Blog O Niedrogie rozwiązanie IoT monitoruje temperaturę i wilgotność za pomocą ESP8266

Inżynierowie i entuzjaści IoT poszukujący niedrogich rozwiązań do monitorowania środowiska na dużym obszarze mogą teraz wykorzystać kombinację modułów bezprzewodowych Arduino, NodeMCU ESP8266 i NRF24L01, aby stworzyć wydajny system śledzenia temperatury i wilgotności z łącznością w chmurze.

Rozwiązanie polega na utworzeniu bramy Wi-Fi NRF24L01, która komunikuje się z węzłami czujnikowymi Arduino. Architektura ta rozszerza zakres operacyjny modułów NodeMCU ESP8266, wykorzystując możliwości transmisji małej mocy NRF24L01 na duże odległości, umożliwiając globalne monitorowanie danych poprzez łączność Wi-Fi.

• Arduino Uno:Pełni funkcję kontrolera węzła sensorycznego, zbierając dane z czujników temperatury/wilgotności DHT11 i przesyłając je poprzez moduły NRF24L01.
• NodeMCU ESP8266:Pełni funkcję koncentratora bramy, odbierającego transmisje NRF24L01 i przesyłającego dane do platformy chmurowej Thingspeak za pośrednictwem Wi-Fi.
• Moduł bezprzewodowy NRF24L01:Umożliwia komunikację o niskim poborze mocy i zwiększonym zasięgu między węzłami a bramą.
• Czujnik DHT11:Mierzy temperaturę i wilgotność otoczenia z dokładnością ±2°C i ±5% RH.

Układ-on-chip (SoC) ESP8266 firmy Espressif Systems stał się kamieniem węgielnym opłacalnych wdrożeń IoT ze względu na zintegrowane możliwości Wi-Fi i funkcje mikrokontrolera.

Kluczowe funkcje:

• Wi-Fi 2,4 GHz (802.11 b/g/n) z pełnym stosem TCP/IP
• Wiele pinów GPIO do podłączenia urządzeń peryferyjnych
• Tryby pracy o niskim poborze mocy zapewniające efektywność baterii
• Podwójne tryby pracy (samodzielny lub peryferyjny)

Ten transceiver w paśmie ISM 2,4 GHz oferuje kilka korzyści dla sieci czujników:

• Wybór 125 kanałów w celu uniknięcia zakłóceń
• Szybkość transmisji danych 2Mbps
• Interfejs SPI do integracji mikrokontrolera
• Wiele trybów oszczędzania energii

System wymaga dwóch odrębnych zespołów obwodów:

Węzeł czujnika (oparty na Arduino):

• Pin danych DHT11 → Arduino D1
• Połączenia NRF24L01: CE → D9, CSN → D10, SCK → D13, MISO → D12, MOSI → D11

Brama (oparta na NodeMCU):

• Połączenia NRF24L01: CE → D4, CSN → D2, SCK → D5, MISO → D6, MOSI → D7

Wdrożenie obejmuje trzy kluczowe komponenty oprogramowania:

1. Konfiguracja platformy chmurowej Thingspeak z generowaniem klucza API
2. Programowanie węzła Arduino do zbierania danych z czujników i transmisji RF
3. Programowanie bramy NodeMCU do odbioru danych i przesyłania do chmury

W przypadku wdrożeń produkcyjnych inżynierowie powinni rozważyć:

• Wykorzystanie pamięci EEPROM do unikalnej identyfikacji węzła
• Produkcja PCB w celu zastąpienia prototypowych płytek prototypowych
• Walidacja transmisji danych poprzez monitorowanie szeregowe

Architektura ta wykazuje wykonalność w różnych scenariuszach monitorowania, w tym w inteligentnym rolnictwie, automatyce przemysłowej i systemach zarządzania budynkami. Potencjalne ulepszenia mogą obejmować dodatkowe typy czujników, zaawansowaną analizę i mechanizmy ostrzegania.