Paano Gumawa ng isang Comfort Pagsubaybay Sensor Station: 10 Hakbang (na may Mga Larawan)

Ang itinuturo na ito ay naglalarawan ng disenyo at pagtatayo ng tinatawag na gayon Comfort Monitor Station CoMoS, isang pinagsamang sensor ng aparato para sa mga kundisyon ng ambient, na binuo sa kagawaran ng Built Environment sa TUK, Technische Universität Kaiserslautern, Germany.

Ang CoMoS ay gumagamit ng ESP32 controller at sensors para sa temperatura ng hangin at kamag-anak halumigmig (Si7021), bilis ng hangin (hangin sensor rev. C sa pamamagitan ng Modernong Device), at temperatura ng globo (DS18B20 sa isang itim na bombilya), lahat sa isang compact, madaliang bumuo ng kaso na may visual na puna sa pamamagitan ng LED indicator (WS2812B). Bilang karagdagan, isang iluminasyon Ang sensor (BH1750) ay kasama upang pag-aralan ang lokal na kondisyon ng visual. Ang lahat ng data ng sensor ay binabasa nang pana-panahon at ipinadala sa pamamagitan ng Wi-Fi sa isang database server, mula sa kung saan ito magagamit para sa pagsubaybay at mga kontrol.

Ang pagganyak sa likod ng pag-unlad na ito ay upang makakuha ng isang mababang gastos ngunit napakalakas na alternatibo sa mga aparatong sensor ng laboratoryo, na karaniwan ay sa isang presyo sa itaas 3000 €. Sa kabilang banda, ang CoMoS ay gumagamit ng hardware ng isang kabuuang presyo sa paligid ng 50 € at maaaring kaya ay deployed comprehensively sa (opisina) gusali para sa real-time-pagpapasiya ng mga indibidwal na thermal at visual na kalagayan sa bawat solong lugar ng trabaho o gusali ng seksyon.

Para sa karagdagang impormasyon tungkol sa aming pananaliksik at ang konektadong trabaho sa departamento, tingnan ang opisyal na website ng Living Lab smart office space o kontakin ang nararapat na may-akda direkta sa pamamagitan ng LinkedIn. Lahat ng mga may-akda ng mga contact ay nakalista sa dulo ng ito instructable.

Tala ng istruktura: Ang itinuturo na ito ay naglalarawan ng orihinal na pag-setup ng CoMoS, ngunit nagbibigay din ito ng impormasyon at mga tagubilin para sa ilang mga pagkakaiba-iba kamakailan naming binuo: Bukod sa orihinal na kaso na binuo mula sa mga karaniwang bahagi, mayroong isang 3D-print option. At bukod sa orihinal na aparato na may koneksyon sa database ng server, mayroong isang alternatibo stand-alone na bersyon may SD-card na imbakan, integrated WIFi access point, at isang magarbong mobile app upang maisalarawan ang pagbabasa ng sensor. Mangyaring suriin ang mga pagpipilian na minarkahan sa nararapat na mga kabanata at stand-alone option sa huling kabanata.

Personal na tala: Ito ang unang itinuturo ng may-akda, at ito ay sumasaklaw sa isang lubos na detalyadong at komplikadong pag-setup. Mangyaring huwag mag-atubiling makipag-ugnay sa seksyon ng mga komento sa pahinang ito, sa pamamagitan ng e-mail, o sa pamamagitan ng LinkedIn, kung mayroong anumang mga detalye o impormasyon na nawawala sa mga hakbang.

Mga Kagamitan:

Hakbang 1: Background - Thermal at Visual Comfort

Thermal at visual na ginhawa ay naging mas at mas mahalagang mga paksa, lalo na sa mga opisina at mga lugar ng trabaho, ngunit din sa sektor ng tirahan. Ang pangunahing hamon sa larangan na ito ay ang mainit na pang-unawa ng mga indibidwal ay madalas na nag-iiba sa malawak na hanay. Maaaring mainit ang isang tao sa isang kondisyon ng init habang ang isang tao ay nararamdaman ng malamig. Iyan ay dahil sa indibidwal na thermal na pang-unawa ay naiimpluwensyahan ng maraming mga kadahilanan, kabilang ang mga pisikal na mga kadahilanan ng temperatura ng hangin, kamag-anak na kahalumigmigan, air velocity, at nagliliwanag na temperatura ng nakapalibot na mga ibabaw. Gayunpaman, ang damit, metabolikong aktibidad, at isang indibidwal na aspeto ng edad, kasarian, masa ng katawan, at iba pa, ay nakakaimpluwensya sa thermal na pang-unawa.

Habang ang mga indibidwal na mga bagay ay mananatiling isang kawalan ng katiyakan sa mga tuntunin ng pag-init at paglamig mga kontrol, ang mga pisikal na mga kadahilanan ay maaaring tinutukoy nang tumpak sa pamamagitan ng mga aparato ng sensor. Ang temperatura ng hangin, kamag-anak na kahalumigmigan, bilis ng hangin, at temperatura ng globo ay maaaring sinusukat at ginagamit bilang direktang input sa mga kontrol ng gusali. Dagdag pa, sa isang mas detalyadong diskarte, maaari silang magamit bilang input upang kalkulahin ang tinatawag na PMV-index, kung saan ang PMV ay kumakatawan sa hinulaang Mean Vote. Ito ay naglalarawan kung paano ang mga tao sa average ay malamang na i-rate ang kanilang mga thermal pang-amoy sa ilalim ng ibinigay na kundisyon ng ambient room. Maaaring tumagal ng PMV ang mga halaga mula -3 (malamig) hanggang +3 (mainit), na may 0 bilang neutral na estado.

Bakit natin binabanggit ang PMV-bagay dito? Buweno, dahil sa larangan ng personal na kaginhawahan ito ay isang karaniwang ginagamit na index na maaaring magsilbi bilang isang kalidad na pamantayan para sa thermal sitwasyon sa isang gusali. At sa CoMoS, ang lahat ng mga ambient parameter na kinakailangan para sa pagkalkula ng PMV ay maaaring masukat.

Kung interesado ka, alamin ang higit pa tungkol sa thermal comfort, ang konteksto ng globo at ang ibig sabihin ng temperatura na nagliliwanag, ang PMV-index, at ang pagpapatupad ng ASHRAE-standard sa

Wikipedia: Thermal Comfort

ISO 7726 Ergonomya ng thermal na kapaligiran

ASHRAE NPO

Sa pamamagitan ng ang paraan: May mahaba ang umiiral, ngunit din ng maraming mga bagong binuo ng mga gadget sa larangan ng personalized na kapaligiran upang magbigay ng indibidwal na thermal at visual na ginhawa. Ang mga maliliit na tagahanga ng desktop ay isang kilalang halimbawa. Gayunpaman, ang mga footwarmers, heated at ventilated chairs, o mga partisyon ng opisina para sa IR-radiative heating at cooling ay binuo o kahit na magagamit sa merkado. Ang lahat ng mga teknolohiyang ito ay nakakaimpluwensya sa lokal na kondisyon ng init, sa isang lugar ng trabaho halimbawa, at maaari itong kontrolin nang awtomatiko batay sa lokal na data ng sensor, masyadong, tulad ng nakalarawan sa mga larawan ng hakbang na ito.

Higit pang impormasyon tungkol sa mga gadget ng personalized na kapaligiran at ang patuloy na pagsasaliksik ay makukuha sa

Living Lab smart office space: Personalized Environment

University of California, Berkeley

ZEN ulat sa personal na pag-init ng mga cooling device PDF

SBRC University of Wollongong

Hakbang 2: System Scheme

Ang isa sa mga pangunahing layunin sa proseso ng pag-unlad ay upang lumikha ng isang wireless, compact, at mura sensor aparato upang masukat ang panloob na kondisyon sa kapaligiran ng hindi bababa sa sampung indibidwal na mga lugar ng trabaho sa isang binigay na espasyo ng bukas na opisina. Samakatuwid, ang istasyon ay gumagamit ng isang ESP32-WROOM-32 na may on-board na koneksyon sa WiFi at may malaking pagkakaiba-iba ng connector pins at suportadong mga uri ng bus para sa lahat ng uri ng sensor. Ang mga istasyon ng sensor ay gumagamit ng isang hiwalay na IoT-WiFi at ipinapadala ang kanilang mga pagbabasa ng data sa isang database ng MariaDB sa pamamagitan ng isang PHP script na tumatakbo sa database server. Bilang pagpipilian, maaari ring i-install ang isang madaling-gamitin na visual na output ng Grafana.

Ang pamamaraan sa itaas ay nagpapakita ng pag-aayos ng lahat ng bahagi ng paligid bilang isang pangkalahatang-ideya sa pag-setup ng system, ngunit ang instructable na ito ay nakatuon sa istasyon ng sensor mismo. Siyempre, kasama ang file na PHP at isang paglalarawan ng koneksyon sa SQL sa kalaunan, upang magbigay ng lahat ng kinakailangang impormasyon upang bumuo, kumonekta, at gumamit ng CoMoS.

Tandaan: sa pagtatapos ng instructable na ito maaari kang makahanap ng mga tagubilin sa kung paano bumuo ng isang alternatibong stand-alone na bersyon ng CoMoS sa imbakan ng SD card, panloob na access point sa WiFi, at isang web app para sa mga mobile device.

Hakbang 3: Listahan ng Supply

Electronics

Mga sensor at controller, tulad ng ipinapakita sa larawan:

• ESP32-WROOM-32 mikrokontroller (espressif.com) A
• Si7021 o GY21 sensor ng temperatura at kahalumigmigan (adafruit.com) B
• DS18B20 + temperatura sensor (adafruit.com) C
• Rev C. air velocity sensor (moderndevice.com) D
• LED status WS2812B 5050 (adafruit.com) E
• BH1750 illuminance sensor (amazon.de) F

Higit pang mga bahagi ng kuryente:

• 4,7k pull-up risistor (adafruit.com)
• 0,14 mm² (o katulad) karaniwang wire (adafruit.com)
• 2x Wago compact splicing connectors (wago.com)
• Micro USB cable (sparkfun.com)

Mga bahagi ng kaso
(Maghanap ng mas detalyadong impormasyon sa mga bahagi at sukat na ito sa susunod na Hakbang Kung mayroon kang available na 3D-printer, kailangan mo lamang ng isang table tennis ball. Laktawan ang susunod na Hakbang at hanapin ang lahat ng impormasyon at mga file para sa pagpi-print sa Hakbang 5.)

• Acrylic plate round 50x4 mm 1
• Steel plate round 40x10 mm 2
• Acrylic tube 50x5x140 mm 3
• Acrylic plate round 40x5 mm 4
• Ang acrylic tube 12x2x50 mm 5
• Table tennis ball 6

Miscellaneous

• White paint spray
• Black matte paint spray
• Ang ilang mga tape
• Ang isang maliit na pagkakabukod lana, isang koton pad, o anumang bagay na katulad

Mga Tool

• Power drill
• 8 mm magnakaw drill
• 6 mm wood / plastic drill
• 12 mm na kahoy / plastic drill
• Nakita ng manipis na kamay
• Papel ng liha
• Wire cutting pliers
• Wire stripper
• Paghihinang na bakal at lata
• Power-glue o hot glue gun

Software at mga aklatan
(Ipinapahiwatig ng mga numero ang mga bersyon ng library na ginamit namin at sinubok ang hardware. Ang mga bagong aklatan ay dapat na gumana rin, ngunit nahaharap kami ng ilang mga isyu paminsan-minsan habang sinusubukan ang iba't ibang / mas bagong bersyon.)

• Arduino IDE (1.8.5)
• ESP32 Core library
• BH1750FVI library
• Adafruit_Si7021 library (1.0.1)
• Adafruit_NeoPixel library (1.1.6)
• Library ng DallasTemperature (3.7.9)
• OneWire library (2.3.3)

Hakbang 4: Disenyo at Konstruksyon ng Kaso - Pagpipilian 1

Nagtatampok ang disenyo ng CoMoS ng isang slim, vertical case na may halos lahat ng mga sensor na naka-mount sa tuktok na lugar, na may lamang ang temperatura at kahalumigmigan sensor na naka-mount malapit sa ibaba. Ang mga posisyon ng sensor at mga pagsasaayos ay sumusunod sa mga partikular na pangangailangan ng mga panukalang variable:

• Ang Si7021 temperatura at kahalumigmigan sensor ay naka-mount sa labas ng kaso, malapit sa ilalim nito, upang payagan ang libreng sirkulasyon ng hangin sa paligid ng sensor at upang i-minimize ang impluwensiya ng init ng basura na lumaki sa pamamagitan ng microcontroller sa loob ng kaso.
• Ang BH1750 sensor ng pag-iilaw ay naka-mount sa flat tuktok ng kaso, upang masukat ang pag-iilaw sa isang pahalang na ibabaw na kinakailangan ng karaniwang mga pamantayan sa pag-iilaw sa lugar ng trabaho.
• Ang Pahayag sensor ng hangin ay naka-mount din sa tuktok ng kaso, kasama ang mga elektronika na nakatago sa loob ng kaso, ngunit ang mga tines nito, na nagdadala ng aktwal na thermal anemometer at sensor ng temperatura, na nakalantad sa hangin sa palibot ng tuktok.
• Ang DS18B20 temperatura sensor ay naka-mount sa tuktok ng istasyon, sa loob ng isang itim na pininturahan na table tennis ball. Ang posisyon sa itaas ay kinakailangan upang mabawasan ang mga kadahilanan ng pagtingin at samakatuwid ang radiative na impluwensiya ng istasyon ng sensor mismo sa pagsukat ng temperatura ng globo.

Ang karagdagang mga mapagkukunan tungkol sa ibig sabihin ng nagliliwanag na temperatura at ang paggamit ng mga itim na bola ng bola ng bola bilang mga temperatura ng sensors ng globo ay:

Wang, Shang & Li, Yuguo. (2015). Pagkamagagamit ng Acrylic at Copper Globe Thermometer para sa Diurnal Mga Setting sa Panlabas. Gusali at Kapaligiran. 89. 10.1016 / j.buildenv.2015.03.002.

de Dear, Richard. (1987). Ping-pong globe thermometers para sa ibig sabihin ng nagliliwanag na temperatura. H & Eng.,. 60. 10-12.

Ang kaso ay idinisenyo nang simple, upang mapanatili ang oras ng pagmamanupaktura at pagsisikap nang mas mababa hangga't maaari. Madali ito na binuo mula sa mga karaniwang bahagi at mga bahagi na may ilang simpleng mga tool at kasanayan. O kaya, para sa mga masuwerteng sapat na magkaroon ng 3D-printer sa kanilang serbisyo, ang lahat ng mga bahagi ng kaso ay maaaring 3D-print din. Para sa pag-print ng kaso, ang natitirang bahagi ng Hakbang na ito ay maaaring lumaktaw at ang lahat ng kinakailangang mga file at mga tagubilin ay matatagpuan sa susunod na Hakbang.

Para sa konstruksiyon mula sa mga karaniwang bahagi, ang mga sukat na angkop ay pinili para sa karamihan sa kanila:

• Ang pangunahing katawan ay isang acrylic (PMMA) na tubo ng lapad ng 50 mm na lapad, 5 mm na kapal ng pader, at taas na 140 mm.
• Ang ilalim na plato, na nagsisilbing isang light conductor para sa status LED, ay isang acrylic round plate ng 50 mm diameter at isang kapal ng 4 mm.
• A bakal na bilog na may lapad na 40 mm at isang kapal ng 10 mm na naka-install bilang isang timbang sa tuktok ng ibaba plate at magkasya sa loob ng mas mababang dulo ng pangunahing katawan tube upang maiwasan ang istasyon mula sa toppling sa ibabaw at upang i-hold ang ilalim plate sa lugar.
• Ang tuktok na plato akma sa loob ng pangunahing tubo ng katawan. Ito ay gawa sa PMMA at mayroong diameter na 40 mm at isang kapal ng 5 mm.
• Sa wakas, ang tuktok riser tube ay PMMA, masyadong, na may isang panlabas na diameter ng 10 mm, isang kapal ng pader ng 2 mm, at isang haba ng 50 mm.

Ang proseso ng pagmamanupaktura at assembling ay simple, simula sa ilan butas sa drill. Ang bakal na round ay nangangailangan ng isang 8 mm tuloy-tuloy na butas, upang magkasya ang LED at mga cable. Ang pangunahing tubo ng katawan ay nangangailangan ng mga 6 mm na butas, tulad ng cable feed-through para sa USB at sensor cables, at bilang mga butas sa bentilasyon. Ang bilang at posisyon ng butas ay maaaring iba-iba hanggang sa iyong kagustuhan. Ang pagpili ng mga developer ay anim na butas sa backside, malapit sa itaas at ibaba, at dalawang sa harap na bahagi, isang tuktok, isang ibaba muli, bilang isang sanggunian.

Ang pinakamataas na plato ay ang pinaka-mapaglalang bahagi. Kinakailangan nito ang isang nakasentro, tuwid at tuloy-tuloy na 12 mm buong upang magkasya sa itaas na riser tube, isa pang nakasentro na 6 mm na butas upang magkasya ang illuminance sensor cable, at isang manipis na punit ng humigit kumulang na 1.5 mm at 18 mm haba upang magkasya ang hangin sensor. Tingnan ang mga larawan para sa sanggunian. At sa wakas, ang table tennis ball ay nangangailangan ng buong 6 mm, upang magkasya ang temperatura sensor ng globo at cable.

Sa susunod na hakbang, ang lahat ng mga bahagi ng PMMA, maliban sa ilalim na plato, ay dapat na spray ipininta, ang sanggunian ay puti. Ang table tennis ball ay dapat ipinta sa matte black upang maitatag ang tinatayang thermal at optical na katangian nito.

Ang bakal na ikot ay nakadikit nakasentro at patag sa ilalim na plato. Ang tuktok na riser tube ay nakadikit sa 12 mm hole ng tuktok na plato. Ang bola ng table tennis ay nakadikit sa itaas na dulo ng riser, na may butas nito na tumutugma sa panloob na pagbubukas ng riser tube, kaya ang sensor ng temperatura at cable ay maaaring ipasok sa bola pagkatapos sa pamamagitan ng riser tube.

Sa hakbang na ito, ang lahat ng bahagi ng kaso ay handa nang tipunin sa pamamagitan ng paglalagay ng mga ito nang sama-sama. Kung ang ilang mga magkasya masyadong masikip, buhangin ang mga ito pababa ng kaunti, kung masyadong maluwag, magdagdag ng isang manipis na layer ng tape.

Hakbang 5: Disenyo at Konstruksiyon ng Kaso - Pagpipilian 2

Habang ang Pagpipilian 1 ng pagtatayo ng kaso ng CoMoS ay pa rin ang isang mabilis at simpleng isa, na nagpapahintulot sa isang 3d printer maging mas madali ang trabaho. Gayundin para sa pagpipiliang ito, ang kaso ay nahahati sa tatlong bahagi, tuktok, katawan ng katawan, at ilalim na bahagi, upang payagan ang mga madaling kable at pagpupulong tulad ng inilarawan sa susunod na Hakbang.

Ang mga file at karagdagang impormasyon sa mga setting ng printer ay ibinibigay sa Thingiverse:

CoMoS file sa Thingiverse

Kasunod ng mga tagubilin na gagamitin puting filament para sa mga bahagi at mga bahagi ng katawan ay lubos na inirerekomenda. Pinipigilan nito ang kaso sa pag-init ng masyadong mabilis sa sikat ng araw at iwasan ang mga maling measurements. Transparent filament dapat gamitin para sa ilalim na bahagi upang pahintulutan ang pag-iilaw ng LED indicator.

Ang isa pang pagkakaiba-iba mula sa Pagpipilian 1 ay nawawala ang metal round.Upang mapigilan ang mga CoMoS mula sa pagbagsak, anumang uri ng timbang tulad ng mga bola ng tindig o ng isang grupo ng mga metal washers ay dapat ilagay sa / sa transparent na bahagi sa ibaba. Ito ay dinisenyo na may isang gilid sa paligid upang magkasya at humawak ng ilang timbang. Bilang kahalili, maaaring i-tap ang CoMoS sa lugar ng pag-install nito gamit ang double-sided tape.

Tandaan: Kasama sa folder ng Thingiverse ang mga file para sa isang kaso ng micro SD card reader na maaaring mai-mount sa kaso ng CoMoS. Ang kaso na ito ay opsyonal at bahagi ng stand-alone na bersyon na inilarawan sa huling hakbang ng itinuturo na ito.

Hakbang 6: kable at pagtitipon

Ang ESP, sensors, LED, at USB cable ay soldered at nakakonekta ayon sa eskematiko circuit na ipinapakita sa mga larawan ng hakbang na ito. Ang PIN-assignment na tumutugma sa halimbawa ng code na inilarawan sa ibang pagkakataon ay:

• 14 - I-reset ang tulay (EN) - gray
• 17 - WS2811 (LED) - green
• 18 - pullup risistor para sa DS18B20 +
• 19 - DS18B20 + (One Wire) - purple
• 21 - BH1750 & SI7021 (SDA) - asul
• 22 - BH1750 & SI7021 (SCL) - dilaw
• 25 - BH1750 (V-in) - kayumanggi
• 26 - SI7021 (V-in) - kayumanggi
• 27 - DS18B20 + (V-in) - kayumanggi
• 34 - Wind sensor (TMP) - cyan
• 35 - Wind sensor (RV) - orange
• VIN - USB cable (+ 5V) - pula
• GND - USB cable (GND) - itim

Ang Si7021, BH1750, at DS18B20 + sensor ay pinalakas sa pamamagitan ng IO-pin ng ESP32. Posible ito dahil ang kanilang kasalukuyang kasalukuyang draft ay mas mababa sa pinakamataas na supply ng ESP sa bawat pin, at kinakailangan upang i-reset ang mga sensor sa pamamagitan ng pagputol ng kanilang power supply sa kaso ng mga error sa komunikasyon sensor. Tingnan ang code ng ESP at mga komento para sa higit pang impormasyon.

Ang Si7021 at BH1750 sensor, katulad ng kable ng USB, dapat na soldered na may mga cable na ilagay sa pamamagitan ng mga butas na nakatuon kaso upang payagan ang pagpupulong sa susunod na hakbang. Ang WAGO compact splicing connectors ay ginagamit upang ikonekta ang mga aparato sa power supply ng USB cable. Ang lahat ay pinapatakbo sa 5 V DC sa pamamagitan ng USB, na gumagana sa lebel ng lohika ng ESP32 sa 3,3 V. Opsyonal, ang mga data pin ng micro USB cable ay maaaring i-reconnected sa micro USB plug at nakakonekta sa micro USB ng ESP socket, bilang kapangyarihan input at koneksyon ng data upang ilipat ang code sa ESP32 habang ang kaso ay sarado. Gayunpaman, kung nakakonekta tulad ng ipinakita sa scheme, kailangan ng isa pang buo micro USB cable upang umpisahan ang paglipat ng code sa ESP bago i-assemble ang kaso.

Ang Si7021 sensor ng temperatura ay nakadikit sa likod na bahagi ng kaso, malapit sa ibaba. Mahalaga na ilakip ang sensor na ito malapit sa ibaba, upang maiwasan ang mga maling pagbasa ng temperatura na dulot ng init na lumaki sa kaso. Tingnan ang hakbang na Epilogue para sa higit pang Impormasyon tungkol sa isyung ito. Ang BH1750 illuminance sensor ay nakadikit sa tuktok na plato, at ang sensor ng hangin ay naipasok at angkop na naka-mount sa slit sa kabaligtaran. Kung ito ay magkasya masyadong nawala, ang isang maliit na piraso ng tape sa paligid ng sentro ng bahagi ng sensor ay tumutulong upang mapanatili ito sa posisyon. Ang DS18B20 temperatura sensor ay ipinasok sa pamamagitan ng tuktok riser sa table tennis ball, na may isang pangwakas na posisyon sa gitna ng bola. Ang loob ng tuktok riser ay puno ng isolation wool at ang mas mababang pambungad ay selyadong sa tape o hot glue, upang maiwasan ang kondaktibo o convective init transfer sa mundo. Ang LED ay naka-attach sa butas ng round ng bakal na nakaharap pababa upang maipaliwanag ang ilalim na plato.

Ang lahat ng mga wire, ang splicing connectors, at ang ESP32 ay papasok sa pangunahing kaso at ang lahat ng bahagi ng kaso ay magkakasama sa huling pagpupulong.

Hakbang 7: Software - ESP, PHP, at MariaDB Configuration

Ang ESP32 micro controller ay maaaring na-program sa pamamagitan ng paggamit ng Arduino IDE at ang library ng ESP32 Core na ibinigay ng Espressif. Maraming mga tutorial na magagamit online sa kung paano i-set up ang IDE para sa ESP32 compatibility, halimbawa dito.

Sa sandaling naka-set up, ang naka-attach code ay inilipat sa ESP32. Ito ay nagkomento sa buong para sa madaling pag-unawa, ngunit ang ilang mga pangunahing tampok ay:

• Mayroon itong "configuration ng user"na seksyon sa simula, kung saan dapat na i-set up ang mga indibidwal na variable, tulad ng WiFi ID at password, database server IP, at nais na pagbabasa ng data at magpadala ng panahon. Kasama rin dito ang variable na "zero wind adjustment" na maaaring magamit upang ayusin ang zero reading speed ng hangin sa 0 sa kaso ng isang hindi matatag na supply ng kuryente.
• Kasama sa code ang average pagkakalibrate factors tinutukoy ng mga may-akda mula sa pagkakalibrate ng sampung umiiral na mga istasyon ng sensor. Tingnan ang hakbang na Epilogue para sa higit pang impormasyon at posibleng pagsasaayos ng indibidwal.
• May iba't ibang mga error handling na kasama sa maraming mga seksyon ng code. Lalo na isang epektibong pagtuklas at paghawak ng mga error sa komunikasyon ng bus na madalas na nagaganap sa mga controllers ng ESP32. Muli, tingnan ang hakbang na Epilogue para sa karagdagang impormasyon.
• Mayroon itong LED na output ng kulay upang ipakita ang kasalukuyang katayuan ng istasyon ng sensor at anumang mga error. Tingnan ang hakbang na Mga Resulta para sa karagdagang impormasyon.

Ang kalakip PHP file kailangang i-install at mapupuntahan sa root folder ng database server, sa serverIP / sensor.php. Ang pangalan ng file ng PHP at ang nilalaman ng paghawak ng data ay dapat tumugma sa code sa pag-andar ng tawag ng ESP at, sa kabilang panig, tumutugma sa setup ng database table, upang pahintulutan ang pag-imbak ng mga pagbabasa ng data. Ang mga halimbawa ng mga kalakip na code ay naitugma, ngunit kung sakaling magbago ka ng ilang mga variable, kailangang baguhin ito sa buong sistema. Kabilang sa PHP file ang isang pagsasaayos ng seksyon sa simula, kung saan ang mga indibidwal na pagsasaayos ay ginawa ayon sa kapaligiran ng sistema, lalo na database username at password, at ang pangalan ng database.

Isang MariaDB o SQL database ay naka-set up sa parehong server, ayon sa setup ng talahanayan na ginagamit sa sensor code ng istasyon at sa PHP script. Sa halimbawang code, ang pangalan ng database ng MariaDB ay "sensorstation" na may talahanayang pinangalanang "data", na naglalaman ng 13 mga hanay para sa UTCDate, ID, UID, Temp, Hum, Globe, Vel, VelMin, VelMax, MRT, Illum, IllumMin, at IllumMax.

Ang isang Grafana analytics at pagmamanman platform ay maaaring mai-install din sa server bilang isang pagpipilian para sa direct visualization database. Hindi ito isang mahalagang katangian ng pag-unlad na ito, kaya hindi ito higit na inilarawan sa itinuturo na ito.

Hakbang 8: Resulta - Pagbabasa at Pag-verify ng Data

Sa pamamagitan ng lahat ng mga kable, pagpupulong, programming, at pag-setup ng kapaligiran, ang istasyon ng sensor ay nagpapadala ng mga pagbabasa ng data pana-panahon sa database. Habang pinapatakbo, ilang operasyon estado ay ipinahiwatig sa ilalim LED kulay:

• Sa panahon ng boot, ang LED lights sa dilaw na kulay upang ipahiwatig ang nakabinbing koneksyon sa WiFi.
• Kapag at habang nakakonekta, ang indicator ay asul.
• Ang sensor station ay nagpapatakbo ng mga pagbabasa ng sensor at ipinapadala ito sa pana-panahon ng server. Ang bawat matagumpay na paglipat ay ipinahiwatig ng isang berdeng ilaw na salpok ng 600 ms.
• Sa kaso ng mga error, ang tagapagpahiwatig ay kulay pula, lilang, o madilaw-dilaw, ayon sa uri ng error. Matapos ang isang tiyak na oras o bilang ng mga pagkakamali, ang istasyon ng sensor ay nagpapaikli ng lahat ng mga sensor at reboot ng awtomatikong, muli na ipinahiwatig ng isang dilaw na liwanag sa boot. Tingnan ang code at komento ng ESP32 para sa higit pang impormasyon tungkol sa mga kulay ng tagapagpahiwatig.

Sa huling hakbang na ito, ang istasyon ng sensor ay tumatakbo at nagpapatakbo ng patuloy. Sa ngayon, isang network ng 10 sensor stations ang na-install at tumatakbo sa naunang binanggit na Living Lab smart office space.

Hakbang 9: Alternatibong: Bersyon ng Stand-alone

Ang pagpapaunlad ng CoMoS ay nagpapatuloy at ang unang resulta ng patuloy na proseso na ito ay a stand-alone na bersyon. Ang bersyon na iyon ng CoMoS ay hindi kailangan ng database server at WiFi network upang subaybayan at i-record ang data sa kapaligiran.

Ang bagong mga pangunahing tampok ay:

• Ang mga pagbabasa ng data ay naka-imbak sa panloob na micro SD-card, sa Excel-friendly na format ng CSV.
• Pinagsamang access point ng WiFi para sa pag-access sa CoMoS sa pamamagitan ng anumang aparatong mobile.
• Web-based na app (panloob na web server sa ESP32, walang kinakailangang koneksyon sa internet) para sa live na data, mga setting, at pag-access ng imbakan na may direktang pag-download ng file mula sa SD card, tulad ng ipinapakita sa larawan at mga screenshot na naka-attach sa hakbang na ito.

Pinalitan nito ang koneksyon sa WiFi at database habang ang lahat ng iba pang mga tampok kabilang ang pagkakalibrate at ang lahat ng disenyo at konstruksiyon ay mananatiling hindi nagalaw mula sa orihinal na bersyon. Gayunpaman, ang stand-alone na CoMoS nangangailangan ng karanasan at karagdagang kaalaman kung paano ma-access ang panloob na sistema ng pamamahala ng file na "SPIFFS" ng ESP32, at isang maliit na kamalayan ng HTML, CSS, at Javascript upang maunawaan kung paano gumagana ang web-app. Kailangan din ng ilang iba pang / iba't ibang mga aklatan upang gumana.

Mangyaring suriin ang Arduino code sa zip file na naka-attach para sa kinakailangang mga aklatan at ang mga sumusunod na sanggunian para sa karagdagang impormasyon sa programming at pag-upload sa SPIFFS file system:

SPIFFS library sa pamamagitan ng espressif

SPIFFS file uploader sa pamamagitan ng me-no-dev

ESP32WebServer library ni Pedroalbuquerque

Ang bagong bersyon na ito ay gumawa ng isang buong bagong instructable na maaaring ma-publish sa hinaharap. Ngunit sa ngayon, lalo na para sa higit pang mga nakaranasang mga gumagamit, hindi namin nais na makaligtaan ang pagkakataong ibahagi ang pangunahing impormasyon at mga file na kailangan mo upang i-set up ito.

Mga mabilisang hakbang upang bumuo ng isang stand-alone na CoMoS:

• Gumawa ng isang kaso ayon sa hakbang bago. Opsyonal, 3D-print ang isang karagdagang kaso para sa micro SC card reader na naka-attach sa kaso CoMoS. Kung wala kang isang 3D printer na magagamit, ang card reader ay maaaring mailagay sa loob ng pangunahing kaso ng CoMoS pati na rin, huwag mag-alala.
• Wire ang lahat ng mga sensor tulad ng inilarawan bago, ngunit sa karagdagan, i-install at kawad ng isang micro SD card reader (amazon.com) at isang real time orasan DS3231 (adafruit.com) tulad ng ipinahiwatig sa mga wiring scheme nakalakip sa hakbang na ito. Tandaan: Ang mga pin para sa pull-up na risistor at ang oneWire ay naiiba mula sa orihinal na mga kable na pamamaraan!

• Suriin ang Arduino code at ayusin ang mga variable ng access point ng WiFi na "ssid_AP" at "password_AP" sa iyong personal na kagustuhan. Kung hindi nababagay, ang karaniwang SSID ay "CoMoS_AP" at ang password ay "12345678".

• Ipasok ang micro SD card, i-upload ang code, i-upload ang nilalaman ng folder na "data" sa ESP32 gamit ang uploader ng SPIFFS file, at ikonekta ang anumang mobile device sa access point ng WiFi.

• Mag-navigate sa "192.168.4.1" sa iyong mobile browser at magsaya!

Ang app ay lahat batay sa html, css, at javascript. Ito ay lokal, walang koneksyon sa internet ang kasangkot o kinakailangan. Nagtatampok ito ng isang menu ng in-app na gilid upang ma-access ang isang pahina ng pag-setup at isang pahina ng memorya. Sa pahina ng pag-setup, maaari mong ayusin ang mga pinakamahalagang setting tulad ng lokal na petsa at oras, agwat ng pagbabasa ng sensor, atbp. Ang lahat ng mga setting ay mai-imbak nang permanente sa panloob na storage ng ESP32 at ibalik sa susunod na boot. Sa memory page, isang listahan ng mga file sa SD card ay magagamit. Ang pag-click sa filename ay nagpasimula ng direktang pag-download ng file na CSV sa mobile device.

Pinapayagan ng system setup na ito ang indibidwal at remote na pagmamanman ng panloob na kondisyon sa kapaligiran. Ang lahat ng pagbabasa ng sensor ay naka-imbak sa SD card pana-panahon, na may mga bagong file na nilikha para sa bawat bagong araw. Pinapayagan nito ang patuloy na operasyon para sa mga linggo o buwan na walang pag-access o pagpapanatili. Tulad ng nabanggit bago, ito ay isang pa rin patuloy na pananaliksik at pagpapaunlad. Kung interesado ka sa karagdagang mga detalye o tulong, mangyaring huwag mag-atubiling makipag-ugnay sa nararapat na may-akda sa pamamagitan ng mga komento o nang direkta sa pamamagitan ng LinkedIn.

Hakbang 10: Epilogue - Mga Kilalang Isyu at Outlook

Ang istasyon ng sensor na inilarawan sa itinuturo na ito ay ang kinalabasan ng isang mahaba at patuloy na pananaliksik. Ang layunin ay upang makalikha ng isang maaasahang, tumpak, may sistema na sensor na mababa ang gastos para sa mga panloob na kondisyon sa kapaligiran. Ito ay gaganapin at humahawak ng ilang mga malubhang hamon, kung saan ang pinaka tiyak ay dapat nabanggit dito:

Katumpakan ng sensor at pagkakalibrate

Ang mga sensors na ginamit sa proyektong ito ay nag-aalok ng relatibong mataas na katumpakan sa mababang o katamtaman na gastos. Karamihan ay may panloob na pagbabawas ng ingay at isang digital na interface ng bus para sa komunikasyon, na binabawasan ang pangangailangan para sa pagkakalibrate o pagsasaayos ng antas. Gayunpaman, dahil ang mga sensor ay naka-install sa o sa isang kaso na may ilang mga katangian, isang pagkakalibrate ng kumpletong istasyon ng sensor ay ginanap sa pamamagitan ng mga may-akda, tulad ng ipinapakita sa madaling sabi ng mga larawan na nakalakip. Isang kabuuan ng sampung pantay na binuo sensor station ay sinubukan sa tinukoy na mga kondisyon sa kapaligiran at inihambing sa isang TESTO 480 propesyonal panloob na aparato ng klima sensor. Mula sa mga tumatakbo, ang mga kadahilanan ng pagkakalibrate na kasama sa code ng halimbawa ay natukoy. Pinahihintulutan nila ang isang simpleng kabayaran sa impluwensiya ng kaso at electronics sa mga indibidwal na sensor. Upang maabot ang pinakamataas na katumpakan, ang isang indibidwal na pagkakalibrate para sa bawat istasyon ng sensor ay inirerekumenda. Ang pagkakalibrate ng sistemang ito ay pangalawang pokus ng pananaliksik ng mga may-akda, maliban sa pag-unlad at pagtatayo na inilarawan sa itinuturo na ito. Ito ay tinalakay sa isang karagdagang, naka-link na publication, na kung saan ay pa rin sa peer-review at naka-link dito sa lalong madaling ito goes online. Mangyaring makahanap ng karagdagang impormasyon tungkol sa paksang ito sa website ng mga may-akda.

ESP32 operasyon katatagan

Hindi lahat ng mga library na nakabatay sa Arduino na ginagamit sa code na ito ay ganap na katugma sa board ng ESP32. Ang isyu na ito ay malawak na tinalakay sa maraming punto sa online, lalo na tungkol sa katatagan ng I2C at OneWire na komunikasyon. Sa pag-unlad na ito, ang isang bagong, pinagsamang error detection at handling ay isinasagawa, batay sa powering ang mga sensor nang direkta sa pamamagitan ng IO Pins ng ESP32 upang payagan ang pagputol ng kanilang power supply para sa pag-reset ng layunin. Mula sa pananaw ngayon, ang solusyon na ito ay hindi pa ipinakita o hindi pa tinalakay. Ipinanganak ito ng pangangailangan, ngunit sa ngayon ay tumatakbo nang maayos para sa mga panahon ng operasyon ng maraming buwan at higit pa. Gayon pa man ito ay isang paksa ng pananaliksik.

Outlook

Kasama ang itinuturo na ito, ang mga karagdagang nakasulat na mga pahayagan at mga pagtatanghal sa kumperensya ay isinasagawa ng mga may-akda upang ipalaganap ang pag-unlad at pahintulutan ang malawak at bukas na aplikasyon ng pinagmulan. Samantala, ang pananaliksik ay patuloy na higit pang mapabuti ang istasyon ng sensor, lalo na tungkol sa sistema ng disenyo at manufacturability, at sistema ng pagkakalibrate at pagpapatunay. Maaaring ma-update ang itinuturo na ito sa mahahalagang pag-unlad sa hinaharap, ngunit para sa lahat ng up-to-date na impormasyon, pakibisita ang website ng mga may-akda o direktang makipag-ugnay sa mga may-akda sa pamamagitan ng LinkedIn:

kaukulang may-akda: Mathias Kimmling

pangalawang may-akda: Konrad Lauenroth

tagapagturo ng pananaliksik: Prof. Sabine Hoffmann

Pangalawang Prize sa
Unang May-akda