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Ejercicio Avanzado LTE-M con Arduino MKR1500

Experimento avanzado: sobre la base del experimento básico, conectar una entrada digital para mandar órdenes remotas (pulsador) y dos salidas digitales (leds rojo y Amarillo) para recibir órdenes remotas en base a unas alarmas, mediante una plataforma IoT propia diseñada y programada con Node-RED.

De forma más avanzada usando una plataforma IoT desarrollada con Node-RED, permite más acciones y personalización, así como publicar los datos en una web pública accesible.

Se capturarán los datos de los sensores de temperatura, humedad e iluminación y se almacenarán en una Base de Datos InfluxDB: https://aprendiendonodered.com:8086

El stream de datos se analizará en tiempo real y se generarán unas alertas cuando se superen los siguientes umbrales:

  • Temperatura > 22 ºC
  • Iluminación < 500

Se programará la lógica, de forma que cuando la iluminación sea baja, se encenderá el led amarillo y cuando la temperatura sea alta se encenderá el led rojo, según los umbrales definidos anteriormente.

Además se mostrarán en el dashboard de la plataforma IoT desarrollada por los alumnos los siguientes datos:

  • Gauge y gráfica últimos 30 minutos temperatura
  • Gauge y gráfica últimos 30 minutos humedad
  • Gauge y gráfica últimos 30 minutos iluminación
  • Estado de los leds
  • Contador con el número de veces que se pulsa el pulsador y un reset de contador.
  • Estado del dispositivo
  • Un switch para encender y apagar el led integrado

Ejemplo de ejercicio IoT con redes 5G, usando Arduino MKR1500 que tiene conectividad LTE-M.

Para el curso, usaremos esta tarjeta IoT https://1nce.com/en-us/1nce-connect que tiene activado para España tanto LTE-M como NB-IoT. Es imprescindible que cada alumno que asista al curso tenga una tarjeta de este tipo. Es posible comprar esta tarjeta en https://shop.1nce.com/portal/shop/ y tarda aprox. 5 días en llegar.

Repositorio: https://github.com/jecrespo/fundamentos-iot-5g 

Cargar el código: https://github.com/jecrespo/fundamentos-iot-5g/blob/main/Experimento-Avanzado-NodeRED/Experimeto-Basico-MQTT.ino

Repositorio Node-RED: https://github.com/aprendiendonodered/EJERCICIO33_IOT_5G 

Material para la práctica:

  • 1x Arduino MKR NB 1500
  • 1x tarjeta micro-sim de operador con red LTE-M con datos habilitados.
  • 1 Breadboard/protoboard 400 points
  • Un kit de 20 cables jumpers macho/macho
  • Un sensor de temperatura DHT-22 o ds18b20 o Temperature sensor [TMP36]
  • 1 Photoresistor [VT90N2 LDR]
  • 2 LEDs (red)
  • 1 Pushbutton
  • 5 Resistors 220 Ohms
  • 1 Resistor 10 KOhms

Alternativamente puede usarse uno de estos kits de Arduino:

Esquema de conexión:

Ejemplo de código de Node-RED:

El interfaz diseñado debe ser similar a este:

Guardar en la BBDD influxdb https://aprendiendonodered.com:8086 todo lo que se publique en cursomqtt/<ID_DISPOSITIVO>/# poniendo la tag del topic.

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Arduino MKR NB 1500

Producto: https://store.arduino.cc/arduino-mkr-nb-1500

El nuevo estándar Narrow Band IoT, con el ecosistema Arduino es fácil de usar. Totalmente compatible con las clases Narrow Band IoT NB y las redes LTE CAT M1.

Puede comunicarse a través de redes NB-IoT y LTE-M, y es excelente para usar en proyectos de bajo consumo en áreas remotas.

MicrocontrollerSAMD21 Cortex®-M0+ 32bit low power ARM MCU (datasheet)
Radio moduleu-blox SARA-R410M-02B (datasheet / summary)

El MKR NB 1500 trae conectividad NB-IoT / CAT-M1 a los proyectos. Utilizando el popular procesador Arm® Cortex®-M0 SAMD21 de 32 bits, también cuenta con el potente módulo uBlox SARA-R410M-02B y el chip criptográfico ECC508 para seguridad. La placa es parte de la familia MKR, donde puede elegir entre una gran variedad de shileds para construir proyectos listos para usar con el mínimo esfuerzo.

uBlox SARA-R410M-02B: este módulo puede comunicarse a través de las redes LTE-M, NB-IoT y EGPRS. Es posible enviar y recibir SMS y admite varios protocolos para enviar datos a través de Internet, incluidos MQTT, TCP, UDP y HTTPS.

El nuevo estándar Narrow Band IoT, con el ecosistema Arduino es fácil de usar. Totalmente compatible con las clases Narrow Band IoT NB y las redes LTE CAT M1.

El Arduino MKR NB 1500, no solo dispone de conectividad NB-IoT, sino que además dispone de conectividad LTE-M, lo que lo hace el sustituto del Arduino MKR WAN 1400

Mapa de cobertura: https://www.gsma.com/iot/deployment-map/

Comprar:

Presentación de la placa: https://blog.arduino.cc/2018/05/12/the-mkr-family-gets-bigger-with-two-new-iot-boards/

Documentación

Documentación: https://docs.arduino.cc/hardware/mkr-nb-1500

Librerías MKR NB:

Github: https://github.com/arduino-libraries/MKRNB

Uso con MQTT: https://github.com/ferrangarcia6/MKR_NB_1500_MQTT

Más información:   http://man.hubwiz.com/docset/Arduino.docset/Contents/Resources/Documents/www.arduino.cc/en/Reference/MKRNB.html

Pinout:

IMPORTANTE: el voltaje de funcionamiento es de 3,3V

El microcontrolador de esta placa funciona a 3,3V, lo que significa que nunca debe aplicar más de 3,3 V a sus pines digitales y analógicos. Se debe tener cuidado al conectar sensores y actuadores para asegurar que nunca se exceda este límite de 3,3 V. La conexión de señales de mayor voltaje, como los 5V que se usan comúnmente con las otras placas Arduino, dañará la placa.

Comenzar a Trabajar con la Placa

Guía de configuración:https://docs.arduino.cc/hardware/mkr-nb-1500 

Get Started: https://docs.arduino.cc/software/ide-v1/tutorials/getting-started/cores/arduino-samd 

Instalación del core SAMD21 para placas MKR. Después de haber descargado, instalado y abierto el IDE de Arduino, continuemos con la instalación del núcleo SAMD21.

Cargar el ejemplo sencillo de Blink.

Ejemplos

Escanear redes disponibles con MKR 1500: https://docs.arduino.cc/tutorials/mkr-nb-1500/nb-scan-network 

Configuración del acceso radio: https://docs.arduino.cc/tutorials/mkr-nb-1500/setting-radio-access

Mandar un SMS: https://docs.arduino.cc/tutorials/mkr-nb-1500/nb-send-sms 

Web client: https://docs.arduino.cc/tutorials/mkr-nb-1500/nb-web-client 

Ejemplos de la librería MKR NB: https://docs.arduino.cc/tutorials/mkr-nb-1500/mkr-nb-library-examples