مدونة حول حل إنترنت الأشياء بأسعار معقولة يراقب درجة الحرارة والرطوبة عبر ESP8266

المهندسون ومهتمون بـ إنترنت الأشياء الذين يبحثون عن حلول بأسعار معقولة لمراقبة البيئة على نطاق واسع يمكنهم الآن الاستفادة من مزيج من Arduino و NodeMCU ESP8266 ،و NRF24L01 وحدات لاسلكية لإنشاء نظام تتبع فعال للحرارة والرطوبة مع اتصال السحابة.

يركز الحل على إنشاء بوابة Wi-Fi NRF24L01 التي تتواصل مع عقدة مستشعرات Arduino.هذه الهندسة المعمارية تمدد النطاق التشغيلي من وحدات NodeMCU ESP8266 من خلال استخدام NRF24L01 منخفضة الطاقة، إمكانات نقل البيانات لمسافات طويلة، مما يتيح مراقبة البيانات العالمية من خلال اتصال Wi-Fi.

• أردوينو أونو:يعمل كمراقب عقدة الاستشعار ، ويجمع البيانات من أجهزة استشعار درجة الحرارة / الرطوبة DHT11 وينقل عبر وحدات NRF24L01.
• عقدة MCU ESP8266:تعمل كمركز بوابة ، وتستقبل إرسالات NRF24L01 وتحميل البيانات إلى منصة Thingspeak السحابية عبر Wi-Fi.
• الوحدة اللاسلكية NRF24L01:يمكّن الاتصالات ذات الطاقة المنخفضة والمتوسطة المدى بين العقد والبوابة
• مستشعر DHT11:يقيس درجة حرارة و رطوبة البيئة بدقة ± 2 درجة مئوية و ± 5٪ RH.

أصبح نظام ESP8266 على رقاقة (SoC) من Espressif Systems حجر الزاوية لتنفيذات إنترنت الأشياء ذات التكلفة الفعالة بسبب قدراتها المتكاملة على Wi-Fi ووظائف وحدة التحكم الدقيقة.

الخصائص الرئيسية:

• 2.4GHz Wi-Fi (802.11 b/g/n) مع كومة TCP/IP الكاملة
• عدة دبوس GPIO للاتصال الطرفي
• أنماط التشغيل منخفضة الطاقة للكفاءة في البطارية
• أوضاع التشغيل المزدوجة (مستقلة أو محيطية)

يوفر هذا جهاز الاستقبال في نطاق 2.4GHz ISM العديد من المزايا لشبكات المستشعرات:

• اختيار 125 قناة لتجنب التداخل
• معدل نقل البيانات 2Mbps
• واجهة SPI لدمج وحدة التحكم الدقيقة
• أنماط توفير طاقة متعددة

يتطلب النظام مجموعتين مختلفتين للدوائر:

عقدة الاستشعار (على أساس أردوينو):

• دبوس بيانات DHT11 → Arduino D1
• اتصالات NRF24L01: CE→D9، CSN→D10، SCK→D13، MISO→D12، MOSI→D11

البوابة (بناء على NodeMCU):

• اتصالات NRF24L01: CE→D4، CSN→D2، SCK→D5، MISO→D6، MOSI→D7

يتضمن التنفيذ ثلاثة مكونات برمجية رئيسية:

1. تكوين منصة Thingspeak السحابية مع توليد مفاتيح API
2. برمجة عقدة أردوينو لجمع بيانات المستشعر ونقل الراديو الراديوي
3. برمجة بوابة NodeMCU لاستقبال البيانات وتحميل السحابة

لتنفيذ الإنتاج، يجب على المهندسين النظر في:

• استخدام EEPROM لتحديد العقدة الفريدة
• تصنيع PCB لاستبدال لوحات الخبز النموذجية
• التحقق من صحة نقل البيانات من خلال المراقبة المتسلسلة

تظهر هذه الهندسة المعمارية قابليتها لتنفيذ سيناريوهات المراقبة المختلفة بما في ذلك الزراعة الذكية والأتمتة الصناعية وأنظمة إدارة المباني.التحسينات المحتملة يمكن أن تتضمن أنواع أخرى من أجهزة الاستشعار، التحليلات المتقدمة، وآليات الإنذار.