Год измеряем влажность почвы на ESP8266 и двух батарейках. Часть 2

    Всем привет! В этой статье хочется рассказать, как заставить датчик влажности почвы проработать год на двух батарейках (ААА) и при этом сделать все более менее правильно. Первая статья — про выбор среды разработки (Arduino IDE) и платформу Blynk.


    Картинка домашнего дуба для привлечения внимания

    Садовод любитель


    Для начала небольшое признание — я не программист и я домашний садовод. И то и другое это мое хобби. У меня на подоконниках сделаны полки, с специальной сине-красной светодиодной подсветкой, под которой растения должны расти с бОльшим энтузиазмом. Не вдаваясь в детали фотосинтеза и прочую ботанику, можно сказать, что светодиодная подсветка создала одну проблему, решая которую и родилось устройство, которому посвящена эта статья.

    Спойлер
    Светодиоды греются, земля сохнет, поливаю я кое как.

    Светодиодные линейки (мощность примерно 6 Вт), достаточно сильно нагреваются сами и нагревают полку и горшок с растением, который на ней стоит. Самому растению, подогреваемая почва не приносит какого либо дискомфорта, но возникает проблема быстрого пересыхания почвы.

    При этом земля в горшках, которые стоят просто на подоконнике высыхает медленнее. А на верхних полках, там где во время полива не видно состояние почвы, регулярно случаются переливы или засухи.

    Конечно же все уже придумано, и на Ebay можно купить вагон разных измерителей влажности почвы. Например, был куплен один экземпляр измерителя влажности с бипером (цена около 300 рублей).


    Устройство работает, но есть несколько но:

    1. Не понятно на какой уровень влажности настроен бипер.
    2. Если устройств будет больше чем одно, то придется ходить и прислушиваться.
    3. Я ведь тоже так могу.

    И тут Остапа понесло, ведь есть опыт (раз и два). Так родилось устройство способное измерять влажность почвы, освещенность, температуру и влажность воздуха, передавать результаты измерений в мобильное приложение и работать при этом от батареек достаточно продолжительное время. Про железо тут. А про программные особенности хочется рассказать подробнее в этой статье.

    Анализируем энергопотребление


    Согласно даташита, ESP8266 потребляет до 170 мА в режиме работы WiFi, 15 мА с выключенным модемом (Modem Sleep) и совсем ничего в режиме Deep Sleep – примерно 10 мкА.

    Из потребляющего в нашем устройстве можно выделить WiFi модем, датчик AM2302 (на который подается 3.3 В через повышалку TPS60240DGKR) и мультиплексор (CD74HC4051M96) для коммутации входов АЦП.

    Самый большой вклад в энергопотребление вносит WiFi и поэтому первым делом надо заставить ESP8266 стартовать с выключенным радиомодулем. После загрузки в режиме Modem Sleep можно сделать все измерения и только потом включать модем и передавать данные на сервер Blynk (для оптимизации потребления MQTT пока отключил), после чего уже заснуть до следующего раза.

    Deep sleeep


    При условии, что аппаратно все ноги соединены правильно (RST пин соединен с GPIO16), перевести ESP в режим Deep Sleep можно одной командой:

    ESP.deepSleep(sleep_time, WAKE_RF_DISABLED);
    

    sleep_time – время сна в микросекундах, которое можно динамически менять и если, скажем, попытка передать данные не удалась (не работает роутер или не отвечают сервер blynk) – то можно установить таймер на 5-10 минут и после попробовать передать данные снова. А если все хорошо, то после успешного сеанса связи можно уснуть на час или сутки.

    WAKE_RF_DISABLED — указывает на то, что проснется модуль с выключенным WiFi модулем.

    Работа с WiFi


    В этот раз также хотелось иметь возможность настраивать устройство без помощи компьютера через Captive портал. Но если, как в прошлый раз, взять библиотеку WiFiManager, то с выключенным модемом работать она будет как минимум странно. Поэтому всю логику работы данной библиотеки пришлось привязать к нажатию кнопки. А раз кнопка у нас всего одна и та используется для загрузки ПО через UART — то пришлось сделать так:

    1. Включаем питание (вставляем батарейки).
    2. Ждем мигание светодиода (в тестовом варианте слушаем бипер).
    3. Нажимаем кнопку и попадаем в WiFiManager.

    Теперь мы можем открыть Captive портал, сохранить настройки WiFi и Blynk token.
    В следующую загрузку библиотека уже использоваться не будет, а подключаться к WiFi будем средствами самой ESP.

    //будим модем
    WiFi.forceSleepWake(); 
    //устанавливаем режим работы
    WiFi.mode(WIFI_STA); 
    //чуть чуть ждем
    delay(100);
    //проверяем, что сохранены параметры сети и делаем begin
    if (WiFi.SSID()) WiFi.begin(); 
    

    В некоторых мануалах по оптимизации энергопотребления ESP8266 можно встретить команду WiFi.disconnect(); которая должна отключать модем от текущей WiFi сети. Однако на практике, эта команда удаляет сохраненный в памяти модема SSID() и пароль, поэтому использоваться ее мы не будем.

    Считываем датчик AM2302


    Для работы с датчиком температуры\влажности также была использована библиотека DHT Sensor Library от Adafruit. В целях экономии, питание на датчик подается не постоянно, а только по сигналу, специально выделенного GPIO. Однако, опытным путем установлено, что датчик достаточно продолжительное время выходит на рабочий режим и адекватные значения влажности (отличные от 99%) начинает выдавать примерно через 5 секунд после подачи на него питания. С одной стороны такая большая задержка на «прогрев» датчика это лишние мА, но возможность управлять питанием датчика AM2302 это скорее плюс, т.к. мы можем пользоваться датчиком не каждый раз или переставать измерять температуру\влажность при снижении заряда батареек.

    Измеряем показания на АЦП


    АЦП у нас используется для измерения трех параметров: заряд батареек, освещенность и влажность почвы. Для коммутации разных сигналов на вход единственного АЦП — используется мультиплексор (модель).

    У ESP8266 АЦП 10-битный, а диапазон измеряемых напряжений 0..1 В. Поэтому в схеме предусмотрен резистивные делители, понижающий все измеряемые сигналы до уровня 1 В. При измерении заряда батареи — все замеры на графике выглядят правильно. Однако оказалось, что по мере снижения заряда батареек начали снижать и показания датчика яркости.


    Результаты измерений 4х дней. Яркость снижается вместе с зарядом батареек.

    Как оказалось при снижении напряжения питания, у нас пропорционально понижается напряжение, прикладываемое к датчику яркости и как следствие измеренная яркость тоже. Но к счастью, зависимость во всем диапазоне входных напряжений от 3.3В до 2.5В оказалась линейной (в пределах допусков) и исправить проблему можно простой нормировкой результата измерения.


    График зависимости максимальной измеренной яркости\влажности в зависимости от заряда батареек

    Максимально возможное значение влажности\яркости при текущем заряде батареи можно посчитать по формулам:

    q_w = (adcbattery * 4) / 15; // влажность почвы
    q_l = (adcbattery * 25) / 101; // яркость

    Чтобы учесть возможные погрешности (и случайные всплески) измерений АЦП был реализован простейший медианный фильтр. Делаем три замера с небольшим интервалом, далее с помощью алгоритма быстрой сортировки (спасибо Википедия) находим среднее значение и его принимаем за результат.

    float adcRead[3];
    void quickSort(float *s_arr, int first, int last){
      if (first < last){
          int left = first, right = last, middle = s_arr[(left + right) / 2];
          do{
            while (s_arr[left] < middle) left++;
            while (s_arr[right] > middle) right--;
            if (left <= right){
              int tmp = s_arr[left];
              s_arr[left] = s_arr[right];
              s_arr[right] = tmp;
              left++;
              right--;
            }
          } 
          while (left <= right);
          quickSort(s_arr, first, right);
          quickSort(s_arr, left, last);
      }
    }
    
    void analogReadMedian(){
      adcRead[0] = analogRead(ADCPin);
      delay(10);
      adcRead[1] = analogRead(ADCPin);
      delay(10);
      adcRead[2] = analogRead(ADCPin);
    }
    
    void readADC_median(int input){
      switch(input){
        case 1 :
          digitalWrite(BPin, HIGH);
          digitalWrite(C_DHTPin, LOW);
          delay(50);
          analogReadMedian();
          quickSort(adcRead, 0, 2);
          adcbattery = adcRead[1] * 4;
          q_w = (adcbattery * 4) / 15;
          q_l = (adcbattery * 25) / 101; 
          digitalWrite(BPin, LOW);
          break;
        case 2 :
          digitalWrite(BPin, LOW);
          digitalWrite(C_DHTPin, LOW);
          analogWrite(PWMPin, 412);
          delay(50);
          analogReadMedian();
          quickSort(adcRead, 0, 2);
          adcwater = 5*(100 - 100*(adcRead[1] / q_w));
          if (adcwater > 100) adcwater = 100;
          if (adcwater < 0) adcwater = 0;
          analogWrite(PWMPin, 0);
          break;      
        case 3 :
          digitalWrite(BPin, LOW);
          digitalWrite(C_DHTPin, HIGH);
          delay(50);
          analogReadMedian();
          quickSort(adcRead, 0, 2);
          adclight = 100*(adcRead[1] / q_l);
          if (adclight > 100) adclight = 100;
          if (adclight < 0) adclight = 0;
          break;
        default :
          delay(1);
       }
    }
    

    Измерение влажности почвы


    Для того, чтобы измерять влажность почвы, необходимо на земляной электрод подать напряжение и на другом его конце измерить сколько этого самого напряжения дошло, а сколько «потерялось» в почве. На практике оказалось, что при подаче «единицы» диапазон возможных значений на входе АЦП при нахождении электрода в очень сухой и очень влажной почве — совершенно незначителен, что-то около 100 мВ. Но у братьев из поднебесной было подсмотрено, что надо подавать ШИМ сигнал с частотой 100 кГц и скважностью 50% и в этом случае потери сигнала во влажной почве становятся весьма заметными.

    Максимальна частота ШИМ, на которую способен ESP8266 равна около 78 кГц, но как показала практика и при 75 кГц результаты измерений влажности достаточно точные и отражают состояние почвы.

    Чтобы активировать ШИМ надо:

    //инициализируем GPIO на выход
    pinMode(PWMPin, OUTPUT); 
    //устанавливаем частоту ШИМ в Герцах
    analogWriteFreq(75000); 
    //включаем ШИМ, значение 512 соответствует скважности 50%
    analogWrite(PWMPin, 512);
    //Делаем замеры
    //выключаем ШИМ
    analogWrite(PWMPin, 0);
    

    Планы на будущее


    В данный момент, если проводить все измерения 1 раз в минуту, то комплекта новых батареек (2 шт ААА) хватит на 4 дня или 5760 измерений. Если же делать по 12 замеров в день (раз в два часа), то батареек должно хватить на год как минимум (480 дней).

    Но время автономной работы можно еще увеличить, если включать WiFi не каждое «просыпание», а пару раз в день. Но, чтобы это реализовать надо каким то образом отличать одно включение от другого. Оперативная память для этого не годится, т.к. в режиме Deep sleep очищается. Для этой цели мог бы подойти EEPROM, однако на ESP он реализован как часть флеша и писать туда часто не самая лучшая идея (и не самая энергоэффективная).

    Но, не все так плохо и в нашем распоряжении еще есть 512 байт RTC памяти, которая прекрасно сохраняет данные в то время, пока чип находится в режиме Deep sleep. Я нашел для себя две новые функции и не успел еще их внедрить в проект.

    ESP.rtcUserMemoryWrite(offset, &data, sizeof(data))
    ESP.rtcUserMemoryRead(offset, &data, sizeof(data))

    Также в ближайшее время будет добавлена самая важная функция, а именно отправка звуковых (бипером) и мобильных (пуш) уведомлений в случае высыхания почвы. Пока как то не до этого было. Самое важное, о чем надо не забыть, это учет текущего времени, чтобы не начать пиликать ночью.

    Заключение


    Проект целиком на гитхабе.

    Спасибо за внимание.


    Отдельное спасибо моей жене за регулярный полив тестового цветка.

    PS. Будет и третья часть.
    Поделиться публикацией
    Ой, у вас баннер убежал!

    Ну. И что?
    Реклама
    Комментарии 174
    • +4
      Как хорошо, как хорошо, какое совпадение! Два разных человека изобрели одно и то же устройство и запостили статьи об этом строго одновременно! geektimes.ru/post/299723

      Ну ок, ссылка на другую статью присутствует. Но зачем тогда в обеих статьях употреблять местоимение «я», а не «мы»? Или кто-то палится, или мы имеем честь наблюдать крайне редкое заоблевание — слияние личностей, наподобие протоссов.
      • +2
        Я про софт писал, а товарищ про железо. Спасибо что заметили.
        • +1
          Ну садовод любитель — это я, тут нет никаких мы. А остальное — это незначительные детали.
          • +1
            Диссоциативное расстройство встречается не часто, а вот раздвоение личности довольно частое явление, но это не наш случай. Статьи написаны парой с перекрестными ссылками. Один человек пишет про железо, второй про софт, поэтому проще «я», а не «мы».
            • +2
              Так вот тут не раздвоение, а нечто обратное. Когда у двух человек одна личность, и они говорят об своём коллективе исключительно «я». Иначе я решительно не понимаю, что мешало в начале упомянуть, что мы с товарищем решили сделать соответствующий девайс. А дальше уже про свою часть и употреблять «я» сколько влезет. Про жену упомянуто, что это жена, а с товарищем, видимо, как в песне — я это ты, ты это я.
              • +1
                В первой части указано что есть я и коллега.
          • +3
            вы три значения квиксортом сортируете?
            • 0
              Да, но обратите внимание на теги под статьей.
              • +2
                А вы под каждое количество значений код сортировки переписываете?
                • 0
                  нет. я стараюсь изначально применять подходящий алгоритм.
                  • 0
                    Так а как можно три значения отсортировать?
                    • +1
                      а вам их надо сортировать? вам же нужно найти средний по значению элемент…
                      например, так:
                      mid=?(a0>max(a1,a2),max(a1,a2),(?(a0<min(a1,a2),min(a1,a2),a0)));

                      • 0
                        Да, мне не столько сортировать, сколько среднее из трех найти надо.
                        • +1
                          для поиска элемента со значением между максимальным и минимальным — можно использовать, например, мою подсказку выше.
                          если элементов больше (ну, скажем, до десятка-двух)- бежите по массиву, и для каждого элемента считаете количество элементов больше него. как найдется элемент, у которого количество этих значений будет равно половине длинны массива — вы победили :-)
                • 0
                  У меня при пяти элементах в массиве — ESP вообще виснуть начала. Так что остановился на стабильных трех.
                  • +1
                    а прикола ради замените квиксорт на обычный пузырек (при размере массивов до полусотни пузырек в среднем быстрее из-за меньших накладных расходов), и проверьте на ваших 5 элементах. 99.9%, что виснут не будет…
                    • 0
                      Попробую, спасибо!
                • +4
                  Наконец-то первая статья по энергопотреблению Arduino с ESP8266. Спасибо!
                  • 0
                    Мне конечно не казалось, что она прямо первая. Но повозиться пришлось, т.к. полностью готового мануала я не нашел.
                    • +2
                      По поводу энергопотребления есть наблюдение, что эффективнее просыпаться из deep-sleep с включенным WiFi (если время опроса датчиков не большое), чем каждый раз подключаться из режима отключенного WiFi модема.

                      Делал на основе esp8266 «градусник» для народного мониторинга. Пробовал 2 варианта работы:
                      1. Просыпаться с выключенным WiFi модемом, собирать информацию с датчиков, включать WiFi модем, перезагружаться, передавать данные, уходить в deep-sleep;
                      2. Второй вариант — сохранить настройки WiFi на постоянно в памяти и просыпаться с включенным WiFi модемом и в то время, пока WiFi устанавливает соединение, опрашивать датчики и далее передавать данные, уходить в deep-sleep.

                      «Градусник» передает показания 1 раз в 15 минут (2 датчика температуры, давление, напряжение батареи, уровень сигнала WiFi). В первом варианте общее время нахождения вне deep-sleep за цикл передачи было 5-7 секунд, а во втором варианте время бодрствования 1,2-1,4 сек.

                      На данный момент передатчик работает с 29 октября 2017. Используются 4 батареи AA икеевские (+ линейный стабилизатор LDO). Сейчас напряжение 5.6 В (на старте было чуть выше 6 В).
                      • 0
                        Да, у меня первая версия работала также. Но я не хочу каждое включение использовать WiFi. Например, если я буду просыпаться 1 раз в час, а результаты измерений слать на сервер 4 раза в день, то может получиться более экономно. Но надо тестировать.
                  • +3
                    Про WiFi.disconnect() и сохраненные SSID / password надо использовать WiFi.persistent(false).
                    Это же спасёт от деградации флеш памяти ESP от постоянной перезаписи «креденшиалов» при каждом WiFi.begin()
                    • 0
                      Спасибо, именно этого мне и не хватало.
                    • +1

                      Можно слать раз в день и если влажность ниже порогового значения.

                      • 0
                        Но освещенность слать раз в день не получится. Иногда может быть полезным замерять продолжительность светового дня на конкретном окне у конкретного цветка.
                        • +1
                          Можно копить данные и отсылать сразу несколько измерений.
                          • 0
                            Так не получится, в блинке все данные будут в куче. Чтобы график выглядел нормально, данные надо отправлять по мере измерений.
                        • 0
                          Опять таки, ночная температура тоже достаточно важный параметр.
                        • +1

                          А как вы калибровали датчик?
                          Ну вот получили вы некое значение напряжения, какой влажности это соответствует? Влияет ли состав почвы на напряжение при одинаковой влажности?

                          • 0
                            Пока я только отнормировал шкалу от 0 до 100%, где 100% соответствует 0 В на входе АЦП (все «ушло» в землю), а 0% — это когда земля сухая (эквивалентно тому, что электрод просто висит в воздухе). Сейчас как раз тестирую, строю графики и пытаюсь придумать какую нибудь градацию шкалы (мокро, нормально, сухо).
                            Про состав почвы и прочее пока не думал.
                            • 0

                              Влажность почвы легко определяется вручную, сушкой и взвешеванием. Есть ГОСТы на эту тему, там всё подробно расписано.
                              Тут особой точности не надо, а при аккуратности погрешность будет определяться погрешностью используемых весов.

                              • +1
                                Я как то не уверен что кому то нужны такие сложности. В данном случае влажность понятие субъективное. То есть вот полил и можно отметить что сейчас полито. А когда посмотрел и считаешь что нужно уже поливать, то отметил что сухо. Этого вполне достаточно. Все что посредине можно разметить как угодно, хоть феями разрисовать.
                                Иначе вам придется описывать способ калибровки, состав земли и прочее и прочее. И так для каждого горшка…
                                • +2

                                  Когда будут культуры которые не любят как усушки как и переувлажнения, тут феи вылезут боком.
                                  В зависимости от того во что посажено может вылезти плесень, тогда проще всё выкинуть чем стерилизовывать имеющееся.
                                  Могут сгнить(задохнуться) корни, может завестись мошкара или мох.
                                  На разных этапах развития (и внезапно в разные сезоны года!), растения любят разную влажность.
                                  Грунт в горшках примерно одинаков.
                                  Первый попавшийся ГОСТ 28268-89. "Методы определения влажности, максимальной гигроскопической влажности и влажности устойчивого завядания растений"
                                  Влажность грунта определяется формулой:


                                  ((м1-м0)/(м0-м))*100%, где
                                  м — масса пустой ёмкости с крышкой;
                                  м0 — масса высушенной почвы с ёмкостью и крышкой;
                                  м1 — масса влажной почвы с ёмкостью и крышкой.


                                  Сушим 3-10 часов, при температуре 100-110 градусов (можно и выше, но — аккуратно, можно высушить за недельку просто неполивая, а потом довести до кондициии в духовке). Сушка прекращается когда разница масс приближается к нулю.


                                  Пяток проб не такая большая трата времени, зато можно прикинуть (не)линейность датчика и как-то ориентироваться что и как в горшке.

                                  • 0
                                    А если у бабушки вырастет GUI? Должны ли мы предусмотреть такое развитие событий? Заложим время и бюджет на все подобные варианты?
                                    Я понятия не имею откуда вы решили что грунт в горшках у всех одинаков. Давайте тогда коротенечно опишите нам химический состав почвы в ваших средних по больнице горшках. Разработайте нам методологию полива, сколько капель на кубический миллиметр почвы нужно вылить что бы не перелить? Что делать с тем кто перелил на 1 каплю?
                                    Или может вернемся к классике? Это когда для каждого растения организуется свой персональный горшок, с дренажом и прочими слоями по необходимости? А подобный прибор оставим для тех кто заводит кактус, да и тот забывает полить раз в году.
                                • 0
                                  Весов мне на подоконнике ещё не хватало. И ведь придётся взвешивать в горшках, а они бывают и пластиковые и керамические и разного размера. А бывают и балконные ящики длинной 80 см. А ещё ведь и растения весьма разные, у имбиря (вчера как раз урожай снял) например клубень растёт. Так что я выбираю метод определения минимума, максимума по неким абстрактным потерям на электроде. А дальше время покажет. Через 6-10 месяцев подробно расскажу что получилось.
                                  • 0
                                    А вот про имбирь мне хотелось бы узнать подробнее, если можно.
                                    • 0
                                      Да рос у меня корень имбиря в горшке и за полгода, объем этого самого корня удвоился, а количество земли осталось таким же. Так что метод взвешивания при наличии «живых жильцов» в горшках — это трудно.
                                      • 0
                                        По поводу взвешивания — смотря чем мерить. Плюс, если мерить вес за небольшой промежуток времени, то по отношению к весу всего горшка, вес растения не будет существенным и влиять на усредненные массы сухой и влажной почв не будет.
                                        А вообще, мне стал интересен именно сам процесс и результат выращивания имбиря в горшке дома)
                                        • 0
                                          Закопал прошлой летом-осенью корень имбиря в горшке. Он достаточно долго колосился (длинный зеленый стебель). Месяц назад стебель отвалился, а недавно я раскопал и в горшке было уже два корня, старый чуть темнее и новый побольше и на вид — вполне съедобный. Да что таить и старый корень — тоже съедобный.
                              • +1
                                а зря про состав почвы не думали. зависимость сопротивления он наличия солей в растворах очень значительна.
                                • 0
                                  Думаю, я дойду и до этого.
                            • +1
                              и совсем ничего в режиме Deep Sleep – примерно 10 мкА.

                              Очень много для совсем ничего;)

                              • 0
                                Ну для батарейки с емкостью 600-1000 мА это не так и много. Все конечно познается в сравнении.
                              • +1
                                А как насчет не влажность измерять, а использовать гидрогель?
                                Это конечно не так технологично, но у меня после пересадки в смесь гидрогель+земля прям в новую силу растения начали расти
                                • 0
                                  Первый раз как то о таком слышу. Но как я понимаю это не решает проблему и гель когда то тоже весь высохнет.
                                  • +1
                                    Вся фишка в том, что можно поливать раз в неделю помногу, не боясь залить
                                    • +1
                                      Ой там ужас будет с ионным составом потом. Эта фигня очень своеобразно может влиять на pH и соотношение ионов. Накапливает и отдает неравномерно.
                                • +1
                                  А во сне ESP может считать импульсы, или просыпаться от внешних событий? хОЧЕТСЯ беспроводной водосчетчик в умный дом на батарейках…
                                  • +1

                                    смотря какой сон. тот что deep sleep — неможет, ибо вырублено все.

                                    • 0
                                      Как я понял, в режиме Deep sleep и Light sleep у него CPU спит и на прерывания не отвечает.
                                      During Light-sleep, the CPU is suspended and will not respond to the signals and interrupts
                                      from the peripheral hardware interfaces. Therefore, ESP8266 needs to be woken up via
                                      external GPIO. The waking process is less than 3 ms.
                                      Таблица из даташита


                                      Для другого девайса, о котором будет третья часть — мы реализовали внешнее прерывание, т.е. будим модуль из Deep sleep'а по наступлению нашего события.
                                      • +1

                                        кстати считать можно и двоичным кмоп счетчиком на рассыпухе, кушают они немного. ну и логика простая проснулся — прочитал отправил (при необходимости сбросил) и дальше спать.

                                        • 0
                                          Мне во всем этом больше нравится бОльшая гибкость и простота изменения софта. Хочу такие графики строю, а хочу такие. Хочу просыпаюсь 10 раз в день, а хочу раз в неделю. Через Blynk можно разные комбинации настроек менять и применять. Мне бы лично и 6 месяцев на одном комплекте батареек хватило.
                                          • +1

                                            раз в неделю не получится, там 32бита на счетчик, итого около часа максимум.

                                            • 0
                                              каждый сам выбирает микроскопы для забивания своих гвоздей.
                                        • +1
                                          Для водосчётчика не надо внешних событий. Для водосчётчика надо просыпаться по таймеру каждые 50-100 мс, включать подтяжку на ножке и смотреть, что там. А потом выключать подтяжку обратно, иначе есть шанс посадить батарейку ей.
                                          • +1
                                            А что по потреблению это может выйти, сколько на батарейке проживет обычной?
                                            • 0
                                              6 лет от одной литиевой батарейки 14505, минимум, при температура -40 'C (т.е абсолютно худший случай). Это с опросом датчиков, ведением журналов и т.п.
                                              Это у меня устройство столько потребляет — занимаюсь разработкой счётчиков. Можно сделать с беспроводным интерфейсом и сроком службы батареи несколько лет. Это будет следующая модель.
                                              WiFi подходит мало. И по потреблению и по архитектуре (физически ограничено количество абонентов на точку — на 16 уже всё начинает ломаться). Нужно смотреть на BT4, BLE и всякие LoRa и просто приёмо-передатчики со своими протоколами — там можно несколько лет работать от одной батареи.
                                              • 0
                                                Что не так в китайских беспроводных термометрах на 433 Mhz? Замерзают заразы в минус 32 на литиевых пальчиковых батарейках…
                                                • +1
                                                  Батареи — говно (точнее, не тот литий). Литий разный бывает. Для наружного применения в России подходят ТОЛЬКО батареи LiSoCl2 с диапазоном температур -50..+80. Китайцы их отлично делают, но бывают подделки (замерзают при -30). Что-то типа такого. Вполне себе продаются.
                                                  Если батарейный отсек позволяет, то можно всунуть батареи по-больше (вплоть до 18505, у которых ёмкость значительно больше).
                                          • +2

                                            Существуют водосчетчики, которые передают данные по BLE.

                                            • 0
                                              А куда передают? У меня только WiFi ( Gpon от ростелекома), и как бы ничего больше нет…
                                              • +1
                                                Наверное нужен какой то хаб, который бы данные с BLE датчиков собирал и дальше уже в интернет отправлял.
                                          • +1

                                            Статья подразумевает что влажность почвы измеряется резистивным методом исходя из "необходимо на земляной электрод подать напряжение и на другом его конце измерить сколько этого самого напряжения дошло, а сколько «потерялось» в почве."


                                            На самом деле, способ измерения у таких датчиков конденсаторный, и поэтому "электрод" залит лаком и называть это электродом не совсем правильно, так как данная часть датчика это уже скорее антенна. Странно что автор не упомянул о такой важной детали, и преимуществах конденсаторного способа изменения (нет коррозии), и недостатках (более сложная схемотехника и требования по питанию).


                                            Еще одна важная деталь это то что диапазон чувствительности такого датчика будет со временем меняться из-за изменения плотности почвы и заряда батареи. Грубо говоря датчик начнет "дрифтовать", и по этому не имеет смысла привязка выходных показаний к процентам от 0 до 100, если только не придумать какой нибудь хитрый самонастраивающийся алгоритм.


                                            У самого подобное устройство работает уже больше года от CR2032, только в место ESP я использовал NRF24+atmega отправляющий показания на "базовую станцию".

                                            • 0
                                              Про электрод — я наверное не очень точно выразился. Я если честно, в физику процесса не вдавался, подаю ШИМ и измеряю что навелось на входе АЦП. Чтобы исключить влияние заряда батареи на результаты измерений — сейчас добавлены коэффициенты. В следующей ревизии железки скорее всего добавим повышалку, так чтобы сигнал ШИМ и сигнал на входе фоторезистора не зависел от заряда батарейки.
                                              • 0
                                                Влияние плотности почвы и прочее — мне еще предстоит с этим столкнуться. У нас первая версия устройства была с батарейкой CR2032, но 170 мА WiFi модуля сделали практически невозможным хоть сколько долгую работу.
                                                • +1

                                                  Обычный ESP8266 от CR2032 не сможет работать, так как "копейки" не рассчитаны на отдачу таких токов. Не рассматривали вариант с одной базовой станцией и множеством датчиков передающих показания по nrf24l01+? У меня такая реализация, NRF потребляет 900nA в спящем режиме, в связке со спящим Atmega получается всего около 2uA.

                                                  • +1
                                                    У nrf24l01 очень маленькая зона покрытия, большую квартиру не покроет
                                                    • 0

                                                      Ну не совсем с вами согласен. Лично проводил опыты и в квартире в 100м2 сигнал не терялся с одного конца квартиры до другого. Тут скорее идет лотерея с китайскими паленными чипами, иногда везет иногда не очень. Еще на линию питания нужно обязательно ставить сглаживающие конденсаторы (если не изменят память, я ставил 22uf, но подбирал методом тыка), удивитесь насколько стабильнее они начнут работать. Из практики, мой датчик стоит примерно в 6-7 метрах от "БС", и пробивает 2 стены одна из которых бетонная. Если действительно имеются проблемы с покрытием, можно поставить какой-нибудь bridge маячек запитанный от розетки.

                                                      • 0
                                                        Ну я тоже проводил опыты в своей прошлой квартите 66м. Сигнал терялся. Возмодно потому что wifi сетей было очень много. Но мощность у nrf24l01 тоже очень мала 0dbm. Перешёл Si4432 все стало хорошо. Вот сравнение характеристик:
                                                                        nrf24l01                        Si4432
                                                        TX Power        +0 dBm                        +20 dBm
                                                        RX Sensitivity -94 dBm (250 kbps)             –101 dBm (125 kbps) 


                                                        К тому же надо учитывать что 868 МГц явно свободнее сейчас.
                                                        • 0
                                                          Так у них их скорость передачи данных разная, соответственно, и помехозащищённость.
                                                          • +1
                                                            это параметры замеряны на этих скоростях, я делал одинаковые скорости.
                                                    • +1
                                                      Было много разных идей, вплоть до полностью пассивных датчиков на rfid и одной базовой станции на esp. Идей больше чем времени в итоге.
                                                  • 0
                                                    Для того, чтобы измерять влажность почвы, необходимо на земляной электрод подать напряжение и на другом его конце измерить сколько этого самого напряжения дошло, а сколько «потерялось» в почве.

                                                    В этом главная ошибка. Как и всех TDS-метров. Проводимость и влажность сложно сравнить друг с другом. Только приблизительно. Пропитайте грунт аммиачной селитной. Сухая — ноль. Капельку капнуть — 95%.
                                                    • +1
                                                      у них не прямое измерение электропроводности…
                                                      хотя, безусловно, я бы хотел посмотреть на зависимости и от влажности, и от концентрации различных солей.
                                                  • +1
                                                    зачем вы вызываете WiFi.mode(WIFI_OFF) перед WiFi.forceSleepBegin()? WiFi.forceSleepBegin() сама вызывает WiFi.mode(WIFI_OFF) в своем теле.

                                                    вот что в исходниках об функции WiFi.forceSleepBegin()
                                                    /**
                                                    * Disable WiFi for x us when value is not 0
                                                    * @param sleep_time_in_us
                                                    * @return ok
                                                    */
                                                    bool ESP8266WiFiGenericClass::forceSleepBegin(uint32 sleepUs) {
                                                    _forceSleepLastMode = getMode();
                                                    if(!mode(WIFI_OFF)) {
                                                    return false;
                                                    }

                                                    if(sleepUs == 0) {
                                                    sleepUs = 0xFFFFFFF;
                                                    }

                                                    wifi_fpm_set_sleep_type(MODEM_SLEEP_T);
                                                    wifi_fpm_open();
                                                    return (wifi_fpm_do_sleep(sleepUs) == 0);
                                                    }
                                                    • 0
                                                      Видимо повторение — мать учения. Не знаю зачем.
                                                      У меня по идее ESP должна просыпаться с спящим модемом, я ведь перевожу ее в Deep sleep так ESP.deepSleep(sleep_time, WAKE_RF_DISABLED);
                                                      Надо проверить, как оно на практике.
                                                    • +1
                                                      А можно было просто взять например TPL5111, резистором подобрать интервал через который подавать питание и удивиться что оказывается от батарейки может и лет 20 прожить.
                                                      Тут вот есть даже готовое с переменным резистором.
                                                      • 0
                                                        А хорошая идея, обязательно впилим в какой нибудь будущий проект. Спасибо!
                                                        Но с текущим девайсом все чуть попроще, не в космосе работает, а на балконе.
                                                        • +1
                                                          Есть ещё одна хорошая идея для будущих проектов: вместо китайских ESP использовать CC3220 от Texas Instruments. Да, это дороже. Зато сэкономите время, которое, как известно, является невосполнимым ресурсом (в отличие от денег). В Вашем проекте я насчитал как минимум 3 места, где примененный модуль сталкивается с ограничениями.

                                                          В некоторых мануалах по оптимизации энергопотребления ESP8266 можно встретить команду WiFi.disconnect(); которая должна отключать модем от текущей WiFi сети. Однако на практике, эта команда удаляет сохраненный в памяти модема SSID() и пароль, поэтому использоваться ее мы не будем.
                                                          В CC3220 подобных багов нет.

                                                          Для коммутации разных сигналов на вход единственного АЦП — используется мультиплексор (модель).
                                                          В CC3220 АЦП имеет 4 входа.

                                                          У ESP8266 АЦП 10-битный, а диапазон измеряемых напряжений 0..1 В.
                                                          В CC3220 АЦП 12-битный, диапазон 0...1,5 В.

                                                          А ещё мне кажется, что с Вашим опытом работы пора уже переходить с Arduino на взрослые IDE.
                                                          • 0
                                                            Спасибо, интересно, надо посмотреть.
                                                        • +1

                                                          и как его к esp8266 прикрутить? да и зачем? если встроенный аналогичный и программируемый по цифре в esp уже встроен?

                                                          • 0
                                                            Если вдруг не будет хватать ног, то можно к RST ноге подключить TPL5111, а GPIO16 использовать. Но в схему конечно лучше глянуть для начала.
                                                            • +1

                                                              судя по даташитам gpio16 это выход таймера который будит esp8266 (и то если соединен с rst), как gpio он не адресуется

                                                              • 0
                                                                Я если мне не изменяет память использовал его как обычное gpio в другом проекте.
                                                                • +1
                                                                  хм, да, действительно, есть возможность пинать его, не углядел.
                                                                  • +1
                                                                    Вспомнил!
                                                                    Там заковырка в другом, для GPIO0-15 есть возможность рулить ими записью в регистры типа GPIO_*_W1TS/GPIO_*_W1TC (*-OUT, ENABLE, STATUS), где мл. 16 бит соответствуют GPIO0-15.
                                                                    А вот что бы рулить GPIO16 – надо к нему лезть только через отдельный набор регистров для этого пина.
                                                                    • 0
                                                                      Видимо все зависит от того, где разрабатывать. В Arduino IDE чтобы управлять GPIO16 достаточно команд digitalWrite(GPIO16, LOW) \ digitalWrite(GPIO16, HIGH)
                                                                      У нас в датчике CO2 на этом GPIO светодиод висит и ничего, светит.
                                                              • +1
                                                                Элементарное. Ставим после батарейки. И рубим батарею от всего и сразу на заданое через сопротивление время. Как только истекает время он подает питание всему. А как все железо отработает сессию то подает сигнал ему на пин о окончании сессии и он опять отрубает всему питание.
                                                                • 0
                                                                  Теряется гибкость Настройки. Но для серийных применений — наверное будет оптимально.
                                                                  • +1
                                                                    Для настроек он может будить всю систему по кнопке. Нажал кнопку и настраивай. Как закончил настройки подал сигнал об окончании и он все отрубит и уйдет опять на цикл заданный сопротивлением.
                                                                    ИМХО конечно. Но я отказался от развития подобного на базе wifi. Слишком он прожорливый. Так же как и блутус. Пока проснется, пока зарегистрируется в сети. пока соберет и отправит… Тоска зеленая в общем… Блутус еще и теряется постоянно. И это я еще не напомнил о процессе настройки wifi у устройств лишенных дисплея, что вообще для простых людей напоминает магию.
                                                                    Радио трансиверы до 1 ГГц с шифрованием и прочим блекджеком, гораздо гораздее для подобных целей.
                                                                    Например такой вот брелок (35х60х5мм) 3 кнопки, дисплей Е-Инк и с радио трансивером примерно метров на 500. От CR2032 будет жить 10+ лет.
                                                                    Заголовок спойлера



                                                                    Единственный минус, что для подсоединения к инету нужен «переходник». Но он у меня есть.
                                                                    Жду платы из печати.
                                                                    • +1
                                                                      О, а можно подробнее? Что собирает данные, кто раздает, и т.д. А то я пытаюсь для дома собрать систему независимых датчиков, но с WiFi уже намучился
                                                                      • +2
                                                                        Подробнее будет когда все более менее причешется. Тут в двух словах не рассказать всю идеологию проекта. Это не «умный дом», у меня другая цель навеянная подслушанным обсуждением девочек «на кой все это нужно, почему не могут сделать что бы вот так ....»
                                                                        Собирается все вот на такие штуки. Крутится на Debian. Каждый сам может их использовать как захочет, как и любые юниты из проекта. SDK и примеры кода будут в открытом доступе.
                                                                        Заголовок спойлера




                                                                        Они по сути заменяют собой стандартный выключатель света в каждой комнате, без дополнительного долбления стен и проводов(100х150х20мм). И в рамках моего решения собираются в один кластер, который обеспечивает хранение всех настроек и личной информации в пределах дома, без всяких облаков и серверов. За счет избыточности реализуем безопасное хранение, что бы ничего не потерялось если один модуль неожиданно подохнет.
                                                                        Остальные юниты/датчики на батарейках живут 10+ лет. Имеют обратную связь + ОТА. И почти все укладываются в размер 30х50х5мм. Можно разбрасывать их горстями по всему дому. Дочь правда указала на возможную проблему что если они на полу ( температуру пола измеряют или протечки караулят), то их может пылесос собрать. :)
                                                                        Заголовок спойлера

                                                                        • +1
                                                                          Во, помоему это самый правильный путь, 868 Мгц. Нормальные транссиверы с большой мощностью, интересно какие?
                                                                          Если я буду делать когда нибудь, то будет нечно похожее.
                                                                          • +2
                                                                            CC1310. Он хорош что может при необходимости в mesh сеть и таким макаром покрывать любые площадя.
                                                                            У меня вся элементная база от Ti, за исключением чипов памяти и обвязки, Ti их просто не производит. У них интересная система с бесплатными образцами, что для гаражного проекта облегчает финансовое бремя на прототипирование.
                                                                            А при варианте что это куда то вырастет, у них есть программа по поддержки подобных гаражных эксперементаторов. :)
                                                                            В общем ждем платы со стенсилом. Надеюсь жена не побьет за запекание плат в духовке :)
                                                                            • 0
                                                                              О CC1310, я с ним намучался и выкинул. Давно это было, когда он только появился. Слишком сырое все было несколько лет назад.

                                                                              mesh выглядит тоже прикольно, но тогда ни каких 10 лет работы.

                                                                              Мне теперь больше нравятся si4432/si4463 + отдельный микроконтроллер.
                                                                              • +1
                                                                                Так там наверное конечные ноды не должны перепередавать сообщения, а промежуточные можно делать с питаием («умные» розетки/выключатели), как делает одна китайская фирма.
                                                                                • 0

                                                                                  Leaf-nodes в mesh живут по 3+ года от CR2032

                                                                                  • 0
                                                                                    Зачем с ним мучится? У Ti отличная поддержка, хоть на форуме, хоть по телефону. Любые, даже самые тупые вопросы, отвечают в течении суток.
                                                                                    • 0
                                                                                      Ну это вы пошутили конечно.

                                                                                      Вот например простой вопрос про скорость 4mb/s
                                                                                      Прошло наверное пол года как дали пример, в SmartRF настройки для 4мб/с не включили по непонятным причинам… На то время конечно, сейчас не знаю как…

                                                                                      А вот мой вопрос про i2s
                                                                                      Я даже сейчас не знаю если ли пример.

                                                                                      П.С. Вообще у TI очень плохая поддержка, но чипы да, хорошие.
                                                                                      • 0
                                                                                        Так вроде оперативно отвечали. Предложили рассмотреть вариант с драйвером.
                                                                                        В рамках нужного у них на данный момент каких только референсных дизайнов нет.
                                                                                        • +1
                                                                                          оперативно, да. Особенно приятны такие ответы
                                                                                          The latest release of TI RTOS contains RFpatch and driverlib files needed for 4mbps mode on CC13xx. Example project has not yet been released.


                                                                                          Ну вот взять к примеру silabs или STM, у них всегда есть пример на любую периферию в чипе.
                                                                                          • 0
                                                                                            Ну на тот момент чип был еще свежий. Вы желаете не возможного.
                                                                                            • 0
                                                                                              Я не поленился, скачал и установил SmartRF. Настройки на 4mb/s нет((( Интересно сколько нужно времени чтобы они её туда добавили?
                                                                                              • 0
                                                                                                может есть на форуме.
                                                                                                Я не представляю зачем нужны такие скорости. Разве что для обновления прошивки по воздуху. Но там максимум 128кбайт прошивка. В моем случаем пересылаемая информация вообще измеряется максимум сотней байт.
                                                                                                • 0
                                                                                                  Они дали один пример с 4mb/s. А если нужно 1 mb/s или 2 mb/s или 1.5 mb/s? Вообщем бред какой то, почему не добавить весь диапазон скоростей в SmartRF я не знаю.

                                                                                                  Я хотел несколько каналов звука передавать по радио, поэтому и выбрал собственно cc1310 с заявленными в документации 4mb/s и i2s.
                                                                                                  • 0
                                                                                                    а что за проект по передаче многоканального звука? если не секрет?
                                                                                                    • 0
                                                                                                      Да хотел многоканальную радио няню сделать. Несколько cc1310 передатчиков, один cc1310 приемник. Ну не совсем так, но в общих чертах.
                                                                                                      • 0
                                                                                                        так вроде такие скорости один фиг без надобности. на порядок меньше вполне достаточно.
                                                                                                        • 0
                                                                                                          Ну а какая должна быть скорость по вашему например для 4х каналов? Не забудьте про паузу на переключение tx/rx и про преамбулы тоже. Ну и качество приличное должно быть
                                                                                                          • 0
                                                                                                            А вы их хотели 4 канала одновременно принимать? С разных источников? В цифровом виде? Да вы батенька тот еще затейник. И как вы себе представляете подобный процесс?
                                                                                                            • 0
                                                                                                              Да одновременно (для слуха, для аппаратуры последовательно конечно), да с разных, да в цифровом. Вообщем я ни чего нового изобретать не собрался. Так же как и в системах GSM, DECT. Сделал бы таймслоты, кадры…
                                                                                              • 0
                                                                                                .
                                                                                    • +1
                                                                                      Печатные антенны рассчитывали или перерисовали готовые? Корпуса для устройств какие будете использовать? Дальность работы пульта 500м — это предположительно или испытывали? Меры по уменьшению пикового тока батареи приняли?
                                                                                      • 0
                                                                                        Дык смысл из пересчитывать, если они подробно описаны. Корпуса в процессе отрисовки. Будет либо силикон, либо пластик. Может и то и другое в вариантах. Дальность еще не испытывал. Но реализация согласно референсного дизайна. Так что не думаю что будут какие то проблема.
                                                                      • +1
                                                                        Не получится. Не все так просто.
                                                                        1. Интервал конкретно этого таймера 7200с — тут уже проигрываем, так как ночью можно вообще 5-6 часов поспать, а с учетом светового дня во многих регионах России, можно и по 8-10 часов спать.
                                                                        2. Толк будет (если не брать в расчет первый тезис) только если подавать питание на все устройство через транзистор, который управляется ногой от TPL5111. Если ставить ее просто на ногу ESP, то мы просто получаем дополнительное потребление, пусть и маленькое, но сразу теряем возможность задавать свое расписание (например, днем раз в 2 часа, утро/вечер раз в час, ночью спим, например).

                                                                        Для этого вообще есть другие микросхемы — RTC с календарем и интераптом.
                                                                        • +2
                                                                          Я видимо чего то не понимаю в цветоводстве. Ибо не вижу смысла измерять даже раз в час. либо у вас там какие то резко изменяющиеся условия. То гроза, то вишня заколосится, то неожиданно ветер сухой с пустыни налетит.
                                                                          • 0
                                                                            ну это же Джаст фо фан. И температура днём может резко меняться или точне ночью могут быть заморозки. А днём могут птицы все окно загадить и станет темно.
                                                                            • 0
                                                                              Ну тогда меняем батареи на аккумуляторы. И сверху прикручиваем солнечную панель. Добавляем контролер. Заодно по уровню заряда с нее будете брать количество света полученного за весь день. Добавить базу растений с их требованиями и можно еще рекомендации выдавать по размещению :)
                                                                              • +1
                                                                                Так и до блокчейна не далеко.
                                                                                • 0
                                                                                  Именно, что бы всегда знать кто именно поливал цветочек последний раз. Для этого нам понадобится встроить RFID в горшок и в каждую лейку. Что бы лейки были именными.
                                                                                  А как же без внедрения искусственного интеллекта? Нейросети считывают движения листиков и переводят на человеческий язык. Нейросети обязательно что deep learning, что бы быть в тренде. :)
                                                                                  Можно подумать над электрической стимуляцией обязанного поливать человека. Шокер ему в кресло. :)
                                                                                  В общем ничем не ограниченное поле для фантазий «Джаст фо фан».
                                                                                  Зовите если еще идеи понадобятся.
                                                                                  • +1
                                                                                    Ну это вы уже через край взяли. Вот соберу статистику за полгодика и сделаю выводы о требуемой частоте замеров на моем балконе.
                                                                                    • 0
                                                                                      Мне кажется что вам уже известна эта статистика, если поливали раньше.
                                                                                      Но в целом, если хотите по существу.
                                                                                      Весь сенсор можно уменьшить в размер батареек, еще и место останется.
                                                                                      При вашем подходе при работе с электродами, они очень быстро корродируют/ «испарятся», что еще не очень хорошо для самого растения, всякие там металлы в почве. Best practice, электроды «меняют местами» программно. Но в вашем случае такое сложно. Либо есть специальные сенсоры для измерения влажности почвы, на шнурочке.
                                                                                      В общем есть еще над чем работать.
                                                                      • +1

                                                                        КДДПВ? :)

                                                                        • 0
                                                                          Да, обычный дуб.
                                                                        • 0
                                                                          Один недостаток — будут подтравливаться электроды. Надо делать одно измерение в 120-ть минут. Скажем. Далее отключать их — вообще.
                                                                          • +1
                                                                            Разве будут подтравливаться даже если лаком покрыты?
                                                                            • 0
                                                                              Ну пока под лаком все выглядит прилично.
                                                                            • +2
                                                                              можно посмотреть фото состояния погруженной в землю части платы через год эксплуатации?
                                                                              • 0
                                                                                Месяцев через 10 можно будет.
                                                                                • +2
                                                                                  хм, название статьи — год измеряем влажность почвы…
                                                                                  • 0
                                                                                    Имелось ввиду, что батареек хватит на год. Чесслово не собирался вводить в заблуждение.
                                                                              • 0
                                                                                Я думаю что WiFi для этих целей далеко не лучший вариант. Существенно проще (в плане логики, кода и компонентов) я собирал по этому мануалу
                                                                                • +1
                                                                                  Я правильно понимаю, что если меня с телефоном нет в квартире, то сообщение о гибнущем цветке я не получу?
                                                                                  • 0
                                                                                    Девайс шлёт Сообщения на сервер, также может отправить Пуш уведомление на телефон. Главное чтобы дома WiFi работал.
                                                                                    • +1
                                                                                      Что то не пойму, он шлёт сообщения на сервер через блютуз?
                                                                                      Если честно я не понимаю
                                                                                      • 0
                                                                                        Это я видимо не на то ответил. По блютусу да, вариантов нет. WiFi в этом плане удобнее.
                                                                                    • +2
                                                                                      Bluetooth + телефон — это лишь один из вариантов. Еще может быть Bluetooth + дом. сервер (RPi, OrangePi и т.п.), вместо какого-то внешнего сервера. Сценарий о гибнущем цветке — вообще не реалистичный. Он вполне пару дней может постоять без полива. Если уж и заботиться на случай долгого отсутствия, то делать нужно автополив.
                                                                                      • +1
                                                                                        Звучит здорово, а какая дальнобойность у BLE маяка?
                                                                                        Есть допустим несколько цветков в нескольких комнатах. В довольно не маленькой квартире… А цветы как правило стоят на подоконнике или вообще на лоджиях. Да и лоджий несколько на разных сторонах квартиры (дома).
                                                                                        WiFi кое как добивает, как будет это дело с BLE?
                                                                                    • 0
                                                                                      Ну у всех свои правила игры в блекджек. )
                                                                                      • +2
                                                                                        А блутус вообще не вариа