Sådan opbygges en komfortovervågningssensorstation: 10 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:28

Denne instruktive beskriver design og konstruktion af en såkaldt Comfort Monitoring Station CoMoS, en kombineret sensoranordning til omgivende forhold, der blev udviklet på afdelingen for det byggede miljø på TUK, Technische Universität Kaiserslautern, Tyskland.

CoMoS anvender en ESP32-controller og sensorer til lufttemperatur og relativ luftfugtighed (Si7021), lufthastighed (vindsensor rev. C af Modern Device) og globetemperatur (DS18B20 i en sort pære), alt sammen i en kompakt, let at bygge etui med visuel feedback gennem en LED -indikator (WS2812B). Derudover er der en belysningsføler (BH1750) inkluderet for at analysere den lokale visuelle tilstand. Alle sensordata læses periodisk og sendes via Wi-Fi til en databaseserver, hvorfra de kan bruges til overvågning og kontrol.

Motivationen bag denne udvikling er at få et billigt, men meget kraftfuldt alternativ til laboratoriesensorenheder, der typisk koster en pris over 3000 €. I modsætning hertil bruger CoMoS hardware til en samlet pris på omkring 50 € og kan derfor implementeres omfattende i (kontor) bygninger til realtidsbestemmelse af den individuelle termiske og visuelle tilstand på hver enkelt arbejdsplads eller bygningssektion.

For mere information om vores forskning og det tilknyttede arbejde på afdelingen, tjek det officielle Living Lab smart office space -websted eller kontakt den tilsvarende forfatter direkte via LinkedIn. Alle forfatteres kontakter er angivet i slutningen af denne instruks.

Strukturel note: Denne instruktør beskriver den oprindelige opsætning af CoMoS, men den giver også oplysninger og instruktioner til et par variationer, vi for nylig har udviklet: Udover den originale sag, der er bygget af standarddele, er der også en 3D-printet mulighed. Og udover den originale enhed med databaseserverforbindelse, er der en alternativ stand-alone version med SD-kortlager, integreret WIFi-adgangspunkt og en smart mobilapp til visualisering af sensoraflæsninger. Kontroller venligst de indstillinger, der er markeret i de tilsvarende kapitler, og den enkeltstående mulighed i det sidste kapitel.

Personlig note: Dette er forfatterens første instruerbare, og det dækker over en ganske detaljeret og kompleks opsætning. Tøv ikke med at kontakte os via kommentarfeltet på denne side, via e-mail eller via LinkedIn, hvis der mangler detaljer eller oplysninger under trinene.

Trin 1: Baggrund - Termisk og visuel komfort

Termisk og visuel komfort er blevet mere og mere vigtige emner, især i kontor- og arbejdsmiljøer, men også i boligsektoren. Den største udfordring på dette område er, at den termiske opfattelse af individer ofte varierer inden for en lang række. En person kan føle sig varm i en bestemt termisk tilstand, mens en anden person føler sig kold i den samme. Det skyldes, at den individuelle termiske opfattelse påvirkes af mange faktorer, herunder de fysiske faktorer for lufttemperatur, relativ luftfugtighed, lufthastighed og strålingstemperatur på omgivende overflader. Men også tøj, metabolisk aktivitet og et individuelt aspekt af alder, køn, kropsmasse og mere påvirker den termiske opfattelse.

Selv om de enkelte faktorer forbliver en usikkerhed med hensyn til varme- og kølekontroller, kan de fysiske faktorer bestemmes præcist af sensoranordninger. Lufttemperatur, relativ luftfugtighed, lufthastighed og jordtemperatur kan måles og bruges som en direkte input til bygningskontroller. Ydermere kan de i en mere detaljeret tilgang bruges som input til at beregne det såkaldte PMV-indeks, hvor PMV står for Predicted Mean Vote. Det beskriver, hvordan mennesker i gennemsnit sandsynligvis vil vurdere deres termiske fornemmelse under givne omgivende rumforhold. PMV kan antage værdier fra -3 (kold) til +3 (varm), hvor 0 er en neutral tilstand.

Hvorfor nævner vi den PMV-ting her? Jo, fordi det inden for personlig komfort er et almindeligt brugt indeks, der kan tjene som et kvalitetskriterium for den termiske situation i en bygning. Og med CoMoS kan alle omgivende parametre, der kræves til PMV -beregning, måles.

Hvis du er interesseret, kan du finde ud af mere om termisk komfort, kloden og den gennemsnitlige stråletemperatur, PMV-indekset og den implementerende ASHRAE-standard på

Wikipedia: Termisk komfort

ISO 7726 Ergonomi i det termiske miljø

ASHRAE NPO

Af den måde: Der er længe eksisterende, men også masser af nyudviklede gadgets inden for personlige miljøer for at give individuel termisk og visuel komfort. Små desktop fans er et velkendt eksempel. Men også fodvarmere, opvarmede og ventilerede stole eller kontorskillevægge til opvarmning og køling af IR-stråling udvikles eller er allerede tilgængelige på markedet. Alle disse teknologier påvirker den lokale termiske tilstand f.eks. På en arbejdsplads, og de kan også styres automatisk baseret på lokale sensordata, som illustreret i dette trins billeder.

Flere oplysninger om gadgets til tilpasset miljø og den igangværende forskning er tilgængelig på

Living Lab smart kontorlokaler: Personligt tilpasset miljø

University of California, Berkeley

ZEN -rapport om personlig opvarmning og køleenheder [PDF]

SBRC University of Wollongong

Trin 2: Systemskema

Et af hovedmålene i udviklingsprocessen var at skabe en trådløs, kompakt og billig sensorenhed til måling af indendørs miljøforhold på mindst ti individuelle arbejdspladser i et givet åbent kontorlokale. Derfor bruger stationen en ESP32-WROOM-32 med indbygget WiFi-forbindelse og med et stort udvalg af stikstifter og understøttede bustyper til alle slags sensorer. Sensorstationerne anvender en separat IoT-WiFi og sender deres datalæsninger til en MariaDB-database via et PHP-script, der kører på databaseserveren. Eventuelt kan en brugervenlig Grafana-visuel output også installeres.

Skemaet ovenfor viser arrangementet af alle perifere komponenter som en oversigt over systemopsætningen, men dette instruerbare fokuserer på selve sensorstationen. Selvfølgelig er PHP -filen og en beskrivelse af SQL -forbindelsen også inkluderet senere for at give alle nødvendige oplysninger til at opbygge, forbinde og bruge CoMoS.

Bemærk: i slutningen af denne instruks kan du finde instruktioner om, hvordan du opbygger en alternativ stand-alone version af CoMoS med SD-kortlagring, intern WiFi-adgangspunkt og en webapp til mobile enheder.

Trin 3: Forsyningsliste

Elektronik

Sensorer og controller, som vist på billedet:

• ESP32-WROOM-32 mikrocontroller (espressif.com) [A]
• Si7021 eller GY21 temperatur- og fugtighedsføler (adafruit.com) [B]
• DS18B20+ temperatursensor (adafruit.com) [C]
• Rev C. lufthastighedsføler (moderndevice.com) [D]
• WS2812B 5050 status LED (adafruit.com) [E]
• BH1750 lysstyrkesensor (amazon.de) [F]

Flere elektriske dele:

• 4, 7k pull-up modstand (adafruit.com)
• 0, 14 mm² (eller lignende) standardtråd (adafruit.com)
• 2x Wago kompakte splejsestik (wago.com)
• Micro USB -kabel (sparkfun.com)

Sagsdele (Find mere detaljerede oplysninger om disse dele og størrelser i det næste trin. Hvis du har en 3D-printer tilgængelig, behøver du kun en bordtennisbold. Spring over det næste trin, og find alle oplysninger og filer til udskrivning i trin 5.)

• Akrylplade rund 50x4 mm [1]
• Stålplade rund 40x10 mm [2]
• Akrylrør 50x5x140 mm [3]
• Akrylplade rund 40x5 mm [4]
• Akrylrør 12x2x50 mm [5]
• Bordtennisbold [6]

Diverse

• Hvid malingsspray
• Sort mat malingsspray
• Noget tape
• Lidt isoleringsuld, en vatrondel eller lignende

Værktøjer

• El -boremaskine
• 8 mm tyvboremaskine
• 6 mm træ/plastbor
• 12 mm træ/plastbor
• Tynd håndsav
• Sandpapir
• Trådskæretang
• Wire stripper
• Loddejern og tin
• Power-lim eller varm limpistol

Software og biblioteker (Tallene angiver de biblioteksversioner, vi brugte og testede hardwaren med. Nyere biblioteker skulle også fungere, men vi stod nogle gange over for nogle problemer, mens vi prøvede forskellige / nyere versioner.)

• Arduino IDE (1.8.5)
• ESP32 Core -bibliotek
• BH1750FVI bibliotek
• Adafruit_Si7021 bibliotek (1.0.1)
• Adafruit_NeoPixel bibliotek (1.1.6)
• DallasTemperaturbibliotek (3.7.9)
• OneWire -bibliotek (2.3.3)

Trin 4: Sagsdesign og konstruktion - mulighed 1

CoMoS 'design har en slank, lodret kuffert med de fleste sensorer monteret i det øverste område, hvor kun temperatur- og fugtighedsføleren er monteret nær bunden. Sensorpositionerne og arrangementerne følger specifikke krav til de målte variabler:

• Si7021 temperatur- og fugtighedsføler er monteret uden for kabinettet, nær bunden, for at tillade fri luftcirkulation omkring sensoren og for at minimere påvirkningen af spildvarme udviklet af mikrokontrolleren inde i kabinettet.
• BH1750 belysningsføleren er monteret på den flade top af kabinettet for at måle belysningen på en vandret overflade som krævet af almindelige standarder for arbejdsbelysning.
• Rev. C vindsensoren er også monteret i toppen af kabinettet, med elektronikken skjult inde i kabinettet, men dens tænder, der bærer det faktiske termiske anemometer og temperatursensoren, udsat for luften rundt om toppen.
• DS18B20 temperatursensoren er monteret på toppen af stationen, inde i en sortmalet bordtennisbold. Placeringen på toppen er nødvendig for at minimere synsfaktorerne og derfor den sensoriske stationens udstrålende indflydelse på jordmålingstemperaturmåling.

Yderligere ressourcer om den gennemsnitlige stråletemperatur og brugen af sorte bordtennisbolde som klodsets temperatursensorer er:

Wang, Shang & Li, Yuguo. (2015). Egnethed af akryl- og kobberkugletermometre til daglige udendørs indstillinger. Bygning og miljø. 89. 10.1016/j.buildenv.2015.03.002.

de Dear, Richard. (1987). Ping-pong globetermometre til middelstrålingstemperatur. H & Eng.,. 60. 10-12.

Etuiet er designet enkelt for at holde produktionstiden og kræfterne så lave som muligt. Det kan let bygges af standarddele og komponenter med blot et par enkle værktøjer og færdigheder. Eller for dem, der er så heldige at have en 3D-printer til deres tjeneste, kan alle sagsdele også 3D-printes. Til udskrivning af sagen kan resten af dette trin springes over, og alle nødvendige filer og instruktioner kan findes i det næste trin.

Til konstruktion af standarddele vælges passende dimensioner for de fleste af dem:

• Hovedlegemet er et akrylrør (PMMA) med 50 mm ydre diameter, 5 mm vægtykkelse og en højde på 140 mm.
• Bundpladen, der fungerer som en lysleder for status -LED'en, er en rund akrylplade med en diameter på 50 mm og en tykkelse på 4 mm.
• En stålrunde med en diameter på 40 mm og en tykkelse på 10 mm installeres som en vægt oven på bundpladen og passer ind i den nedre ende af hovedlegemet rør for at forhindre stationen i at vælte og holde bundpladen på plads.
• Toppladen passer også inde i hovedlegemet. Den er lavet af PMMA og har en diameter på 40 mm og en tykkelse på 5 mm.
• Endelig er det øverste stigrør også PMMA med en ydre diameter på 10 mm, en vægtykkelse på 2 mm og en længde på 50 mm.

Fremstillings- og samlingsprocessen er enkel, begyndende med nogle huller til at bore. Stålrunden har brug for et 8 mm kontinuerligt hul, der passer til LED og kabler. Hovedkropsrøret har brug for nogle 6 mm huller, som kabelgennemføring til USB- og sensorkablerne og som ventilationshuller. Antallet og placeringen af huller kan varieres op til dine præferencer. Udviklerens valg er seks huller på bagsiden, tæt på top og bund, og to på forsiden, en top, en bund igen, som reference.

Toppladen er den mest vanskelige del. Det har brug for en centreret, lige og kontinuerlig 12 mm helhed for at passe til det øverste stigrør, et andet off -centreret 6 mm hul, der passer til belysningsfølerkablet, og en tynd spalte på cirka 1, 5 mm bredde og 18 mm længde, så den passer til vinden sensor. Se billederne for reference. Og endelig har bordtennisbolden også brug for en 6 mm helhed, så den passer til klodsets temperatursensor og kabel.

I det næste trin skal alle PMMA -dele, undtagen bundpladen, spraymales, referencen er hvid. Bordtennisbolden skal være malet i mat sort for at fastslå dens estimerede termiske og optiske egenskaber.

Stålrunden limes centreret og flad til bundpladen. Det øverste stigrør er limet ind i 12 mm hul på toppladen. Bordtennisbolden er limet på den øverste ende af stigrøret, og hullet matcher stigerørets indre åbning, så temperatursensoren og kablet kan indsættes i bolden bagefter gennem stigrøret.

Når dette trin er udført, er alle dele af sagen klar til at blive samlet ved at sætte dem sammen. Hvis nogle passer for stramt, skal du slibe dem lidt ned, hvis de er for løse, tilsættes et tyndt lag tape.

Trin 5: Sagsdesign og konstruktion - mulighed 2

Selvom mulighed 1 for at bygge CoMoS 'sag stadig er hurtig og enkel, kan det være endnu lettere at lade en 3D-printer udføre jobbet. Også for denne mulighed er kabinettet opdelt i tre dele, top, kabinetlegeme og bunddel, for at muliggøre let ledningsføring og montering som beskrevet i det næste trin.

Filerne og yderligere oplysninger om printerindstillinger findes på Thingiverse:

CoMoS -filer på Thingiverse

Det anbefales stærkt at følge instruktionerne for at bruge hvidt filament til top- og kabinetdele. Dette forhindrer sagen i at varme op for hurtigt i sollys og undgår falske målinger. Gennemsigtig filament bør bruges til bunddelen for at tillade LED -indikatorbelysning.

En anden variation fra Option 1 er, at metalrunden mangler. For at forhindre CoMoS i at vælte, bør enhver form for vægt som lejekugler eller en flok metalskiver placeres i/på den gennemsigtige bunddel. Den er designet med en kant rundt for at passe og holde lidt vægt. Alternativt kan CoMoS tapes til sit installationssted ved hjælp af dobbeltsidet tape.

Bemærk: Thingiverse -mappen indeholder filer til et micro SD -kortlæseretui, der kan monteres på CoMoS -etuiet. Denne sag er valgfri og en del af den enkeltstående version, der er beskrevet i det sidste trin i denne instruktive.

Trin 6: Ledningsføring og samling

ESP, sensorer, LED og USB -kabel er loddet og forbundet i henhold til det skematiske kredsløb, der er vist på billederne af dette trin. PIN-tildelingen, der matcher eksempelkoden beskrevet senere, er:

• 14 - Nulstil bro (EN) - [grå]
• 17 - WS2811 (LED) - [grøn]
• 18 - pullup modstand til DS18B20+
• 19 - DS18B20+ (One Wire) - [lilla]
• 21 - BH1750 & SI7021 (SDA) - [blå]
• 22 - BH1750 & SI7021 (SCL) - [gul]
• 25 - BH1750 (V -in) - [brun]
• 26 - SI7021 (V -in) - [brun]
• 27 - DS18B20+ (V -in) - [brun]
• 34 - Vindsensor (TMP) - [cyan]
• 35 - Vindsensor (RV) - [orange]
• VIN - USB -kabel (+5V) - [rød]
• GND - USB -kabel (GND) - [sort]

Sensorer Si7021, BH1750 og DS18B20+ drives via en IO-pin på ESP32. Dette er muligt, fordi deres maksimale strømudkast er under ESPs maksimale strømforsyning pr. Ben og nødvendigt for at kunne nulstille sensorerne ved at afbryde deres strømforsyning i tilfælde af sensorkommunikationsfejl. Se ESP -koden og kommentarer for mere information.

Si7021- og BH1750 -sensorerne, det samme som USB -kablet, skal loddes med kablerne, der allerede er sat gennem de dedikerede kabinethuller for at tillade montering i det næste trin. WAGO kompakte splejsestik bruges til at slutte enheder til strømforsyningen via USB -kablet. Alle er forsynet med 5 V DC af USB, som fungerer med logikniveauet for ESP32 ved 3, 3 V. Eventuelt kan datapolerne på mikro -USB -kablet tilsluttes igen til mikro -USB -stikket og tilsluttes ESP's mikro -USB stik, som strømindgang og dataforbindelse for at overføre kode til ESP32, mens sagen er lukket. Ellers, hvis det er tilsluttet som vist i skemaet, er der brug for et andet intakt mikro -USB -kabel for først at overføre kode til ESP, før sagen samles.

Si7021 temperatursensoren er limet på bagsiden af etuiet tæt på bunden. Det er meget vigtigt at fastgøre denne sensor tæt på bunden for at undgå falske temperaturmålinger forårsaget af varme, der udvikler sig i kabinettet. Se Epilog -trin for at få flere oplysninger om dette problem. BH1750 belysningsføleren er limet til toppladen, og vindsensoren er indsat og monteret på slidsen på den modsatte side. Hvis det passer for tabt, hjælper en lille smule tape omkring den midterste del af sensoren med at holde det på plads. DS18B20 temperatursensoren indsættes gennem topstigningen i bordtennisbolden med en sidste position i midten af bolden. Indersiden af topstigningen er fyldt med isoleringsuld, og den nederste åbning er forseglet med tape eller varm lim for at forhindre ledende eller konvektiv varmeoverførsel til kloden. LED'en er fastgjort i stålrundhullet nedad for at belyse bundpladen.

Alle ledninger, splejsningskonnektorer og ESP32 går ind i hovedkassen, og alle sagsdele sættes sammen til den sidste samling.

Trin 7: Software - ESP, PHP og MariaDB -konfiguration

ESP32 -mikrokontrolleren kan programmeres ved hjælp af Arduino IDE og ESP32 Core -biblioteket fra Espressif. Der er masser af selvstudier til rådighed online om, hvordan du konfigurerer IDE til ESP32 -kompatibilitet, for eksempel her.

Når den er oprettet, overføres den vedhæftede kode til ESP32. Det kommenteres hele vejen igennem for let forståelse, men nogle nøglefunktioner er:

• Den har en sektion "brugerkonfiguration" i begyndelsen, hvor individuelle variabler skal konfigureres, såsom WiFi -id og adgangskode, databaseserver -IP og ønskede datalæsninger og afsendelsesperiode. Den indeholder også en variabel med "nul vindjustering", der kan bruges til at justere nul vindhastighedsmålinger til 0 i tilfælde af en ustabil strømforsyning.
• Koden indeholder gennemsnitlige kalibreringsfaktorer bestemt af forfatterne ud fra kalibrering af ti eksisterende sensorstationer. Se Epilog -trin for mere information og mulig individuel justering.
• Forskellige fejlhåndteringer er inkluderet i flere sektioner af koden. Især en effektiv registrering og håndtering af buskommunikationsfejl, der ofte forekommer på ESP32 -controllere. Igen, se Epilog -trin for mere information.
• Den har en LED -farveudgang for at vise sensorstationens aktuelle tilstand og eventuelle fejl. Se resultattrinet for at få flere oplysninger.

Den vedhæftede PHP -fil skal installeres og være tilgængelig i rodmappen på databaseserveren på serverIP/sensor.php. PHP -filnavnet og indholdet i datahåndteringen skal stemme overens med indkaldelsesfunktionskoden for ESP og på den anden side matche opsætningen af databasetabellen for at muliggøre lagring af datalæsninger. De vedhæftede eksempelkoder matches, men hvis du ændrer nogle variabler, skal de ændres i hele systemet. PHP -filen indeholder et justeringsafsnit i begyndelsen, hvor individuelle justeringer foretages i henhold til systemets miljø, især databasens brugernavn og adgangskode, og databasens navn.

En MariaDB- eller SQL -database er oprettet på den samme server i henhold til tabelopsætningen, der bruges i sensorstationskoden og PHP -scriptet. I eksempelkoden er MariaDB -databasens navn "sensorstation" med en tabel med navnet "data", som indeholder 13 kolonner til UTCDate, ID, UID, Temp, Hum, Globe, Vel, VelMin, VelMax, MRT, Illum, IllumMin, og IllumMax.

En Grafana analyse- og overvågningsplatform kan installeres yderligere på serveren som en mulighed for direkte database visualisering. Dette er ikke et centralt træk ved denne udvikling, så det er ikke yderligere beskrevet i denne instruktive.

Trin 8: Resultater - Datalæsning og verifikation

Når alle ledninger, samlinger, programmering og miljøopsætning er udført, sender sensorstationen periodisk datalæsninger til databasen. Mens den er tændt, angives flere driftstilstande gennem den nederste LED -farve:

• Under opstart lyser LED'en i gul farve for at angive den ventende forbindelse til WiFi.
• Når og mens den er tilsluttet, er indikatoren blå.
• Sensorstationen kører sensoraflæsninger og sender den til serveren med jævne mellemrum. Hver vellykket overførsel angives med en grøn lysimpuls på 600 ms.
• I tilfælde af fejl vil indikatoren farve rød, lilla eller gullig alt efter fejltypen. Efter en vis tid eller et antal fejl nulstiller sensorstationen alle sensorer og genstarter automatisk, igen angivet med et gult lys på boot. Se ESP32 -koden og kommentarerne for at få flere oplysninger om indikatorfarverne.

Når dette sidste trin er udført, kører og kører sensorstationen kontinuerligt. Til dato er et netværk af 10 sensorstationer installeret og kører i det på forhånd nævnte Living Lab smart kontorlokale.

Trin 9: Alternativ: Stand-alone version

Udviklingen af CoMoS fortsætter, og det første resultat af denne igangværende proces er en enkeltstående version. Denne version af CoMoS behøver ikke en databaseserver og WiFi -netværk til at overvåge og registrere miljødata.

De nye nøglefunktioner er:

• Dataværdier gemmes på det interne mikro-SD-kort i Excel-venligt CSV-format.
• Integreret WiFi -adgangspunkt for adgang til CoMoS fra enhver mobil enhed.
• Web-baseret app (intern webserver på ESP32, ingen internetforbindelse påkrævet) til live data, indstillinger og lagringsadgang med direkte filoverførsel fra SD-kortet, som vist på billedet og skærmbilleder knyttet til dette trin.

Dette erstatter WiFi og databaseforbindelsen, mens alle andre funktioner, herunder kalibrering og alt design og konstruktion, forbliver uberørte fra den originale version. Alligevel kræver den enkeltstående CoMoS erfaring og yderligere viden om, hvordan man får adgang til det interne filhåndteringssystem "SPIFFS" i ESP32, og lidt bevidsthed om HTML, CSS og Javascript for at forstå, hvordan web-appen fungerer. Det har også brug for et par flere / forskellige biblioteker for at fungere.

Kontroller venligst Arduino -koden i den vedhæftede zip -fil for nødvendige biblioteker og følgende referencer for yderligere oplysninger om programmering og upload til SPIFFS -filsystem:

SPIFFS bibliotek af espressif

SPIFFS filuploader af me-no-dev

ESP32WebServer bibliotek af Pedroalbuquerque

Denne nye version ville gøre en helt ny instruerbar, som måske udgives i fremtiden. Men for nu, især for mere erfarne brugere, vil vi ikke gå glip af chancen for at dele de grundlæggende oplysninger og filer, du har brug for for at konfigurere det.

Hurtige trin til at bygge en enkeltstående CoMoS:

• Byg en sag i henhold til trinene før. Du kan eventuelt 3D-printe et ekstra etui, så micro SC-kortlæseren kan fastgøres til CoMoS-etuiet. Hvis du ikke har en 3D -printer tilgængelig, kan kortlæseren også placeres inde i CoMoS -hovedkassen, ingen bekymringer.
• Tilslut alle sensorer som beskrevet før, men installer og tilslut også en mikro -SD -kortlæser (amazon.com) og et DS3231 -realtidsur (adafruit.com) som angivet i ledningsskemaet, der er knyttet til dette trin. Bemærk: Tappene til pull-up-modstanden og oneWire adskiller sig fra det originale ledningsskema!
• Kontroller Arduino -koden, og juster WiFi -adgangspunktvariablerne "ssid_AP" og "password_AP" efter dine personlige præferencer. Hvis det ikke justeres, er standard SSID "CoMoS_AP", og adgangskoden er "12345678".
• Indsæt micro SD -kort, upload koden, upload indholdet af "data" -mappen til ESP32 ved hjælp af SPIFFS -filuploader, og tilslut en hvilken som helst mobil enhed til WiFi -adgangspunktet.
• Naviger til "192.168.4.1" i din mobilbrowser og nyd det!

Appen er alt baseret på html, css og javascript. Det er lokalt, ingen internetforbindelse er involveret eller påkrævet. Den har en sidemenu i appen for at få adgang til en opsætningsside og en hukommelsesside. På opsætningssiden kan du justere de vigtigste indstillinger som lokal dato og klokkeslæt, sensoraflæsningsinterval osv. Alle indstillinger gemmes permanent i ESP32s interne lager og gendannes ved næste opstart. På hukommelsessiden er en liste over filer på SD -kortet tilgængelig. Hvis du klikker på et filnavn, starter en direkte download af CSV -filen til mobilenheden.

Denne systemopsætning tillader individuel og fjernovervågning af indendørs miljøforhold. Alle sensoraflæsninger gemmes med jævne mellemrum på SD -kortet, og der oprettes nye filer for hver ny dag. Dette tillader en kontinuerlig drift i uger eller måneder uden adgang eller vedligeholdelse. Som tidligere nævnt er dette stadig en igangværende forskning og udvikling. Hvis du er interesseret i yderligere detaljer eller assistance, er du velkommen til at kontakte den tilsvarende forfatter via kommentarerne eller direkte via LinkedIn.

Trin 10: Epilog - kendte problemer og Outlook

Sensorstationen beskrevet i denne instruktive er resultatet af en lang og igangværende forskning. Målet er at skabe et pålideligt, præcist, men alligevel billigt sensorsystem til indendørs miljøforhold. Dette indeholdt og rummer nogle alvorlige udfordringer, hvoraf de mest sikre bør nævnes her:

Sensornøjagtighed og kalibrering

De sensorer, der bruges i dette projekt, tilbyder alle relativt høj nøjagtighed til lave eller moderate omkostninger. De fleste er udstyret med intern støjreduktion og digitale businterfaces til kommunikation, hvilket reducerer behovet for kalibrering eller niveaujusteringer. Alligevel, fordi sensorerne er installeret i eller på et etui med visse attributter, blev en kalibrering af den komplette sensorstation udført af forfatterne, som det kort fremgår af de vedhæftede billeder. I alt ti lige bygget sensorstationer blev testet under definerede miljøforhold og sammenlignet med en TESTO 480 professionel indeklimasensorenhed. Ud fra disse kørsler blev kalibreringsfaktorerne inkluderet i eksempelkoden bestemt. De tillader en simpel kompensation af sagens og elektronikkens indflydelse på de enkelte sensorer. For at nå den højeste nøjagtighed anbefales en individuel kalibrering for hver sensorstation. Kalibreringen af dette system er et andet fokus for forfatterens forskning, udover den udvikling og konstruktion, der er beskrevet i denne instruktive. Det diskuteres i en yderligere, forbundet publikation, som stadig er i peer-review og vil blive linket hertil, så snart det går online. Find venligst mere information om dette emne på forfatterens websted.

ESP32 driftsstabilitet

Ikke alle Arduino-baserede sensorbiblioteker, der bruges i denne kode, er fuldt kompatible med ESP32-kortet. Dette spørgsmål er blevet bredt diskuteret på mange punkter online, især vedrørende stabiliteten i I2C og OneWire -kommunikation. I denne udvikling udføres en ny, kombineret fejldetektering og håndtering, baseret på at drive sensorerne direkte gennem IO -ben på ESP32 for at tillade afbrydelse af deres strømforsyning til nulstillingsformål. Fra dagens perspektiv er denne løsning ikke blevet præsenteret eller diskuteres ikke bredt. Det blev født af nødvendighed, men til dato kører problemfrit i driftsperioder på flere måneder og derover. Alligevel er det stadig et forskningsemne.

Outlook

Sammen med denne instruerbare udføres yderligere skriftlige publikationer og konferencepræsentationer af forfatterne for at sprede udviklingen og muliggøre en bred og open source -applikation. I mellemtiden fortsættes forskningen med at forbedre sensorstationen yderligere, især hvad angår systemdesign og fremstillbarhed, og systemkalibrering og verifikation. Denne instruktion kan blive opdateret om vigtige fremtidige udviklinger, men for alle opdaterede oplysninger kan du besøge forfatterens websted eller kontakte forfatterne direkte via LinkedIn:

tilsvarende forfatter: Mathias Kimmling

anden forfatter: Konrad Lauenroth

forskningsmentor: Prof. Sabine Hoffmann

Anden pris i første gang forfatter