanabilecek tamamen yeni bir talimat verebilir. Ama şimdilik, özellikle daha deneyimli kullanıcılar için, ayarlamanız gereken temel bilgileri ve dosyaları paylaşma şansını kaçırmak istemiyoruz.

Bağımsız bir CoMoS oluşturmak için hızlı adımlar:

• Daha önceki adıma göre bir dava oluşturun. İsteğe bağlı olarak, micro SC kart okuyucusunun CoMoS çantasına tutturulması için ek bir kasa 3D-print. Kullanılabilir bir 3D yazıcınız yoksa, kart okuyucusu CoMoS ana çantasının içine de yerleştirilebilir, endişelenmenize gerek yoktur.
• Tüm sensörleri daha önce açıklandığı gibi bağlayın, ancak ek olarak, bu adımda ekli olan kablolama şemasında belirtildiği gibi bir mikro SD kart okuyucu (amazon.com) ve bir DS3231 gerçek zamanlı saat (adafruit.com) takın ve bağlayın. Not: Çekme direnci ve oneWire için pimler orijinal kablolama şemasından farklıdır!

• Arduino kodunu kontrol edin ve "ssid_AP" ve "password_AP" WiFi erişim değişkenlerini kişisel tercihlerinize göre ayarlayın. Ayarlanmadıysa, standart SSID "CoMoS_AP" ve şifre "12345678" dir.

• Mikro SD kart takın, kodu yükleyin, "data" klasörünün içeriğini SPIFFS dosya yükleyicisini kullanarak ESP32'ye yükleyin ve herhangi bir mobil cihazı WiFi erişim noktasına bağlayın.

• Mobil tarayıcınızda "192.168.4.1" bölümüne gidin ve tadını çıkarın!

Uygulama hepsi html, css ve javascript'e dayanır. Yerel, internet bağlantısı yok veya gerekli değil. Bir kurulum sayfasına ve bir hafıza sayfasına erişmek için uygulama içi bir yan menüye sahiptir. Üzerinde kurulum sayfası, yerel tarih ve saat, sensör okuma aralığı vb. gibi en önemli ayarları yapabilirsiniz. Tüm ayarlar ESP32'nin dahili deposunda kalıcı olarak saklanır ve bir sonraki önyüklemede geri yüklenir. Üzerinde hafıza sayfası, SD karttaki dosyaların bir listesi var. Bir dosya adına tıklamak, CSV dosyasının doğrudan mobil cihaza indirilmesini başlatır.

Bu sistem kurulumu, iç ortam koşullarının bireysel ve uzaktan izlenmesini sağlar. Tüm sensör okumaları periyodik olarak SD kartta saklanır ve her yeni gün için yeni dosyalar oluşturulur. Bu erişim veya bakım gerektirmeden haftalarca veya aylarca kesintisiz çalışmaya izin verir. Daha önce de belirtildiği gibi, bu hala bir devam eden araştırma ve geliştirme. Daha fazla ayrıntı veya yardımla ilgileniyorsanız, lütfen yorumlar yoluyla veya doğrudan LinkedIn aracılığıyla ilgili yazarla iletişim kurmaktan çekinmeyin.

Adım 10: Epilogue - Bilinen Sorunlar ve Görünüm

Bu öğretilebilir belgede açıklanan sensör istasyonu, uzun ve devam eden bir araştırmanın sonucudur. Amaç, iç ortam çevre koşulları için güvenilir, kesin, ancak düşük maliyetli bir sensör sistemi oluşturmaktır. Bu, burada en kesin olarak belirtilmesi gereken bazı ciddi zorluklar içeriyor:

Sensör hassasiyeti ve kalibrasyonu

Bu projede kullanılan sensörlerin tümü düşük veya orta maliyette nispeten yüksek hassasiyet sunar. Çoğu dahili gürültü azaltma ve iletişim için dijital veri yolu arabirimleriyle donatılmıştır ve bu da kalibrasyon veya seviye ayarlaması ihtiyacını azaltır. Yine de, sensörler belirli özelliklere sahip bir kasaya veya kasaya monte edildiğinden, ekli resimlerle kısaca gösterildiği gibi, tüm sensör istasyonunun kalibrasyonu yazarlar tarafından gerçekleştirildi. Tanımlanmış çevre koşullarında ve TESTO 480 profesyonel iç mekan iklim sensörü cihazıyla karşılaştırıldığında toplam on adet eşit yapılı sensör istasyonu test edildi. Bu çalışmalardan, örnek kodda yer alan kalibrasyon faktörleri belirlenmiştir. Davanın ve elektroniğin bireysel sensörler üzerindeki etkisinin basit bir telafisine izin veriyorlar. En yüksek doğruluğa ulaşmak için, her bir sensör istasyonu için kişisel bir kalibrasyon yapılması önerilir. Bu sistemin kalibrasyonu, bu derste açıklanan geliştirme ve yapımın yanı sıra yazarların araştırmasının ikinci odak noktasıdır. Halen akran incelemesinde olan ve çevrimiçi hale gelir gelmez buraya bağlanacak olan ek bir bağlantılı yayında tartışılmaktadır. Lütfen bu konuyla ilgili daha fazla bilgiyi yazarın web sitesinde bulabilirsiniz.

ESP32 işlem kararlılığı

Bu kodda kullanılan Arduino tabanlı sensör kitaplıklarının tümü ESP32 kartıyla tam olarak uyumlu değildir. Bu konu, özellikle I2C ve OneWire iletişiminin istikrarı konusunda, çevrimiçi olarak birçok noktada geniş bir şekilde tartışılmıştır. Bu geliştirmede, sensörleri doğrudan ESP32'nin IO pimleri üzerinden beslemeye dayalı hale getirmek için güç kaynağının sıfırlama amacıyla kesilmesine olanak tanıyan yeni, birleşik bir hata algılama ve işleme gerçekleştirilir. Bugünün bakış açısına göre, bu çözüm sunulmamış veya geniş bir şekilde tartışılmamıştır. Zorunluluktan doğdu, ancak bugüne kadar birkaç ay ve daha uzun çalışma süreleri için sorunsuz çalışıyor. Yine de hala bir araştırma konusu.

Görünüm

Bu öğretilebilirlikle birlikte, yazarın gelişimini yaymak ve geniş ve açık kaynak kodlu bir uygulamaya izin vermek için daha fazla yazılı yayın ve konferans sunumları yapılmaktadır. Bu arada, özellikle sistem tasarımı ve üretilebilirliği ile sistem kalibrasyonu ve doğrulaması ile ilgili olarak sensör istasyonunu daha da geliştirmeye devam edilmiştir. Bu talimat gelecekteki önemli gelişmelerle ilgili olarak güncellenebilir, ancak tüm güncel bilgiler için lütfen yazarın web sitesini ziyaret edin veya yazarlarla doğrudan LinkedIn üzerinden iletişime geçin:

ilgili yazar: Mathias Kimmling

ikinci yazar: Konrad Lauenroth

araştırma danışmanı: Prof. Sabine Hoffmann

İkincilik Ödülü
İlk Kez Yazar