Картинка домашнего дуба для привлечения внимания
Садовод любитель
Для начала небольшое признание — я не программист и я домашний садовод. И то и другое это мое хобби. У меня на подоконниках сделаны полки, с специальной сине-красной светодиодной подсветкой, под которой растения должны расти с бОльшим энтузиазмом. Не вдаваясь в детали фотосинтеза и прочую ботанику, можно сказать, что светодиодная подсветка создала одну проблему, решая которую и родилось устройство, которому посвящена эта статья.
Светодиодные линейки (мощность примерно 6 Вт), достаточно сильно нагреваются сами и нагревают полку и горшок с растением, который на ней стоит. Самому растению, подогреваемая почва не приносит какого либо дискомфорта, но возникает проблема быстрого пересыхания почвы.
При этом земля в горшках, которые стоят просто на подоконнике высыхает медленнее. А на верхних полках, там где во время полива не видно состояние почвы, регулярно случаются переливы или засухи.
Конечно же все уже придумано, и на Ebay можно купить вагон разных измерителей влажности почвы. Например, был куплен один экземпляр измерителя влажности с бипером (цена около 300 рублей).
Устройство работает, но есть несколько но:
- Не понятно на какой уровень влажности настроен бипер.
- Если устройств будет больше чем одно, то придется ходить и прислушиваться.
- Я ведь тоже так могу.
И тут Остапа понесло, ведь есть опыт (раз и два). Так родилось устройство способное измерять влажность почвы, освещенность, температуру и влажность воздуха, передавать результаты измерений в мобильное приложение и работать при этом от батареек достаточно продолжительное время. Про железо тут. А про программные особенности хочется рассказать подробнее в этой статье.
Анализируем энергопотребление
Согласно даташита, ESP8266 потребляет до 170 мА в режиме работы WiFi, 15 мА с выключенным модемом (Modem Sleep) и совсем ничего в режиме Deep Sleep – примерно 10 мкА.
Из потребляющего в нашем устройстве можно выделить WiFi модем, датчик AM2302 (на который подается 3.3 В через повышалку TPS60240DGKR) и мультиплексор (CD74HC4051M96) для коммутации входов АЦП.
Самый большой вклад в энергопотребление вносит WiFi и поэтому первым делом надо заставить ESP8266 стартовать с выключенным радиомодулем. После загрузки в режиме Modem Sleep можно сделать все измерения и только потом включать модем и передавать данные на сервер Blynk (для оптимизации потребления MQTT пока отключил), после чего уже заснуть до следующего раза.
Deep sleeep
При условии, что аппаратно все ноги соединены правильно (RST пин соединен с GPIO16), перевести ESP в режим Deep Sleep можно одной командой:
ESP.deepSleep(sleep_time, WAKE_RF_DISABLED);
sleep_time – время сна в микросекундах, которое можно динамически менять и если, скажем, попытка передать данные не удалась (не работает роутер или не отвечают сервер blynk) – то можно установить таймер на 5-10 минут и после попробовать передать данные снова. А если все хорошо, то после успешного сеанса связи можно уснуть на час или сутки.
WAKE_RF_DISABLED — указывает на то, что проснется модуль с выключенным WiFi модулем.
Работа с WiFi
В этот раз также хотелось иметь возможность настраивать устройство без помощи компьютера через Captive портал. Но если, как в прошлый раз, взять библиотеку WiFiManager, то с выключенным модемом работать она будет как минимум странно. Поэтому всю логику работы данной библиотеки пришлось привязать к нажатию кнопки. А раз кнопка у нас всего одна и та используется для загрузки ПО через UART — то пришлось сделать так:
- Включаем питание (вставляем батарейки).
- Ждем мигание светодиода (в тестовом варианте слушаем бипер).
- Нажимаем кнопку и попадаем в WiFiManager.
Теперь мы можем открыть Captive портал, сохранить настройки WiFi и Blynk token.
В следующую загрузку библиотека уже использоваться не будет, а подключаться к WiFi будем средствами самой ESP.
//будим модем
WiFi.forceSleepWake();
//устанавливаем режим работы
WiFi.mode(WIFI_STA);
//чуть чуть ждем
delay(100);
//проверяем, что сохранены параметры сети и делаем begin
if (WiFi.SSID()) WiFi.begin();
В некоторых мануалах по оптимизации энергопотребления ESP8266 можно встретить команду WiFi.disconnect(); которая должна отключать модем от текущей WiFi сети. Однако на практике, эта команда удаляет сохраненный в памяти модема SSID() и пароль, поэтому использоваться ее мы не будем.
Считываем датчик AM2302
Для работы с датчиком температуры\влажности также была использована библиотека DHT Sensor Library от Adafruit. В целях экономии, питание на датчик подается не постоянно, а только по сигналу, специально выделенного GPIO. Однако, опытным путем установлено, что датчик достаточно продолжительное время выходит на рабочий режим и адекватные значения влажности (отличные от 99%) начинает выдавать примерно через 5 секунд после подачи на него питания. С одной стороны такая большая задержка на «прогрев» датчика это лишние мА, но возможность управлять питанием датчика AM2302 это скорее плюс, т.к. мы можем пользоваться датчиком не каждый раз или переставать измерять температуру\влажность при снижении заряда батареек.
Измеряем показания на АЦП
АЦП у нас используется для измерения трех параметров: заряд батареек, освещенность и влажность почвы. Для коммутации разных сигналов на вход единственного АЦП — используется мультиплексор (модель).
У ESP8266 АЦП 10-битный, а диапазон измеряемых напряжений 0..1 В. Поэтому в схеме предусмотрен резистивные делители, понижающий все измеряемые сигналы до уровня 1 В. При измерении заряда батареи — все замеры на графике выглядят правильно. Однако оказалось, что по мере снижения заряда батареек начали снижать и показания датчика яркости.
Результаты измерений 4х дней. Яркость снижается вместе с зарядом батареек.
Как оказалось при снижении напряжения питания, у нас пропорционально понижается напряжение, прикладываемое к датчику яркости и как следствие измеренная яркость тоже. Но к счастью, зависимость во всем диапазоне входных напряжений от 3.3В до 2.5В оказалась линейной (в пределах допусков) и исправить проблему можно простой нормировкой результата измерения.
График зависимости максимальной измеренной яркости\влажности в зависимости от заряда батареек
Максимально возможное значение влажности\яркости при текущем заряде батареи можно посчитать по формулам:
q_w = (adcbattery * 4) / 15; // влажность почвы
q_l = (adcbattery * 25) / 101; // яркость
Чтобы учесть возможные погрешности (и случайные всплески) измерений АЦП был реализован простейший медианный фильтр. Делаем три замера с небольшим интервалом, далее с помощью алгоритма быстрой сортировки (спасибо Википедия) находим среднее значение и его принимаем за результат.
float adcRead[3];
void quickSort(float *s_arr, int first, int last){
if (first < last){
int left = first, right = last, middle = s_arr[(left + right) / 2];
do{
while (s_arr[left] < middle) left++;
while (s_arr[right] > middle) right--;
if (left <= right){
int tmp = s_arr[left];
s_arr[left] = s_arr[right];
s_arr[right] = tmp;
left++;
right--;
}
}
while (left <= right);
quickSort(s_arr, first, right);
quickSort(s_arr, left, last);
}
}
void analogReadMedian(){
adcRead[0] = analogRead(ADCPin);
delay(10);
adcRead[1] = analogRead(ADCPin);
delay(10);
adcRead[2] = analogRead(ADCPin);
}
void readADC_median(int input){
switch(input){
case 1 :
digitalWrite(BPin, HIGH);
digitalWrite(C_DHTPin, LOW);
delay(50);
analogReadMedian();
quickSort(adcRead, 0, 2);
adcbattery = adcRead[1] * 4;
q_w = (adcbattery * 4) / 15;
q_l = (adcbattery * 25) / 101;
digitalWrite(BPin, LOW);
break;
case 2 :
digitalWrite(BPin, LOW);
digitalWrite(C_DHTPin, LOW);
analogWrite(PWMPin, 412);
delay(50);
analogReadMedian();
quickSort(adcRead, 0, 2);
adcwater = 5*(100 - 100*(adcRead[1] / q_w));
if (adcwater > 100) adcwater = 100;
if (adcwater < 0) adcwater = 0;
analogWrite(PWMPin, 0);
break;
case 3 :
digitalWrite(BPin, LOW);
digitalWrite(C_DHTPin, HIGH);
delay(50);
analogReadMedian();
quickSort(adcRead, 0, 2);
adclight = 100*(adcRead[1] / q_l);
if (adclight > 100) adclight = 100;
if (adclight < 0) adclight = 0;
break;
default :
delay(1);
}
}
Измерение влажности почвы
Для того, чтобы измерять влажность почвы, необходимо на земляной электрод подать напряжение и на другом его конце измерить сколько этого самого напряжения дошло, а сколько «потерялось» в почве. На практике оказалось, что при подаче «единицы» диапазон возможных значений на входе АЦП при нахождении электрода в очень сухой и очень влажной почве — совершенно незначителен, что-то около 100 мВ. Но у братьев из поднебесной было подсмотрено, что надо подавать ШИМ сигнал с частотой 100 кГц и скважностью 50% и в этом случае потери сигнала во влажной почве становятся весьма заметными.
Максимальна частота ШИМ, на которую способен ESP8266 равна около 78 кГц, но как показала практика и при 75 кГц результаты измерений влажности достаточно точные и отражают состояние почвы.
Чтобы активировать ШИМ надо:
//инициализируем GPIO на выход
pinMode(PWMPin, OUTPUT);
//устанавливаем частоту ШИМ в Герцах
analogWriteFreq(75000);
//включаем ШИМ, значение 512 соответствует скважности 50%
analogWrite(PWMPin, 512);
//Делаем замеры
//выключаем ШИМ
analogWrite(PWMPin, 0);
Планы на будущее
В данный момент, если проводить все измерения 1 раз в минуту, то комплекта новых батареек (2 шт ААА) хватит на 4 дня или 5760 измерений. Если же делать по 12 замеров в день (раз в два часа), то батареек должно хватить на год как минимум (480 дней).
Но время автономной работы можно еще увеличить, если включать WiFi не каждое «просыпание», а пару раз в день. Но, чтобы это реализовать надо каким то образом отличать одно включение от другого. Оперативная память для этого не годится, т.к. в режиме Deep sleep очищается. Для этой цели мог бы подойти EEPROM, однако на ESP он реализован как часть флеша и писать туда часто не самая лучшая идея (и не самая энергоэффективная).
Но, не все так плохо и в нашем распоряжении еще есть 512 байт RTC памяти, которая прекрасно сохраняет данные в то время, пока чип находится в режиме Deep sleep. Я нашел для себя две новые функции и не успел еще их внедрить в проект.
ESP.rtcUserMemoryWrite(offset, &data, sizeof(data))
ESP.rtcUserMemoryRead(offset, &data, sizeof(data))Также в ближайшее время будет добавлена самая важная функция, а именно отправка звуковых (бипером) и мобильных (пуш) уведомлений в случае высыхания почвы. Пока как то не до этого было. Самое важное, о чем надо не забыть, это учет текущего времени, чтобы не начать пиликать ночью.
Заключение
Проект целиком на гитхабе.
Спасибо за внимание.
Отдельное спасибо моей жене за регулярный полив тестового цветка.
PS. Будет и третья часть.
Комментарии (174)
Mike_soft
06.04.2018 09:19вы три значения квиксортом сортируете?
NINeOneone
06.04.2018 09:19А вы под каждое количество значений код сортировки переписываете?
Mike_soft
06.04.2018 09:19нет. я стараюсь изначально применять подходящий алгоритм.
a3x Автор
06.04.2018 09:19Так а как можно три значения отсортировать?
Mike_soft
06.04.2018 09:19а вам их надо сортировать? вам же нужно найти средний по значению элемент…
например, так:
mid=?(a0>max(a1,a2),max(a1,a2),(?(a0<min(a1,a2),min(a1,a2),a0)));
a3x Автор
06.04.2018 09:19Да, мне не столько сортировать, сколько среднее из трех найти надо.
Mike_soft
06.04.2018 09:19для поиска элемента со значением между максимальным и минимальным — можно использовать, например, мою подсказку выше.
если элементов больше (ну, скажем, до десятка-двух)- бежите по массиву, и для каждого элемента считаете количество элементов больше него. как найдется элемент, у которого количество этих значений будет равно половине длинны массива — вы победили :-)
a3x Автор
06.04.2018 09:19У меня при пяти элементах в массиве — ESP вообще виснуть начала. Так что остановился на стабильных трех.
VladGum
06.04.2018 09:19Наконец-то первая статья по энергопотреблению Arduino с ESP8266. Спасибо!
a3x Автор
06.04.2018 09:19Мне конечно не казалось, что она прямо первая. Но повозиться пришлось, т.к. полностью готового мануала я не нашел.
fki
06.04.2018 09:19По поводу энергопотребления есть наблюдение, что эффективнее просыпаться из deep-sleep с включенным WiFi (если время опроса датчиков не большое), чем каждый раз подключаться из режима отключенного WiFi модема.
Делал на основе esp8266 «градусник» для народного мониторинга. Пробовал 2 варианта работы:
1. Просыпаться с выключенным WiFi модемом, собирать информацию с датчиков, включать WiFi модем, перезагружаться, передавать данные, уходить в deep-sleep;
2. Второй вариант — сохранить настройки WiFi на постоянно в памяти и просыпаться с включенным WiFi модемом и в то время, пока WiFi устанавливает соединение, опрашивать датчики и далее передавать данные, уходить в deep-sleep.
«Градусник» передает показания 1 раз в 15 минут (2 датчика температуры, давление, напряжение батареи, уровень сигнала WiFi). В первом варианте общее время нахождения вне deep-sleep за цикл передачи было 5-7 секунд, а во втором варианте время бодрствования 1,2-1,4 сек.
На данный момент передатчик работает с 29 октября 2017. Используются 4 батареи AA икеевские (+ линейный стабилизатор LDO). Сейчас напряжение 5.6 В (на старте было чуть выше 6 В).a3x Автор
06.04.2018 09:19Да, у меня первая версия работала также. Но я не хочу каждое включение использовать WiFi. Например, если я буду просыпаться 1 раз в час, а результаты измерений слать на сервер 4 раза в день, то может получиться более экономно. Но надо тестировать.
asoloviov
06.04.2018 09:19Про
WiFi.disconnect()и сохраненные SSID / password надо использовать WiFi.persistent(false).
Это же спасёт от деградации флеш памяти ESP от постоянной перезаписи «креденшиалов» при каждомWiFi.begin()
AndreyMtv
06.04.2018 09:19А как вы калибровали датчик?
Ну вот получили вы некое значение напряжения, какой влажности это соответствует? Влияет ли состав почвы на напряжение при одинаковой влажности?a3x Автор
06.04.2018 09:19Пока я только отнормировал шкалу от 0 до 100%, где 100% соответствует 0 В на входе АЦП (все «ушло» в землю), а 0% — это когда земля сухая (эквивалентно тому, что электрод просто висит в воздухе). Сейчас как раз тестирую, строю графики и пытаюсь придумать какую нибудь градацию шкалы (мокро, нормально, сухо).
Про состав почвы и прочее пока не думал.
saege5b
06.04.2018 09:19Влажность почвы легко определяется вручную, сушкой и взвешеванием. Есть ГОСТы на эту тему, там всё подробно расписано.
Тут особой точности не надо, а при аккуратности погрешность будет определяться погрешностью используемых весов.
LorDCA
06.04.2018 09:19Я как то не уверен что кому то нужны такие сложности. В данном случае влажность понятие субъективное. То есть вот полил и можно отметить что сейчас полито. А когда посмотрел и считаешь что нужно уже поливать, то отметил что сухо. Этого вполне достаточно. Все что посредине можно разметить как угодно, хоть феями разрисовать.
Иначе вам придется описывать способ калибровки, состав земли и прочее и прочее. И так для каждого горшка…saege5b
06.04.2018 09:19Когда будут культуры которые не любят как усушки как и переувлажнения, тут феи вылезут боком.
В зависимости от того во что посажено может вылезти плесень, тогда проще всё выкинуть чем стерилизовывать имеющееся.
Могут сгнить(задохнуться) корни, может завестись мошкара или мох.
На разных этапах развития (и внезапно в разные сезоны года!), растения любят разную влажность.
Грунт в горшках примерно одинаков.
Первый попавшийся ГОСТ 28268-89. "Методы определения влажности, максимальной гигроскопической влажности и влажности устойчивого завядания растений"
Влажность грунта определяется формулой:
((м1-м0)/(м0-м))*100%, где
м — масса пустой ёмкости с крышкой;
м0 — масса высушенной почвы с ёмкостью и крышкой;
м1 — масса влажной почвы с ёмкостью и крышкой.
Сушим 3-10 часов, при температуре 100-110 градусов (можно и выше, но — аккуратно, можно высушить за недельку просто неполивая, а потом довести до кондициии в духовке). Сушка прекращается когда разница масс приближается к нулю.
Пяток проб не такая большая трата времени, зато можно прикинуть (не)линейность датчика и как-то ориентироваться что и как в горшке.
LorDCA
06.04.2018 09:19А если у бабушки вырастет GUI? Должны ли мы предусмотреть такое развитие событий? Заложим время и бюджет на все подобные варианты?
Я понятия не имею откуда вы решили что грунт в горшках у всех одинаков. Давайте тогда коротенечно опишите нам химический состав почвы в ваших средних по больнице горшках. Разработайте нам методологию полива, сколько капель на кубический миллиметр почвы нужно вылить что бы не перелить? Что делать с тем кто перелил на 1 каплю?
Или может вернемся к классике? Это когда для каждого растения организуется свой персональный горшок, с дренажом и прочими слоями по необходимости? А подобный прибор оставим для тех кто заводит кактус, да и тот забывает полить раз в году.
a3x Автор
06.04.2018 09:19Весов мне на подоконнике ещё не хватало. И ведь придётся взвешивать в горшках, а они бывают и пластиковые и керамические и разного размера. А бывают и балконные ящики длинной 80 см. А ещё ведь и растения весьма разные, у имбиря (вчера как раз урожай снял) например клубень растёт. Так что я выбираю метод определения минимума, максимума по неким абстрактным потерям на электроде. А дальше время покажет. Через 6-10 месяцев подробно расскажу что получилось.
dmsav
06.04.2018 09:19А вот про имбирь мне хотелось бы узнать подробнее, если можно.
a3x Автор
06.04.2018 09:19Да рос у меня корень имбиря в горшке и за полгода, объем этого самого корня удвоился, а количество земли осталось таким же. Так что метод взвешивания при наличии «живых жильцов» в горшках — это трудно.
dmsav
06.04.2018 09:19По поводу взвешивания — смотря чем мерить. Плюс, если мерить вес за небольшой промежуток времени, то по отношению к весу всего горшка, вес растения не будет существенным и влиять на усредненные массы сухой и влажной почв не будет.
А вообще, мне стал интересен именно сам процесс и результат выращивания имбиря в горшке дома)a3x Автор
06.04.2018 09:19Закопал прошлой летом-осенью корень имбиря в горшке. Он достаточно долго колосился (длинный зеленый стебель). Месяц назад стебель отвалился, а недавно я раскопал и в горшке было уже два корня, старый чуть темнее и новый побольше и на вид — вполне съедобный. Да что таить и старый корень — тоже съедобный.
LorDCA
06.04.2018 09:19CC1310. Он хорош что может при необходимости в mesh сеть и таким макаром покрывать любые площадя.
У меня вся элементная база от Ti, за исключением чипов памяти и обвязки, Ti их просто не производит. У них интересная система с бесплатными образцами, что для гаражного проекта облегчает финансовое бремя на прототипирование.
А при варианте что это куда то вырастет, у них есть программа по поддержки подобных гаражных эксперементаторов. :)
В общем ждем платы со стенсилом. Надеюсь жена не побьет за запекание плат в духовке :)
acsent1
06.04.2018 09:19А как насчет не влажность измерять, а использовать гидрогель?
Это конечно не так технологично, но у меня после пересадки в смесь гидрогель+земля прям в новую силу растения начали растиa3x Автор
06.04.2018 09:19Первый раз как то о таком слышу. Но как я понимаю это не решает проблему и гель когда то тоже весь высохнет.
SGordon123
06.04.2018 09:19А во сне ESP может считать импульсы, или просыпаться от внешних событий? хОЧЕТСЯ беспроводной водосчетчик в умный дом на батарейках…
a3x Автор
06.04.2018 09:19Как я понял, в режиме Deep sleep и Light sleep у него CPU спит и на прерывания не отвечает.
During Light-sleep, the CPU is suspended and will not respond to the signals and interrupts
from the peripheral hardware interfaces. Therefore, ESP8266 needs to be woken up via
external GPIO. The waking process is less than 3 ms.
Таблица из даташита
Для другого девайса, о котором будет третья часть — мы реализовали внешнее прерывание, т.е. будим модуль из Deep sleep'а по наступлению нашего события.
FGV
06.04.2018 09:19кстати считать можно и двоичным кмоп счетчиком на рассыпухе, кушают они немного. ну и логика простая проснулся — прочитал отправил (при необходимости сбросил) и дальше спать.
a3x Автор
06.04.2018 09:19Мне во всем этом больше нравится бОльшая гибкость и простота изменения софта. Хочу такие графики строю, а хочу такие. Хочу просыпаюсь 10 раз в день, а хочу раз в неделю. Через Blynk можно разные комбинации настроек менять и применять. Мне бы лично и 6 месяцев на одном комплекте батареек хватило.
olartamonov
06.04.2018 09:19Для водосчётчика не надо внешних событий. Для водосчётчика надо просыпаться по таймеру каждые 50-100 мс, включать подтяжку на ножке и смотреть, что там. А потом выключать подтяжку обратно, иначе есть шанс посадить батарейку ей.
SGordon123
06.04.2018 09:19А что по потреблению это может выйти, сколько на батарейке проживет обычной?
Sap_ru
06.04.2018 09:196 лет от одной литиевой батарейки 14505, минимум, при температура -40 'C (т.е абсолютно худший случай). Это с опросом датчиков, ведением журналов и т.п.
Это у меня устройство столько потребляет — занимаюсь разработкой счётчиков. Можно сделать с беспроводным интерфейсом и сроком службы батареи несколько лет. Это будет следующая модель.
WiFi подходит мало. И по потреблению и по архитектуре (физически ограничено количество абонентов на точку — на 16 уже всё начинает ломаться). Нужно смотреть на BT4, BLE и всякие LoRa и просто приёмо-передатчики со своими протоколами — там можно несколько лет работать от одной батареи.SGordon123
06.04.2018 09:19Что не так в китайских беспроводных термометрах на 433 Mhz? Замерзают заразы в минус 32 на литиевых пальчиковых батарейках…
Sap_ru
06.04.2018 09:19Батареи — говно (точнее, не тот литий). Литий разный бывает. Для наружного применения в России подходят ТОЛЬКО батареи LiSoCl2 с диапазоном температур -50..+80. Китайцы их отлично делают, но бывают подделки (замерзают при -30). Что-то типа такого. Вполне себе продаются.
Если батарейный отсек позволяет, то можно всунуть батареи по-больше (вплоть до 18505, у которых ёмкость значительно больше).Sap_ru
06.04.2018 09:19Так у них их скорость передачи данных разная, соответственно, и помехозащищённость.
mrhru
06.04.2018 09:19Существуют водосчетчики, которые передают данные по BLE.
SGordon123
06.04.2018 09:19А куда передают? У меня только WiFi ( Gpon от ростелекома), и как бы ничего больше нет…
a3x Автор
06.04.2018 09:19Наверное нужен какой то хаб, который бы данные с BLE датчиков собирал и дальше уже в интернет отправлял.
Bobnecat
06.04.2018 09:19Ну не совсем с вами согласен. Лично проводил опыты и в квартире в 100м2 сигнал не терялся с одного конца квартиры до другого. Тут скорее идет лотерея с китайскими паленными чипами, иногда везет иногда не очень. Еще на линию питания нужно обязательно ставить сглаживающие конденсаторы (если не изменят память, я ставил 22uf, но подбирал методом тыка), удивитесь насколько стабильнее они начнут работать. Из практики, мой датчик стоит примерно в 6-7 метрах от "БС", и пробивает 2 стены одна из которых бетонная. Если действительно имеются проблемы с покрытием, можно поставить какой-нибудь bridge маячек запитанный от розетки.
Bobnecat
06.04.2018 09:19Статья подразумевает что влажность почвы измеряется резистивным методом исходя из "необходимо на земляной электрод подать напряжение и на другом его конце измерить сколько этого самого напряжения дошло, а сколько «потерялось» в почве."
На самом деле, способ измерения у таких датчиков конденсаторный, и поэтому "электрод" залит лаком и называть это электродом не совсем правильно, так как данная часть датчика это уже скорее антенна. Странно что автор не упомянул о такой важной детали, и преимуществах конденсаторного способа изменения (нет коррозии), и недостатках (более сложная схемотехника и требования по питанию).
Еще одна важная деталь это то что диапазон чувствительности такого датчика будет со временем меняться из-за изменения плотности почвы и заряда батареи. Грубо говоря датчик начнет "дрифтовать", и по этому не имеет смысла привязка выходных показаний к процентам от 0 до 100, если только не придумать какой нибудь хитрый самонастраивающийся алгоритм.
У самого подобное устройство работает уже больше года от CR2032, только в место ESP я использовал NRF24+atmega отправляющий показания на "базовую станцию".
a3x Автор
06.04.2018 09:19Про электрод — я наверное не очень точно выразился. Я если честно, в физику процесса не вдавался, подаю ШИМ и измеряю что навелось на входе АЦП. Чтобы исключить влияние заряда батареи на результаты измерений — сейчас добавлены коэффициенты. В следующей ревизии железки скорее всего добавим повышалку, так чтобы сигнал ШИМ и сигнал на входе фоторезистора не зависел от заряда батарейки.
a3x Автор
06.04.2018 09:19Влияние плотности почвы и прочее — мне еще предстоит с этим столкнуться. У нас первая версия устройства была с батарейкой CR2032, но 170 мА WiFi модуля сделали практически невозможным хоть сколько долгую работу.
Bobnecat
06.04.2018 09:19Обычный ESP8266 от CR2032 не сможет работать, так как "копейки" не рассчитаны на отдачу таких токов. Не рассматривали вариант с одной базовой станцией и множеством датчиков передающих показания по nrf24l01+? У меня такая реализация, NRF потребляет 900nA в спящем режиме, в связке со спящим Atmega получается всего около 2uA.
a3x Автор
06.04.2018 09:19Было много разных идей, вплоть до полностью пассивных датчиков на rfid и одной базовой станции на esp. Идей больше чем времени в итоге.
anonymous
06.04.2018 09:19
AndyPike
06.04.2018 09:19Для того, чтобы измерять влажность почвы, необходимо на земляной электрод подать напряжение и на другом его конце измерить сколько этого самого напряжения дошло, а сколько «потерялось» в почве.
В этом главная ошибка. Как и всех TDS-метров. Проводимость и влажность сложно сравнить друг с другом. Только приблизительно. Пропитайте грунт аммиачной селитной. Сухая — ноль. Капельку капнуть — 95%.Mike_soft
06.04.2018 09:19у них не прямое измерение электропроводности…
хотя, безусловно, я бы хотел посмотреть на зависимости и от влажности, и от концентрации различных солей.
enjoyneering
06.04.2018 09:19зачем вы вызываете WiFi.mode(WIFI_OFF) перед WiFi.forceSleepBegin()? WiFi.forceSleepBegin() сама вызывает WiFi.mode(WIFI_OFF) в своем теле.
вот что в исходниках об функции WiFi.forceSleepBegin()
/**
* Disable WiFi for x us when value is not 0
* @param sleep_time_in_us
* @return ok
*/
bool ESP8266WiFiGenericClass::forceSleepBegin(uint32 sleepUs) {
_forceSleepLastMode = getMode();
if(!mode(WIFI_OFF)) {
return false;
}
if(sleepUs == 0) {
sleepUs = 0xFFFFFFF;
}
wifi_fpm_set_sleep_type(MODEM_SLEEP_T);
wifi_fpm_open();
return (wifi_fpm_do_sleep(sleepUs) == 0);
}a3x Автор
06.04.2018 09:19Видимо повторение — мать учения. Не знаю зачем.
У меня по идее ESP должна просыпаться с спящим модемом, я ведь перевожу ее в Deep sleep так ESP.deepSleep(sleep_time, WAKE_RF_DISABLED);
Надо проверить, как оно на практике.
LorDCA
06.04.2018 09:19А можно было просто взять например TPL5111, резистором подобрать интервал через который подавать питание и удивиться что оказывается от батарейки может и лет 20 прожить.
Тут вот есть даже готовое с переменным резистором.a3x Автор
06.04.2018 09:19А хорошая идея, обязательно впилим в какой нибудь будущий проект. Спасибо!
Но с текущим девайсом все чуть попроще, не в космосе работает, а на балконе.
Mike-M
06.04.2018 09:19Есть ещё одна хорошая идея для будущих проектов: вместо китайских ESP использовать CC3220 от Texas Instruments. Да, это дороже. Зато сэкономите время, которое, как известно, является невосполнимым ресурсом (в отличие от денег). В Вашем проекте я насчитал как минимум 3 места, где примененный модуль сталкивается с ограничениями.
В некоторых мануалах по оптимизации энергопотребления ESP8266 можно встретить команду WiFi.disconnect(); которая должна отключать модем от текущей WiFi сети. Однако на практике, эта команда удаляет сохраненный в памяти модема SSID() и пароль, поэтому использоваться ее мы не будем.
В CC3220 подобных багов нет.
Для коммутации разных сигналов на вход единственного АЦП — используется мультиплексор (модель).
В CC3220 АЦП имеет 4 входа.
У ESP8266 АЦП 10-битный, а диапазон измеряемых напряжений 0..1 В.
В CC3220 АЦП 12-битный, диапазон 0...1,5 В.
А ещё мне кажется, что с Вашим опытом работы пора уже переходить с Arduino на взрослые IDE.
FGV
06.04.2018 09:19и как его к esp8266 прикрутить? да и зачем? если встроенный аналогичный и программируемый по цифре в esp уже встроен?
a3x Автор
06.04.2018 09:19Если вдруг не будет хватать ног, то можно к RST ноге подключить TPL5111, а GPIO16 использовать. Но в схему конечно лучше глянуть для начала.
FGV
06.04.2018 09:19судя по даташитам gpio16 это выход таймера который будит esp8266 (и то если соединен с rst), как gpio он не адресуется
a3x Автор
06.04.2018 09:19Я если мне не изменяет память использовал его как обычное gpio в другом проекте.
FGV
06.04.2018 09:19Вспомнил!
Там заковырка в другом, для GPIO0-15 есть возможность рулить ими записью в регистры типа GPIO_*_W1TS/GPIO_*_W1TC (*-OUT, ENABLE, STATUS), где мл. 16 бит соответствуют GPIO0-15.
А вот что бы рулить GPIO16 – надо к нему лезть только через отдельный набор регистров для этого пина.a3x Автор
06.04.2018 09:19Видимо все зависит от того, где разрабатывать. В Arduino IDE чтобы управлять GPIO16 достаточно команд digitalWrite(GPIO16, LOW) \ digitalWrite(GPIO16, HIGH)
У нас в датчике CO2 на этом GPIO светодиод висит и ничего, светит.
LorDCA
06.04.2018 09:19Элементарное. Ставим после батарейки. И рубим батарею от всего и сразу на заданое через сопротивление время. Как только истекает время он подает питание всему. А как все железо отработает сессию то подает сигнал ему на пин о окончании сессии и он опять отрубает всему питание.
a3x Автор
06.04.2018 09:19Теряется гибкость Настройки. Но для серийных применений — наверное будет оптимально.
LorDCA
06.04.2018 09:19Для настроек он может будить всю систему по кнопке. Нажал кнопку и настраивай. Как закончил настройки подал сигнал об окончании и он все отрубит и уйдет опять на цикл заданный сопротивлением.
ИМХО конечно. Но я отказался от развития подобного на базе wifi. Слишком он прожорливый. Так же как и блутус. Пока проснется, пока зарегистрируется в сети. пока соберет и отправит… Тоска зеленая в общем… Блутус еще и теряется постоянно. И это я еще не напомнил о процессе настройки wifi у устройств лишенных дисплея, что вообще для простых людей напоминает магию.
Радио трансиверы до 1 ГГц с шифрованием и прочим блекджеком, гораздо гораздее для подобных целей.
Например такой вот брелок (35х60х5мм) 3 кнопки, дисплей Е-Инк и с радио трансивером примерно метров на 500. От CR2032 будет жить 10+ лет.
Заголовок спойлера
Единственный минус, что для подсоединения к инету нужен «переходник». Но он у меня есть.
Жду платы из печати.AlekseyKidis
06.04.2018 09:19О, а можно подробнее? Что собирает данные, кто раздает, и т.д. А то я пытаюсь для дома собрать систему независимых датчиков, но с WiFi уже намучился
LorDCA
06.04.2018 09:19Подробнее будет когда все более менее причешется. Тут в двух словах не рассказать всю идеологию проекта. Это не «умный дом», у меня другая цель навеянная подслушанным обсуждением девочек «на кой все это нужно, почему не могут сделать что бы вот так ....»
Собирается все вот на такие штуки. Крутится на Debian. Каждый сам может их использовать как захочет, как и любые юниты из проекта. SDK и примеры кода будут в открытом доступе.
Заголовок спойлера
Они по сути заменяют собой стандартный выключатель света в каждой комнате, без дополнительного долбления стен и проводов(100х150х20мм). И в рамках моего решения собираются в один кластер, который обеспечивает хранение всех настроек и личной информации в пределах дома, без всяких облаков и серверов. За счет избыточности реализуем безопасное хранение, что бы ничего не потерялось если один модуль неожиданно подохнет.
Остальные юниты/датчики на батарейках живут 10+ лет. Имеют обратную связь + ОТА. И почти все укладываются в размер 30х50х5мм. Можно разбрасывать их горстями по всему дому. Дочь правда указала на возможную проблему что если они на полу ( температуру пола измеряют или протечки караулят), то их может пылесос собрать. :)
Заголовок спойлера
wormball
Как хорошо, как хорошо, какое совпадение! Два разных человека изобрели одно и то же устройство и запостили статьи об этом строго одновременно! geektimes.ru/post/299723
Ну ок, ссылка на другую статью присутствует. Но зачем тогда в обеих статьях употреблять местоимение «я», а не «мы»? Или кто-то палится, или мы имеем честь наблюдать крайне редкое заоблевание — слияние личностей, наподобие протоссов.
a3x Автор
Я про софт писал, а товарищ про железо. Спасибо что заметили.
a3x Автор
Ну садовод любитель — это я, тут нет никаких мы. А остальное — это незначительные детали.
the_bat
Диссоциативное расстройство встречается не часто, а вот раздвоение личности довольно частое явление, но это не наш случай. Статьи написаны парой с перекрестными ссылками. Один человек пишет про железо, второй про софт, поэтому проще «я», а не «мы».
wormball
Так вот тут не раздвоение, а нечто обратное. Когда у двух человек одна личность, и они говорят об своём коллективе исключительно «я». Иначе я решительно не понимаю, что мешало в начале упомянуть, что мы с товарищем решили сделать соответствующий девайс. А дальше уже про свою часть и употреблять «я» сколько влезет. Про жену упомянуто, что это жена, а с товарищем, видимо, как в песне — я это ты, ты это я.
the_bat
В первой части указано что есть я и коллега.