ArduFarmBot - Bagian 2:Stasiun Jarak Jauh Implementasi IoT

Langkah 6:Menerapkan Halaman Web khusus

Pada titik ini ArduFarmBot kami beroperasi dan dapat dikontrol dari web. Anda dapat memantau data di situs Thinkspeak dan juga mengirim perintah menggunakan browser, tetapi tentu saja "solusi web" ini tidak dapat dianggap sebagai "elegan"! Cara terbaik untuk menerapkan solusi IoT lengkap adalah dengan mengembangkan halaman web lengkap yang akan menampilkan semua data, juga memiliki tombol untuk mengaktifkan aktuator.

Saya memilih Byethost, hosting gratis, sangat mudah dan sederhana untuk menangani halaman Anda. Saya juga menggunakan kesempatan untuk melamar proyek ini, apa yang telah saya pelajari tentang spesialisasi online yang fantastis di Coursera/University of Michigan:Belajar Merancang dan Membuat Situs Web (Bangun portofolio web yang responsif dan dapat diakses menggunakan HTML5, CSS3, dan JavaScript ).

Saya tidak akan memasukkan secara detail bagaimana mengembangkan halaman tersebut, karena ini bukan tujuan utama dari tutorial ini, tetapi saya akan menyertakan kode sumber HTML, CSS dan JavaScript di sini. Dan begitu seseorang tertarik pada bagaimana saya mendapatkan hasilnya, kita dapat mendiskusikannya selain menggunakan Papan Komentar di akhir proyek.

Penting untuk menegaskan bahwa halaman ini tidak bekerja secara langsung dengan Stasiun Kontrol Lokal ArduFarmBot. Apa yang sebenarnya dilakukan adalah berinteraksi dengan saluran ThinkSpeak seperti di bawah ini:

• Membaca data sensor pada bidang 1, 2, 3, 4

• Membaca status aktuator pada kolom 5 dan 6

• Menulis data pada kolom 7 dan 8

• Membaca data cuaca lokal dari layanan Yahoo

Butir 4 di atas tidak terlalu penting untuk proyek, tetapi selalu merupakan data tambahan yang tersedia jika Anda ingin mengambil beberapa tindakan jarak jauh terlepas dari apa yang terjadi secara lokal dengan perkebunan tomat Anda. Pertimbangan lainnya adalah Anda dapat, misalnya, menyimpan data tersebut di Saluran ThingSpeak lain dan mengunduhnya ke Arduino Anda, menampilkan data cuaca pada layar LCD lokal (Saya mengembangkan ini pada proyek keren lain yang berfungsi dengan baik! Saya meninggalkannya di sini sebagai saran untuk Anda).

Langkah 7:Kembali ke otak. Pendekatan Matriks Sensor-Aktuator:

Pada bagian pertama dari proyek ini, kami telah menetapkan beberapa pertimbangan awal tentang bagaimana aktuator harus bertindak tergantung pada pembacaan sensor. Kami hanya melakukan pilihan sederhana, tetapi apa yang akan terjadi jika kami memiliki situasi yang lebih kompleks? Beberapa kondisi berbeda? Yang akan kami kembangkan adalah “pendekatan matriks Sensor – Aktuator”.

Pada Matriks didefinisikan untuk setiap sensor, kondisinya dan bagaimana seharusnya output dari aktuator. Hasilnya dapat dilihat pada spreadsheet Excel yang disertakan di bawah ini. Pada file Excel ada dua spreadsheet. Tabel dengan filter dan versi di mana Anda dapat memilih beberapa kondisi sensor dan melihat bagaimana aktuator akan bekerja karena pemilihan ini.

Setelah Matriks didefinisikan, kita harus menerjemahkannya ke kode kita. Sebuah larik 18 baris dan 10 kolom dibuat untuk "menyalin" kondisi Matriks Sensor-Aktuator:

 // +---SOIL----+-LIGHT-+---TEMP---+---ACTUAT----+ // SL SM SH LL LH TL TM TH Pump Lampboolean SDf [18] [10] ={{ 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 1, 1, 0 }, { 1, 0, 0, 0, 1, 0, 1, 0, 1 , 0 }, { 1, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 1, 1 }, { 1, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 1, 0 }, { 1 , 0, 0, 1, 0, 0, 1, 0, 1, 0 }, { 1, 0, 0, 1, 0, 1, 0, 0, 0, 1 }, { 0, 1, 0, 0 , 1, 0, 0, 1, 0, 0 }, { 0, 1, 0, 0, 1, 0, 1, 0, 0, 0 }, { 0, 1, 0, 0, 1, 1, 0 , 0, 0, 1 }, { 0, 1, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0 }, { 0, 1, 0, 1, 0, 0, 1, 0, 0, 1 }, { 0, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 0, 0, 1 }, { 0, 0, 1, 0, 1, 0, 0, 1, 0, 0 }, { 0, 0 , 1, 0, 1, 0, 1, 0, 0, 0 }, { 0, 0, 1, 0, 1, 1, 0, 0, 0, 1 }, { 0, 0, 1, 1, 0 , 0, 0, 1, 0, 0 }, { 0, 0, 1, 1, 0, 0, 1, 0, 0, 1 }, { 0, 0, 1, 1, 0, 1, 0, 0 , 0, 1 }, }; 

Untuk bekerja dengan Matrix, kami membuat fungsi defSensorStatus () . Fungsi ini menguji setiap baris jika kondisi 8 kolom pertama adalah TRUE. Jika Ya, kondisi 2 kolom terakhir dijalankan.

Misalnya:

if (1 dan 0 dan 0 dan 0 dan 1 dan 0 dan 0 dan 1) { pumpStatus =1; lampStatus =0}else if (1 dan 0 dan 0 dan 0 dan 1 dan 0 dan 1 dan 0) { pumpStatus =1; lampStatus =0} 

dan seterusnya.

Di dalam fungsi di atas, array lain dibuat dengan status setiap pembacaan sensor:

boolean snsSts[8]={0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0}; // SL, SM, SH, LL, LH, TL, TM, TH 

Array variabel ini juga akan digunakan untuk register LOG.

Langkah 8:Pengoptimalan Kode

Selama proses pengembangan ArduFarmBot kami menyadari bahwa beberapa perubahan pada spesifikasi asli harus dilakukan:

Tampilan:

Layar LCD harus MATI secara default dan setiap kali pembacaan sensor diperlukan, kami dapat secara manual menyalakannya "ON". Kondisi ini diterapkan pada kode dan tombol "Sensors Read" harus digunakan seperti dalam mode "toggle" untuk Menghidupkan/mematikan LCD setiap saat. AKTIFKAN atau MATI layar akan memperbarui pembacaan sensor untuk ditampilkan, tetapi tidak digunakan oleh ArduFarmBot pada fungsi regulernya.

Penyiapan Awal:

Ketika ArduFarmBot ON (atau direset), LCD akan menampilkan "Initial Set-up". Untuk memulai menjalankan program, tombol "Sensor" harus ditekan. Informasi awal (lihat foto di atas) yang ditampilkan adalah:

• Suhu DINGIN (yaitu 12oC)

• Kelembaban Tanah KERING (yaitu 30%)

• Kelembaban Tanah BASAH (yaitu 60%)

• Terang GELAP (yaitu 40%)

• P_ON Waktu pompa AKTIF (yaitu 10 detik)

• SCAN Waktu untuk membaca sensor (yaitu 600 detik)

• Versi SW_ (yaitu 4.1)

Catatan Log:

Untuk tujuan audit, kami telah membuat LOG dengan pembacaan dan aktuasi ArduFarmBot kami. Pada setiap siklus pembacaan, fungsi:storeDataLogEEPROM() dieksekusi.

/****************************************** ********* Penyimpanan data Log di Arduino EEPROM********************************* ******************/void storeDataLogEEPROM(void){ for (int i =0; i<8; i++) { logData =logData + (snsSts[i])<<1; } EEPROM.write (memoAddr, logData); memoAddr++; logData =0; logData =logData + pumpStatus; logData =logData <<1; logData =logData + lampStatus; EEPROM.write (memoAddr, logData); EEPROM.tulis (0, memoAddr+1); logData =0; if ((memoAddr+1) ==1023) memoAddr=1; else memoAddr++;}  

Seperti yang dikomentari di Langkah terakhir, apa yang akan disimpan di Arduino EEPROM adalah konten, sedikit dari array snsSts[] ditambah status Pompa dan Lampu. Di atas Anda dapat melihat LOG di Serial Monitor.

Semua kode ArduFarmBot dibagi dalam file yang berbeda agar lebih mudah dipahami. Perhatikan bahwa 2 file baru ditambahkan pada bagian kedua ini:

• communication.ino (Fungsi khusus ThingSpeak dan ESP8266)

• stationCredentials.h (ID Saluran ThingSpeak dan Tombol khusus untuk menulis di saluran)

Last but not least, setelah kode diakhiri dengan ukuran yang wajar, kami memutuskan untuk menyimpan data konstan dalam memori flash (program) alih-alih SRAM. Untuk itu, kami menggunakan kata kunci PROGMEM yang merupakan pengubah variabel. Misalnya, alih-alih menggunakan:

#define DHTPIN 5 

Kami menggunakan:

const PROGMEM byte DHTPIN =5; 

Kata kunci PROGMEN memberitahu kompilator "memasukkan informasi ini ke dalam memori flash", bukan ke SRAM, di mana biasanya akan pergi. Anda juga harus menyertakan perpustakaan avr/pgmspace.h di file utama kode Anda.

Prosedur lain yang baik untuk mengurangi penggunaan SRAM adalah mengomentari (atau menghapus) semua baris Serial.Print () yang Anda gunakan untuk debugging selama pengembangan. Anda akan menyadari bahwa kode yang digunakan misalnya untuk menampilkan LOG di Serial Monitor akan dikomentari pada file di bawah ini.

Di bawah ini Anda dapat menemukan kode Arduino ArduFarmBot lengkap. Jangan lupa untuk mengganti data dummy pada credential.h dengan Channel Id dan Write Key Anda. Juga di communication.ino, gunakan Nama Pengguna dan kata sandi asli Anda untuk menghubungkan ESP 8266 di Internet.

Langkah 9:Peternakan Rumah MJRovai

Foto-foto di bawah ini menunjukkan foto berurutan ArduFarmBot mengendalikan Perkebunan Tomat Pertama saya.

The below photo sequence, shows my 2nd plantation evolution from seed plantation until the time to select the best plants (around 45 days) and the transplantations of best 6 plants.

Step 10:Conclusion

That's all folks! ...For now!

As always, I hope this project can help others find their way in the exciting world of electronics, IoT and Robotics!

Soon we probably will publish the third and last part of our project that I hope will be a very good recipe of a organic tomato sauce pasta.

By the way, on the above photo you can see the first sighs of life on Mauricio's plantation! And before you go, please give a look and the new ArduFarmBot, the book!, where I pack all project on a more friendly format:

ArduFarmBot, the Book!

"ArduFarmBot, the book" is also at Amazon.com! You can get it, by clicking hereThe book uses the electronic controller ArduFarmBot as a basis for teaching how to work in both HW and SW, with:

• LCD and OLED type displays;

• LEDs and buttons;

• Activation of pumps and lamps via relays and

• Sensors such as:DHT22 (temperature and relative air humidity), DS18B20 (soil temperature), YL69 (soil moisture) and LDR (luminosity).

All key stages of the project are documented in detail through explanatory texts, block diagrams, high-resolution color photos, electrical diagrams using Fritzing application, complete codes stored in GitHub and YouTube videos.

Two versions of the electronic controller ArduFarmBot are developed in detail in the book. From capture of data coming from a garden, such as air and soil temperature, relative humidity, soil moisture and luminosity, the ArduFarmBot helps to control when a crop should receive heat and water. Control will happen automatically, locally and remotely via internet. The book is divided into 3 parts. In the first part, the Arduino Nano is the starting point for development of a local version of ArduFarmBot , that can be controlled both, manually and automatically.

In the second part, the book dives into automation design, introducing remote operation through the creation of a webpage. The ESP8266-01 is used for Wi-Fi connection, sending data to an important web service in the field of IoT, the ThingSpeak.com .

In the third part, a second version of ArduFarmBot is developed, introducing the NodeMCU ESP8266-12E , a powerful and versatile IoT device, which replaces both the Arduino Nano and the ESP8266-01 , used in the earlier parts of the book.

In this last part of the book, a new service platform of the IoT universe, the Blynk , is also explored.

Download the book, give it a review and please use the message board here to give us any comment, suggestion or critic!

For more projects, please visit my blog:MJRoBot.org

Saludos from the south of the world!

See you at my next project!

Thank you

Marcelo

/**************************************************** Reset funtion to accept communication****************************************************/void reset8266(void){ pinMode(CH_PD, OUTPUT); digitalWrite(CH_PD, LOW); delay(300); digitalWrite(CH_PD, HIGH); Serial.print("8266 reset OK"); lcd.clear(); lcd.println("8266 reset OK ");}

/**************************************************** Connect WiFi****************************************************/void connectWiFi(void){ sendData("AT+RST\r\n", 2000, DEBUG); // reset sendData("AT+CWJAP=\"USERNAME\",\"PASSWORD\"\r\n", 2000, DEBUG); //Connect network delay(3000); sendData("AT+CWMODE=1\r\n", 1000, DEBUG); sendData("AT+CIFSR\r\n", 1000, DEBUG); // Show IP Adress lcd.clear(); lcd.print("8266 Connected"); Serial.println("8266 Connected");}

/**************************************************** Send AT commands to module****************************************************/String sendData(String command, const int timeout, boolean debug){ String response =""; esp8266.print(command); long int time =millis(); while ( (time + timeout)> millis()) { while (esp8266.available()) { // The esp has data so display its output to the serial window char c =esp8266.read(); // read the next character. response +=c; } } if (debug) { Serial.print(response); } return response;}

/**************************************************** Transmit data to thingspeak.com****************************************************/void updateDataThingSpeak(void){ startThingSpeakCmd (); cmd =msg; cmd +="&field1="; //field 1 for DHT temperature cmd +=tempDHT; cmd +="&field2="; //field 2 for DHT humidity cmd +=humDHT; cmd +="&field3="; //field 3 for LDR luminosity cmd +=lumen; cmd +="&field4="; //field 4 for Soil Moisture data cmd +=soilMoist; cmd +="&field5="; //field 5 for PUMP Status cmd +=pumpStatus; cmd +="&field6="; //field 6 for LAMP Status cmd +=lampStatus; cmd +="\r\n"; sendThingSpeakCmd();}

/**************************************************** Start communication with ThingSpeak.com****************************************************/void startThingSpeakCmd(void){ cmd ="AT+CIPSTART=\"TCP\",\""; cmd +=IP; cmd +="\",80"; esp8266.println(cmd); delay(2000); if(esp8266.find("Error")) { Serial.println("ESP8266 START ERROR"); kembali; } Serial.println("Thinkspeak Comm Started"); cmd ="";}

/*************************************************** * Update channel ThingSpeak.com****************************************************/String sendThingSpeakCmd(void){ esp8266.print("AT+CIPSEND="); esp8266.println(cmd.length()); if(esp8266.find(">")){ esp8266.print(cmd); Serial.println(""); Serial.println(""); Serial.println(cmd); penundaan (500); String messageBody =""; while (esp8266.available()) { String line =esp8266.readStringUntil('\n'); if (line.length() ==1) { //actual content starts after empty line (that has length 1) messageBody =esp8266.readStringUntil('\n'); Serial.print("Message received:"); Serial.println(messageBody); } } return messageBody; } else{ esp8266.println("AT+CIPCLOSE"); Serial.println("ESP8266 CIPSEND ERROR:RESENDING"); //Resend... error=1; return "error"; }}

/**************************************************** Read data from field7 of thingspeak.com****************************************************/int readLastDataField7(){ startThingSpeakCmd (); // "GET /channels/CHANNEL_ID/fields/7/last"; cmd =msgReadLastDataField7; cmd +="\r\n"; String messageDown =sendThingSpeakCmd(); Serial.print("Command received:"); Serial.println(messageDown[7]); int command =messageDown[7]-48; return command;}

/**************************************************** Receive Commands from thingSpeak.com****************************************************/void receiveCommands(){ field7Data =readLastDataField7(); if (field7Data ==1) { digitalWrite(PUMP_PIN, HIGH); pumpStatus =1; showDataLCD(); } if (field7Data ==0) { digitalWrite(PUMP_PIN, LOW); pumpStatus =0; showDataLCD(); } delay (500); field8Data =readLastDataField8(); if (field8Data ==1) { digitalWrite(LAMP_PIN, HIGH); lampStatus =1; showDataLCD(); } if (field8Data ==0) { digitalWrite(LAMP_PIN, LOW); lampStatus =0; showDataLCD(); } delay (500); }

/**************************************************** Receive Commands and act on actuators****************************************************/void aplyCmd(){ if (field7Data ==1) digitalWrite(PUMP_PIN, HIGH); if (field7Data ==0) digitalWrite(PUMP_PIN, LOW); if (field8Data ==1) digitalWrite(LAMP_PIN, HIGH); if (field8Data ==0) digitalWrite(LAMP_PIN, LOW);}

long sampleTimingSeconds =75; // ==> ******** Define Sample time in seconds to read sensores *********int reverseElapsedTimeSeconds =0;long startTiming =0;long elapsedTime =0;long poolingRemoteCmdSeconds =20; // ==> ******** Define Pooling time in seconds for new ThingSpeak commands *********long startRemoteCmdTiming =0; long elapsedRemoteCmdTime =0;

void loop() { elapsedRemoteCmdTime =millis()-startRemoteCmdTiming; // Start timer for pooling remote commands elapsedTime =millis()-startTiming; // Start timer for measurements reverseElapsedTimeSeconds =round (sampleTimingSeconds - elapsedTime/1000); readLocalCmd(); //Read local button status showDataLCD(); if (elapsedRemoteCmdTime> (poolingRemoteCmdSeconds*1000)) { receiveCommands(); updateDataThingSpeak(); startRemoteCmdTiming =millis(); } if (elapsedTime> (sampleTimingSeconds*1000)) { readSensors(); autoControlPlantation(); updateDataThingSpeak(); startTiming =millis(); }}

 // +---SOIL----+-LIGHT-+---TEMP---+---ACTUAT----+ // SL SM SH LL LH TL TM TH Pump Lampboolean SDf [18] [10] ={{ 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 1, 1, 0 }, { 1, 0, 0, 0, 1, 0, 1, 0, 1, 0 }, { 1, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 1, 1 }, { 1, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 1, 0 }, { 1, 0, 0, 1, 0, 0, 1, 0, 1, 0 }, { 1, 0, 0, 1, 0, 1, 0, 0, 0, 1 }, { 0, 1, 0, 0, 1, 0, 0, 1, 0, 0 }, { 0, 1, 0, 0, 1, 0, 1, 0, 0, 0 }, { 0, 1, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 0, 1 }, { 0, 1, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0 }, { 0, 1, 0, 1, 0, 0, 1, 0, 0, 1 }, { 0, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 0, 0, 1 }, { 0, 0, 1, 0, 1, 0, 0, 1, 0, 0 }, { 0, 0, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 0, 0 }, { 0, 0, 1, 0, 1, 1, 0, 0, 0, 1 }, { 0, 0, 1, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0 }, { 0, 0, 1, 1, 0, 0, 1, 0, 0, 1 }, { 0, 0, 1, 1, 0, 1, 0, 0, 0, 1 }, };

/**************************************************** Storage of Log data at Arduino EEPROM****************************************************/void storeDataLogEEPROM(void){ for (int i =0; i<8; i++) { logData =logData + (snsSts[i])<<1; } EEPROM.write (memoAddr, logData); memoAddr++; logData =0; logData =logData + pumpStatus; logData =logData <<1; logData =logData + lampStatus; EEPROM.write (memoAddr, logData); EEPROM.write (0, memoAddr+1); logData =0; if ((memoAddr+1) ==1023) memoAddr=1; else memoAddr++;}