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Sensor Cooper v3.2 - medialab_ lpwan: Lora sensor ultrassônico para medir o nível de água de San Miguel's Creek

Distribuído por

Projeto baseado em: rwanrooy/ttgo-paxcounter-lora32-v2.1-ttn

Índice

Introdução
Principais características
Lista de tarefas
Lista de componentes
Lista de conexões
Flowchart (simplificado!)
Arquivos de código
Bibliotecas
Experimento de implantação
Licença
Contato

Introdução ↩️

Em homenagem a Martin Cooper, prêmio Princesa de Asturias em 2009 e Arlene Harris e sua visão da PIO, a Internet das pessoas, em medialab_ lpwan, queríamos desenvolver um dispositivo de IoT que pudesse melhorar a qualidade da Escola de Engenharia Politécnica de Gijón. Como resultado, a idéia do sensor Cooper entrou como um dispositivo Lora, sincronizável com a rede de coisas, que poderia ser deixada medindo o nível da água do riacho de San Miguel sem nenhuma necessidade de mantanância.

Com esses sensores, o objetivo é monitorar a possibilidade de uma inundação no prédio principal durante a estação das chuvas pesadas. Especificamente, em 2018, uma grande inundação ocorreu, tornando -se inúteis muitos equipamentos caros dos andares inferiores que foram usados pelos alunos durante as práticas de laboratório de muitos subjetcs:

Neste repositório, você encontrará todos os arquivos e guias de ensino necessários para entender completamente e até tomar a liberdade criativa para melhorar esse projeto. Pastas e arquivos receberam um nome auto-explicativo para tornar a navegação mais intuituve.

Recursos principais ↩️

Desenvolvido usando Lilygo Lora32 OLED v2.1_1.6 (placa baseada em ESP32 com recursos internos da LORA que suportam recarga solar e gerenciamento de bateria)
Alterações feitas para JSN-SR04T (sensor de distância ultrassônica)

Aviso

Este sensor é extremamente sensível a distúrbios físicos. Certifique -se de alinhá -lo perfeitamente perpendicularmente à superfície onde o feixe ultrassônico salta e também se importa com a visão direta

Implementação da taxa de transmissão de dados dinâmicos: o envio do intervalo altera dinamicamente seu valor entre 20 e 40 minutos, dependendo do desvio típico das 5 últimas distâncias enviadas para a rede de coisas (por OTAA; arquivo payload_formatter.json é uma sugestão sobre como decodificar os bytes enviados)

PCB personalizado

Dica

Considere soldando conectores de pinos femininos para que os componentes eletrônicos possam simplesmente ser conectados e desconectados se um reparo precisar ser feito

Habitação personalizada para ajustar todos os elementos da maneira mais eficiente (contêiner + suporte do painel solar + protetor USB)

Exemplo de montagem:

Aviso

Recomenda -se o filamento de impressão 3D de cor PETG transparente para sobreviver à radiação solar e deformações plásticas. Um anel de O também é uma boa opção para consertar e estabilizar o sensor dentro da campainha. Quatro parafusos M3 são necessários para consertar o conjunto

Lista de tarefas ↩️

A lista a seguir enumara todas as tarefas envolvidas no processo de pesquisa deste projeto e se tiverem sido estritamente concluídas:

Compreensão completa do Conselho de Desenvolvimento e sua pinagem

 - Some pins are conflictive due to poor manufacturer documentation, so testing is still being
- carried out

Compreensão completa do modo de trabalho do sensor e modos alternativos
Implementação do código do sensor
Implementação de código Lora
Baixa implementação do código de energia
Componentes de hardware de baixa potência

 - A transistor is being tried to be implemented so the sensor can be powered-on from the
- board's 5V pin and powered-off when going to deep slee, but it is getting tricky

Esquema elétrico com o transistor

Design de PCB

 - As low power hardware has not been fully implemented, PCB has to wait

Modelagem 3D do invólucro
Aplicativo de visualização de dados

Lista de componentes ↩️

Componente	Modelo
Módulo dev	Lilygo Lora32 OLED v2.1_1.6
Sensor de distância	JSN-SR04T
N-Channel MOSFET	IRF540N
Resistor	2K2
Bateria	18650
Painel solar	SYP-S0606
PCB	Custom (arquivo incluído)
Habitação	Custom (arquivo incluído)

Lista de conexões ↩️

JSN-SR04T	Transistor	Resistor	18650 escudo	SYP-S0606	Lilygo
`trigger`	-	-	-	-	`13`
`echo`	-	-	-	-	`12`
`5v`	`S`	-	-	-	-
`GND`	-	`indifferent`	-	-	`GND`
-	`G`	`indifferent`	-	-	`15`
-	`D`	-	-	-	`5V`
-	-	-	`USB-In`	`USB-Out`	-
-	-	-	`USB-Out`	-	`USB-In`

Esboçado parece da seguinte maneira:

Cuidado

O modelo de placa usado no esboço acima é um TTGO T3 V1.3, mas os números de pinos correspondem aos da v2.1_1.6

FlowChart (simplificado!) ↩️

 Gráfico TD;
  A [LIGN ON] -> | 1 | B (acorde se estiver no sono profundo)
  B -> | 2 | C (obtenha distância e medição da bateria)
  C -> | 3 | D (envie bytes para TTN)
  D -> | 4 | E (taxa de transmissão de dados do tempo)
  E -> | 5 | F (vá para sono profundo)
  F -> | 6 | B

Arquivos de código ↩️

Nesta seção, é fornecida uma breve descrição sobre como o código é distribuído entre os arquivos em medialablpwan/lorawaterlevelmonitoring/main/ , onde o código está disponível e pronto para piscar ou editar, é fornecido:

main.ino

 /*
Definition of global functions
Variables to be stored in the RTC memory
'setup()' and 'loop()' functions
*/

sensor.ino

 /*
Functions and variables needed to make a sensor work
*/

ddc.ino

 /*
Functions and variables for the implementation of the dynamic data transfer rate
*/

sleep.ino

 /*
Functions to activate ESP32's deep sleep mode
*/

ttn.ino
```
 /*
Functions from LMIC library
*/
```

configuration.h

 /*
Sensor macros and boolean toggles
*/

credentials.h

 /*
OTAA keys for TTN synchronization
*/

lmic_project_config.h

 /*
LoRa frequency band and radio chip selector
*/

Uma análise mais detalhada é fornecida no próprio código, pois os comentários explicam o que cada função faz.

Dica

Os arquivos mais importantes para editar são sensor.ino , onde qualquer sensor pode ser implementado e configuration.h , onde as macros dos periféricas são declaradas

Cuidado

Código adicional pode ser necessário se a implementação da I/S2C. As funções para fazê-los funcionar estão no projeto original em TTGO-PAXCOUNTER-LoRa32-V2.1-TTN/main/main.ino

Bibliotecas ↩️

Lilygo Board Library (Cole o link na guia Preferences e escolha TTGO LoRa32 OLED como Board no Arduino IDE): https://github.com/xinyuan-lilygo/lilygo-lora-series/blob/master/boards/t3_s3_v1_x.json
Lmic (copie o conteúdo do arquivo de projeto main/lmic_project_config.h para o arquivo da biblioteca arduino-lmic/project_config/lmic_project_config.h e uncomment a frequência adequada para a sua região. O esboço sempre procure a pasta da biblioteca para a região configurada!): Ht ht.
QuickMedianLib (para obter mais valores de distância mais sólidos): https://github.com/luisllamasbinaburo/arduino-quickmedian
Sono ESP (para reduzir o consumo de bateria): https://github.com/pycom/pycom-esp-idf/blob/master/components/esp32/include/esp_sleep.h

Observação

Outras bibliotecas, como a Biblioteca SPI, são facilmente downloads do Arduino IDE

Experimento de implantação ↩️

A primeira unidade foi implantada perto da Escola Politécnica de Engenharia de Gijón:

Acesse o Painel Grafana ¹ através deste código QR ou do link abaixo dele:

http://4f566df1fed52c6e7fd5f661f64ae3eb.balena-devices.com:8080/d/vJhQNCZgz/sensores-jsn-sr04t-arroyo-de-san-miguel?from=now-24h&orgId=1&to=now&refresh=1m