Archivo de la etiqueta: Datalogger

ESP8266 en IoT

Iniciación ESP8266

https://www.aprendiendoarduino.com/2018/01/23/video-iniciacion-a-esp8266-hardware/

Preparación IDE Arduino para ESP8266

https://www.aprendiendoarduino.com/2018/01/27/video-preparacion-ide-arduino-para-esp8266/

Primeros Pasos con ESP8266

https://www.aprendiendoarduino.com/2018/03/03/video-primeros-pasos-con-esp8266/

Conectar ESP8266 a Internet. WifiClient

https://www.aprendiendoarduino.com/2018/03/22/video-conectar-esp8266-a-internet-wificlient/

Mandar Datos a un Servidor con ESP8266

Vamos a conectar Arduino a un servidor y mandar datos para que los muestre en una gráfica. Mandar datos a https://www.aprendiendoarduino.com/servicios/datos/graficas.html

Conexión:

Usar este código en Arduino: https://github.com/jecrespo/aprendiendoarduino-servicios/blob/master/arduino_code/data_logger_temperatura_DHCP_ESP/data_logger_temperatura_DHCP_ESP.ino

Ver los datos en:

Mandar Datos a una Raspberry Pi con ESP8266

Vamos a usar ESP8266 y mandar datos de luminosidad de la sala usando un LDR a una Raspberry Pi que tiene un servidor LAMP instalado.

Una fotorresistencia o LDR (por sus siglas en inglés “light-dependent resistor”) es un componente electrónico cuya resistencia varía en función de la luz.

Se trata de un sensor que actúa como una resistencia variable en función de la luz que capta. A mayor intensidad de luz, menor resistencia: el sensor ofrece una resistencia de 1M ohm en la oscuridad, alrededor de 10k ohm en exposición de luz ambiente, hasta menos de 1k ohm expuesto a la luz del sol. Aunque estos valores pueden depender del modelo de LDR.

El LDR actúa como una resistencia variable. Para conocer la cantidad de luz que el sensor capta en cierto ambiente, necesitamos medir la tensión de salida del mismo. Para ello utilizaremos un divisor de tensión, colocando el punto de lectura para Vout entre ambas resistencias. De esta forma:

Dónde Vout es el voltaje leído por el PIN analógico del ESP8266 y será convertido a un valor digital, Vin es el voltaje de entrada (5v), R2 será el valor de la resistencia fija colocada (10k ohm generalmente) y R1 es el valor resistivo del sensor LDR. A medida que el valor del sensor LDR varía, obtendremos una fracción mayor o menor del voltaje de entrada Vin.

Instalación:

Más información https://www.luisllamas.es/medir-nivel-luz-con-arduino-y-fotoresistencia-ldr/

Crear una base de datos llamada “DatosArduino” con una tabla llamada “luminosidad” que tenga 4 campos: “id” auto incremental y sea el campo clave, “fecha” de  tipo timestamp y que se actualice al actualizar, un campo “arduino” de tipo entero y un campo “IntensidadLuminosa” que sea de tipo entero.

O con la query:

 

CREATE TABLE `luminosidad` (
 `id` int(11) NOT NULL,
 `fecha` timestamp NOT NULL DEFAULT '0000-00-00 00:00:00' ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP,
 `arduino` int(11) NOT NULL,
 `IntensidadLuminosa` int(11) NOT NULL
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4;

ALTER TABLE `luminosidad`
 ADD PRIMARY KEY (`id`);

ALTER TABLE `luminosidad`
 MODIFY `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT;

Subir por FTP seguro los ficheros Graba_GET.php y Graba_POST.php a Raspberry Pi al directorio /var/www/html

Ejecutar en Arduino estos sketches para GET o POST para mandar cada 5 segundos el dato de luminosidad:

Ver en la web de phpmyadmin los datos que se están subiendo y descargar en formato csv los datos guardados en unos minutos.

NOTA: Para ver los errores de PHP activar en /etc/php/7.0/apache2/php.ini la línea:

  • Development Value: E_ALL

MQTT y ESP8266

Para trabajar con MQTT es interesante instalar primero en el ordenador un cliente como MQTT.fx para hacer debug: https://mqttfx.jensd.de/  

Para conseguir una comunicación MQTT con ESP8266 o Arduino, emplearemos una librería. Existen muchas disponibles gracias a la comunidad que existe alrededor de Arduino. Concretamente, nosotros emplearemos una de las más conocidas y la más estable y flexible, lo que facilita su uso en proyectos que queramos realizar donde intervengan Arduino y MQTT.

Dicha librería es Arduino Client for MQTT y nos provee de un sencillo cliente que nos permite tanto subscribirnos como publicar contenido usando MQTT. Internamente, usa la API de Arduino Ethernet Client lo que lo hace compatible con un gran número de ‘shields’ y placas como:

  • Arduino Ethernet
  • Arduino YUN
  • Arduino WiFi Shield
  • Intel Galileo/Edison
  • ESP8266

Web: https://pubsubclient.knolleary.net/

Instalar la librería mediante el gestor de librerías:

PubSubClient es una librería compatible con Arduino y ESP8266. Básicamente hace que nuestra placa se comporte como un cliente MQTT es decir, que podamos publicar mensajes y suscribirnos a un topic o varios para recibir mensajes. Da lo mismo si utilizas un Arduino o un ESP8266, el código es prácticamente el mismo. La diferencia reside en cómo nos conectamos a la red WiFi o Ethernet, cada placa utiliza su propia librería.

Github PubSubClient: https://github.com/knolleary/pubsubclient

Documentación: https://pubsubclient.knolleary.net/api.html

Enviando un mensaje a través del protocolo MQTT con Wemos D1 Mini

Vamos a partir de uno de los ejemplos que vienen dentro de la librería. Lo encontrarás en Archivo>Ejemplos>PubSubClient>mqtt_esp8266. Esta opción te abre el siguiente código: https://github.com/knolleary/pubsubclient/blob/master/examples/mqtt_esp8266/mqtt_esp8266.ino

Configurar el SSID y el password de la red. En mqtt_server poner la IP de la Raspberry Pi donde se ha instalado el broker Mosquitto.

NOTA: tener en cuenta que si usamos usuario y contraseña debemos usar connect (clientID, username, password) en lugar de connect (clientID) https://pubsubclient.knolleary.net/api.html#connect3   

Código: https://github.com/jecrespo/Curso-IoT-Open-Source/blob/master/mqtt_esp8266/mqtt_esp8266.ino

Este sketch publica un mensaje “hello world #x” consecutivo cada 2 segundos en el topic “outTopic” y se suscribe al topic “inTopic”. Además  cuando se recibe un mensaje se dispara la función callback que si es un 1 enciendo el led integrado y en caso contrario se desactiva.

Probando la aplicación MQTT con ESP8266 y Raspberry Pi

Por último nos queda probar todo el sistema. No te olvides de cargar el código en la placa con las modificaciones necesarias en cada sketch con SSID, password, IP servidor mosquitto, usuario mosquitto y contraseña mosquitto.

Desde mqtt.fx suscribirse a los topic “inTopic” y “outTopic” para recibir los cambios que se producen.

Más información:

Interesante sobre MQTT: http://hackaday.com/2016/06/02/minimal-mqtt-power-and-privacy/

MQTT y ESP8266 https://www.sparkfun.com/news/2111

Anuncios

IoT con Arduino

Internet de las cosas (en inglés Internet of things, abreviado IoT) es un concepto que se refiere a la interconexión digital de objetos cotidianos con Internet.

Definición de wikipedia: https://es.wikipedia.org/wiki/Internet_de_las_cosas

Arduino es un elemento que nos permite de forma sencilla y económica conectar cualquier cosa a Internet. Con un Arduino y un sencillo módulo ethernet o wifi podemos conectar a Internet sensores para informar, controlar motores o bombillas desde cualquier parte del mundo o mandar un SMS o email cada vez que se abra la puerta de casa.

Como afecta IoT a nuestro dia a dia: http://socialgeek.co/tecnologia/8-formas-que-the-internet-of-things-impactara-dia-dia

IoT en 5 minutos con Arduino: http://hackaday.com/2016/01/08/internet-of-things-in-five-minutes/

Aplicaciones de IoT: https://temboo.com/iot-applications

Temboo es una plataforma de IoT que nos permite conectar fácilmente mediante una API un Arduino con Internet, mostrar los datos recogidos e interactuar con ellos desde un navegador web.

Una visión del IoT aplicado a la industria es lo denominado como Industria 4.0 o Industria conectada o IIoT que deriva del concepto de M2M (machine to machine) que se refiere al intercambio de información o comunicación en formato de datos entre dos máquinas remotas sin necesidad de conexión a Internet sino que puede ser en una red privada y crear una industria inteligente donde todos los elementos están interconectados y comparten los datos.

Definiciones de wikipedia:

Diferencias entre IoT y M2M: https://www.pubnub.com/blog/2015-01-02-iot-vs-m2m-understanding-difference/

Telefónica y IoT: http://www.thinkingthings.telefonica.com/

El coche autónomo, en el que trabajan grupos como Google, BMW, Volvo o Tesla, es toda una proeza de la robótica.La conducción autónoma se basa en las comunicaciones máquina a máquina (M2M), por las que los vehículos pueden intercomunicarse con las señales, los semáforos y los otros automóviles. Todo esto también tiene mucho que ver con las smart cities.

Elementos que intervienen en el IoT

Explicación gráfica de los elementos necesarios en IoT: http://www.libelium.com/products/meshlium/wsn/

  • Qué quieres medir?
  • Cómo lo quieres conectar?
  • Qué quieres hacer con los datos?

Elementos en IoT:

  • Plataformas Software, para tratar los datos recogidos por nuestros sensores y almacenarlos. Pueden ser plataformas de terceros o plataformas propias desarrolladas por nosotros o simplemente guardar en BBDD propias. Por ejemplo: Carriots, Thingspeak, Temboo, Thinger, etc…
    Además todas estas plataformas SW que están en la nube, deben estar soportadas por un HW de servidores, unas BBDD de gran capacidad y una infraestructura segura que los hospede.
  • Servicios, son los servicios que ofrecen las plataformas como mostrar los datos recogidos, mandar avisos cuando se detecte un evento o la interconexión con otras plataformas o simplemente. Servicios ofrecidos por la plataforma carriots: https://www.carriots.com/que-es-carriots

A modo de resumen, estos son los elementos en el IoT

Sensor — MCU — Comunicación — Protocolo — Plataforma — Servicios

Uno de los retos del IoT es mandar datos de cualquier sensor a través de cualquier protocolo a cualquier plataforma de forma inalámbrica y usando la menor energía posible (baterías) y todo esto mediante una comunicación segura.

IoT con Arduino

Ahora vamos a conectar Arduino a Internet o a cualquier otro tipo de red, es este caso usaremos ethernet y WiFi.

Webserver con Ajax

Mediante Ajax podemos actualizar los datos de la web embebida en Arduino sin necesidad de cargar toda la web, sino solo mandando los datos actualizados, economizando los datos mandados a través de la red.

Ajax:

Ejemplo del webserver anterior que muestra los datos de las entradas analógicas pero con Ajax.

Código: https://github.com/jecrespo/Aprendiendo-Arduino-Proyectos/tree/master/Proyecto_9-Servidor_Web_%20Embebido/EthernetServer-Ajax

Ejemplo avanzado de regulador de encendido con ajax, ejercicio 42: https://github.com/jecrespo/Aprendiendo-Arduino/tree/master/Ejercicio42-Ajax

Grabar datos de Arduino en un Ordenador (datalogger)

Con Arduino conectado a una red, se pueden recoger los datos (datalogger) y mandarlos a un servidor (p.e. una Raspberry Pi) y guardarlos en una Base de Datos. Con estos datos almacenados podemos mostrarlos, analizarlos, etc…

Grabar Datos leídos por Arduino en la entrada analógica A0 y grabarlos en una BBDD dentro de una Raspberry Pi o de un servidor público.

Arduino llama a un servicio (p.e. en PHP) pasándole las variables que quiero almacenar y ese servicio se encarga de grabar en la BBDD que puede estar en el mismo servidor.

Métodos POST y GET de HTTP: http://www.w3schools.com/tags/ref_httpmethods.asp

Código: https://github.com/jecrespo/Aprendiendo-Arduino-Proyectos/tree/master/Proyecto_10-Grabar_Raspberry

BBDD: https://qvm602.aprendiendoarduino.com o IP Raspberry Pi

Mandar mensajes de Arduino y visualizarlos en tiempo real

Arduino solicita un nombre y un mensaje que escribimos en el puerto serie y lo manda a un servidor. Desde el servidor vemos los mensajes en tiempo real. Por ejemplo serviría para enviar alarmas a un sistema de monitorización cuando Arduino detecta un evento (pulsar un botón, abrir una puerta, etc…).

Visualizar los mensajes: http://www.aprendiendoarduino.com/servicios/ o IP Raspberry Pi

Código: https://github.com/jecrespo/Aprendiendo-Arduino-Proyectos/tree/master/Proyecto_10-Grabar_Mensajes

Uso de plataformas de IoT con Arduino

Podemos usar de forma gratuita diversas plataformas para conectar nuestro Arduino con ellas y usarlas para mostrar datos, responder a ciertos eventos, realizar acciones, etc…

Algunas plataformas existentes son:

Ejercicios IoT

Plataforma Aprendiendoarduino

Disponemos de una plataforma sencilla de IoT en http://www.aprendiendoarduino.com/servicios/

Desde ella podemos:

El código de arduino para usar cada uno de ellos es:

Todo el código de la plataforma y Arduino en: https://github.com/jecrespo/aprendiendoarduino-servicios

Conexión para enviar datos de temperatura:

Datasheet sonda temperatura: https://www.arduino.cc/en/uploads/Main/TemperatureSensor.pdf

Thingspeak

Mandar datos de temperatura a una plataforma pública como https://thingspeak.com/

Código: https://github.com/jecrespo/Aprendiendo-Arduino/tree/master/Ejercicio65-Thingspeak_DHCP

ESP8266

Hacer un sketch para ESP8266 que mande un mensaje de alarma o un SMS cuando se ponga a masa el GPIO2 a masa y mande la recuperación al volver a leer HIGH.

Proyecto – Grabar datos de temperatura (Datalogger)

Enunciado

Hacer un datalogger de los datos de temperatura leídos por un Arduino y grabarlos en una Raspberry Pi que tenga un servidor LAMP instalado. Se grabarán en una tabla de una BBDD MySQL los datos de temperatura que mande Arduino cada 5 segundos. También se grabarán en un servidor público cada 30 segundos, en este caso en www.aprendiendoarduino.com.

Este ejercicio consiste en programar un Arduino que manda datos a un servidor mediante request GET HTTP. Los datos que mandará Arduino son la temperatura leída por el sensor de temperatura cada 5 segundos y el número de arduino con el formato: “arduino=5&temperatura=21.8”. Estos datos son recogidos por un script php (el que es llamado por el HTTP request de Arduino) que se encarga de grabarlos en la base de datos correspondiente.

Usamos Push: Arduino se comunica con el servidor para mandarle los datos http://www.tweaking4all.com/hardware/arduino/arduino-ethernet-data-push/

Información y referencias usadas

Para poder usar una Raspberry Pi en este ejercicio, necesitamos instalar un servidor LAMP, tutoriales de como hacerlo:

También podemos instalar Postfix en Raspberry Pi como servidor SMTP para mandar correos desde nuestro Arduino al ocurrir un evento como por ejemplo superar un umbral de temperatura:

NOTAS:

  • En el ejemplo se usa una IP fija, pero se usará IPs dinámicas asignadas por DHCP.
  • La MAC de cada Arduino debe ser diferente, usaremos la MAC “0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0xFE, 0xYY”, donde YY es el número del kit de Arduino
  • En la llama a grabar datos en la línea “/grabaDatos.php?arduino=YY&temperatura=” donde YY es en número de kit de Arduino.
  • Poner la IP correcta de la Raspberry Pi

Código para DHCP:

#include <SPI.h>

#include <Ethernet.h>

byte mac[] = { 0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0xFE, 0xYY };

EthernetClient client;

void setup() {

 // start the serial library:

 Serial.begin(9600);

 // start the Ethernet connection:

 if (Ethernet.begin(mac) == 0) {

   Serial.println(“Failed to configure Ethernet using DHCP”);

   // no point in carrying on, so do nothing forevermore:

   for(;;)

     ;

 }

 // print your local IP address:

 Serial.println(Ethernet.localIP());

}

Github: https://github.com/jecrespo/Aprendiendo-Arduino/tree/master/Otros/DHCP_Arduino

Esquema de Conexión

Solución

BBDD pública: https://qvm602.aprendiendoarduino.com/

Gráficas: http://www.aprendiendoarduino.com/servicios/graficas.htm

Proyectos final de curso

Como final de curso, se propone realizar varios proyectos individualmente o en grupo.

Estación meteorológica

Hacer una estación meteorológica con una sonda de temperatura y la pantalla LCD. Hacer que lea continuamente la temperatura y la muestre por pantalla. Poner un botón que al pulsarlo la primera vez muestre por pantalla la máxima temperatura leída, al volver a pulsarlo muestre la temperatura mínima leída y al volver a pulsarlo muestre la temperatura actual. Para resetear los valores máximo y mínimo, pulsar durante 5 segundos el botón y muestre por pantalla “valores reseteados”.

Avanzado: Con el shield de ethernet conectarse a internet y mediante la API de http://openweathermap.org/ y obtener los datos de humedad y presion y mostrarlos por pantalla. Actualizar estos datos cada hora. También se pueden obtener los datos de la API de AEMET.

Información adicional:

Arranque y parada controlada de motor DC

Mover un motor DC de 9V usando un integrado L293D (Quadruple Half-H driver). Para controlar la velocidad del motor se usará un potenciómetro conectado al pin A0. Además se usarán dos botones, uno conectado al pin digital 4 para controlar el sentido de giro del motor y otro conectado al pin digital 5 que controlará el encendido y apagado del motor. Con cada pulsación encendemos y apagamos el motor o usamos una dirección de giro u otra con el otro botón.

Sobre este montaje, añadir una rampa de arranque y otra de parada cuando se detecte el encendido y apagado. También añadir una rampa de parada y arranque cuando se detecte un cambio de sentido. Añadir un botón de parada de emergencia, que al pulsarlo, se pare el motor inmediatamente.

Información adicional: https://github.com/jecrespo/Aprendiendo-Arduino/blob/master/Ejercicio21-MotorDC_2/Ejercicio21-MotorDC_2.ino

Grabar datos de temperatura en una Base de Datos (datalogger)

Datalogger de los datos de temperatura leídos por Arduino y enviados a una base de datos instalada en una Raspberry Pi. Se usará una RPi que tenga un servidor LAMP instalado y grabar en una tabla de una BBDD MySQL los datos de temperatura que mande Arduino cada 20 segundos.

Este ejercicio consiste en mandar datos a un servidor mediante requests POST HTTP con Arduino. Los datos que mandará Arduino son la temperatura leída por el sensor de temperatura cada 20 segundos y el post mandará el número de arduino y la temperatura: “id=5&temperatura=21.8”. Estos datos son recogidos por un script php (el que es llamado por el HTTP request de Arduino) que se encarga de grabarlos en la base de datos correspondiente.

Dos estrategias para guardar datos de Arduino en un servidor, pull y push:

Pull: Una aplicación en un ordenador o servidor pregunta a Arduino por los datos

Push: Arduino se comunica con el servidor para mandarle los datos

Posteriormente esos datos se podrán analizar, representar gráficamente o mostrar en una web de forma dinámica. Todos los Arduinos grabarán datos en la misma tabla y al mandar las temperaturas identificarán que arduino es, para luego poder diferenciar las temperaturas de cada uno de ellos.

Información adicional:

Para poder usar una Raspberry Pi en este ejercicio, necesitamos instalar un servidor LAMP, tutoriales de como hacerlo:

También podemos instalar Postfix en Raspberry Pi como servidor SMTP para mandar correos desde nuestro Arduino al ocurrir un evento como por ejemplo superar un umbral de temperatura:

Otras opciones:

Al igual que grabamos estos datos en una Raspberry Pi, podría hacerse en un servidor público que tengamos en un hosting compartido.

También podemos usar servicios en la nube como https://plot.ly/ que ya dispone de una API REST https://plot.ly/rest/ y una librería para Arduino https://github.com/plotly/arduino-api  

Mandar mensajes desde Arduino y visualizarlos en tiempo real

Crear un sistema para mandar mensajes en tiempo real a un servidor, podría simular un sistema de alertas de varios dispositivos remotos conectados a un servicio en la nube de visualización de alertas de dispositivos remotos.

Arduino solicita un nombre y un mensaje que escribimos en el puerto serie y lo manda a un servidor. Desde el servidor vemos los mensajes en tiempo real. Por ejemplo serviría para enviar alarmas a un sistema de monitorización cuando Arduino detecta un evento (pulsar un botón, abrir una puerta, etc…).

El servidor que recoge los mensajes está en www.aprendiendoarduino.com o el la IP de la Raspberry Pi instalada en el aula.

Visualizar los mensajes: http://www.aprendiendoarduino.com/servicios/ o IP Raspberry Pi.

mensajes

Más proyectos

Más proyectos con Arduino en: https://aprendiendoarduino.wordpress.com/2015/04/16/tema-5-taller-de-proyectos-con-arduino/