Wodoodporny czujnik temperatury DS18B20

Internetowy termometr

Marzec 22, 2014 945 Views

Witajcie ! O ile dobrze pamiętam, jakoś przed początkiem ostatniej sesji zimowej, w ramach prokastrynacji, i niechęci do nauki na egzaminy postanowiłem zrobić coś fajnego. Jak pewnie cześć z was widziała na moim fanpage facebookowym, padło na internetowy termometr. O ile skonstruowałem go i on faktycznie działał, o tyle zwój kabli przechodzących przez całe mieszkanie i walający się po moim pokoju wydawał się dość mocno nieestetyczny. Postanowiłem więc odczekać chwilę do momentu, aż będę mieć fundusze na jakieś urządzenie, które pozwoli mi połączyć go z routerem bez kabla biegnącego przez środek mieszkania. Akurat tak się szczęśliwie złożyło, że rodzice rezygnowali akurat z usługi telewizji w Neostradzie, a u nas w domu była ona spięta przez urządzenie, które w ofercie TP widniało wtedy pod nazwą “Live Plug”. Jak to w takich sytuacjach bywa, przechwyciłem nieużywany sprzęt i wykorzystałem go do swoich celów. Powstanie tego zacnego urządzenia zostało zainspirowane artykułem Jakuba Furmana, a wynik działania przekształceń można obserwować tutaj.

Lista potrzebnych rzeczy

Zacznijmy od tego co najważniejsze, czyli od listy rzeczy, która będzie nam potrzebna:

Płytka prototypowa Arduino (w moim przypadku model Uno R3)
Płytka stykowa
Czujnik temperatury DS18B20
Mikroprocesor (w moim przypadku ATmega model 328-PU)
Moduł Ethernet ENC28J60
Rezystor 4,7 k
Kawałek kabla trójżyłowego o małym przekroju (tak by móc wystawić czujnik na zewnątrz)
Goldpiny x 3
Stara taśma IDE (np. od stacji dyskietek), tak aby móc połączyć moduł Ethernet z Arduino/ Atmegą
Serwera www z obsługą: php, mysql, crontab

Większość tych rzeczy można kupić na przykład na allegro. Od siebie mogę tylko dorzucić uwagę, że warto wybrać czujnik temperatury,który będzie obudowany w kablu i wodoszczelny. Całość przedsięwzięcia (nie licząc arduino, kabelków do podłączenia i płytki stykowej) nie powinna przekroczyć 60zł.

Jeśli chodzi natomiast, o wyświetlanie naszej temperatury gdzieś na stronie www, należałoby jeszcze posiadać serwer do którego można podłączyć się przez ssh, z dostępem do crontab, oraz router, który będzie miał opcję współpracy z serwisem typu no-ip.org.

Schemat i podłączenie

Jeśli kupimy już wszystkie wymagane elementy, można zabrać się za ich podłączenie według tego schematu:

Następnie możemy przesłać na urządzenie kod, który umożliwi nam działanie termometra.

#include "etherShield.h"
#include "ETHER_28J60.h"
#include <OneWire.h>
#include <DallasTemperature.h>

#define ONE_WIRE_BUS 2
OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS);
DallasTemperature sensors(&oneWire);

float temp=-100, // wartość początkowa temperatury

unsigned long lastTempRequest = 0;
int delayInMillis = 0;

static uint8_t mac[6] = {0x54, 0x55, 0x58, 0x10, 0x00, 0x24}; // ustawiamy MAC adres
static uint8_t ip[4] = {192, 168, 1, 140};  // ustalamy adres IP pod jakim ma być dostępny program
static uint16_t port = 80;   

ETHER_28J60 e;

void setup()
{ 
  e.setup(mac, ip, port);

  sensors.begin();
  sensors.setWaitForConversion(false); // ustawiamy aby sensory pobierały wartości w tle, nie zawieszając programu
  sensors.setResolution(12); // ustalamy rozdzielczość pomiaru
  sensors.requestTemperatures(); // wysyłamy pierwsze żądanie odczytu temperatur

  delayInMillis = 750 / (1 << (12 - 12)); // wpisujemy czas po jakim żądanie temperatury będzie gotowe do odczytu
  lastTempRequest = millis(); // ustalamy aktualny czas jako czas ostatniego żądania temperatur
}

void loop()
{
  char* params;
  int et,et2;

  if (millis() - lastTempRequest >= delayInMillis) // czas jaki upłynął jest wystarczający aby wartości były gotowe
  {
    temp = sensors.getTempCByIndex(0); // pobranie wartości pierwszego termometru
    sensors.requestTemperatures(); // wysłanie kolejnego żądania temperatur
    delayInMillis = 750 / (1 << (12 - 12)); // wpisujemy czas po jakim żądanie temperatury będzie gotowe do odczytu
    lastTempRequest = millis(); // ustalamy aktualny czas jako czas ostatniego żądania temperatur
  }

  if (params = e.serviceRequest()) // obsługa połączenia przychodzącego
  {

    if(strcmp(params, "temp_out") == 0) { // żądanie typu http://192.168.1.140/temp_out
      et = temp*100; // wyświetlenie temperatury bez przecinków
      e.print(et); // wyplucie wyniku do klienta
    e.respond(); // wysłanie odpowiedzi }
  }
}
}

#include "etherShield.h"

#include "ETHER_28J60.h"

#include <OneWire.h>

#include <DallasTemperature.h>

#define ONE_WIRE_BUS 2

OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS);

DallasTemperature sensors(&oneWire);

float temp=-100, // wartość początkowa temperatury

unsigned long lastTempRequest = 0;

int delayInMillis = 0;

static uint8_t mac[6] = {0x54, 0x55, 0x58, 0x10, 0x00, 0x24}; // ustawiamy MAC adres

static uint8_t ip[4] = {192, 168, 1, 140}; // ustalamy adres IP pod jakim ma być dostępny program

static uint16_t port = 80;

ETHER_28J60 e;

void setup()

{

e.setup(mac, ip, port);

sensors.begin();

sensors.setWaitForConversion(false); // ustawiamy aby sensory pobierały wartości w tle, nie zawieszając programu

sensors.setResolution(12); // ustalamy rozdzielczość pomiaru

sensors.requestTemperatures(); // wysyłamy pierwsze żądanie odczytu temperatur

delayInMillis = 750 / (1 << (12 - 12)); // wpisujemy czas po jakim żądanie temperatury będzie gotowe do odczytu

lastTempRequest = millis(); // ustalamy aktualny czas jako czas ostatniego żądania temperatur

}

void loop()

{

char* params;

int et,et2;

if (millis() - lastTempRequest >= delayInMillis) // czas jaki upłynął jest wystarczający aby wartości były gotowe

{

temp = sensors.getTempCByIndex(0); // pobranie wartości pierwszego termometru

sensors.requestTemperatures(); // wysłanie kolejnego żądania temperatur

delayInMillis = 750 / (1 << (12 - 12)); // wpisujemy czas po jakim żądanie temperatury będzie gotowe do odczytu

lastTempRequest = millis(); // ustalamy aktualny czas jako czas ostatniego żądania temperatur

}

if (params = e.serviceRequest()) // obsługa połączenia przychodzącego

{

if(strcmp(params, "temp_out") == 0) { // żądanie typu http://192.168.1.140/temp_out

et = temp*100; // wyświetlenie temperatury bez przecinków

e.print(et); // wyplucie wyniku do klienta

e.respond(); // wysłanie odpowiedzi }

}

Szczególnie ważne są tutaj linijki 16 i 50, gdyż odpowiadają one za adres IP na którym będą widoczne odczytane dane. Zachęcam, aby ustawić go poza pulą serwera DHCP działającego na routerze. Jeśli wszystko działa, możemy przenieść kod na mikroprocesor, na przykład według tego poradnika:

Programowanie Atmega 328-PU

A następnie połączyć całość według schematu:

Właściwie na tą chwilę kończymy prace z częścią ‘namacalną’ naszego projektu. Wystarczy teraz wystawić czujnik za okno, podłączyć moduł pod router i sprawdzić,czy działa na adresie, który wcześniej wpisaliśmy w kod programu. Teraz czas na część 2, czyli udostępnianie wartości odczytanych z termometru w internecie.

Teraz,kiedy będziecie dobierać zasilanie, musicie wiedzieć, że moduł ethernet, według dokumentacji powinno się zasilać napięciem 3,3V. Ja takie zasilanie zastosowałem dla całego projektu, gdyż w przypadku zwiększenia napięcia moduł potrafi się grzać, zawieszać,czy w ogóle nie działać.

Po stronie serwera

Teraz musimy utworzyć sobie konto w serwisie no-ip.org i połączyć je ze swoim routerem (warto szukać opcji Dynamic DNS). Następnie logujemy się na serwer i tworzymy sobie nową bazę danych (logujemy się na nią poprzez polecenie mysql, alternatywnie można też zalogować się do bazy np. z poziomu phpMyAdmin) :

CREATE TABLE IF NOT EXISTS `tpr` (
  `time` int(20) unsigned NOT NULL,
  `temp` float NOT NULL,
  PRIMARY KEY (`time`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=latin1;

CREATE TABLE IF NOT EXISTS `tpr` (

`time` int(20) unsigned NOT NULL,

`temp` float NOT NULL,

PRIMARY KEY (`time`)

) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=latin1;

oraz skrypt, który będzie odpowiedzialny za pobieranie wartości i ich odświeżanie:

<?php 
// nawiazujemy polaczenie 
$connection = @mysql_connect('host', 'nazwa_bazy', 'hasło') 
// w przypadku niepowodznie wyświetlamy komunikat 
or die('Brak połączenia z serwerem MySQL.<br />Błąd: '.mysql_error()); 
// połączenie nawiązane ;-) 
echo "Udało się połączyć z serwerem!<br />"; 
// nawiązujemy połączenie z bazą danych 
$db = @mysql_select_db('nazwa_bazy', $connection) 
// w przypadku niepowodzenia wyświetlamy komunikat 
or die('Nie mogę połączyć się z bazą danych<br />Błąd: '.mysql_error()); 
// połączenie nawiązane ;-) 
echo "Udało się połączyć z bazą dancych!"; 

$tpr = file_get_contents('nasz adres z no-ip/temp_out')/100;
if(!$tpr) { die; }
if($tpr == -100) { die; }

$time = time();

 mysql_query("INSERT INTO `tpr` SET `time` = '{$time}', `temp` = '{$tpr}'");

// zamykamy połączenie 
mysql_close($connection); 

?>

<?php

// nawiazujemy polaczenie

$connection = @mysql_connect('host', 'nazwa_bazy', 'hasło')

// w przypadku niepowodznie wyświetlamy komunikat

or die('Brak połączenia z serwerem MySQL.<br />Błąd: '.mysql_error());

// połączenie nawiązane ;-)

echo "Udało się połączyć z serwerem!<br />";

// nawiązujemy połączenie z bazą danych

$db = @mysql_select_db('nazwa_bazy', $connection)

// w przypadku niepowodzenia wyświetlamy komunikat

or die('Nie mogę połączyć się z bazą danych<br />Błąd: '.mysql_error());

// połączenie nawiązane ;-)

echo "Udało się połączyć z bazą dancych!";

$tpr = file_get_contents('nasz adres z no-ip/temp_out')/100;

if(!$tpr) { die; }

if($tpr == -100) { die; }

$time = time();

mysql_query("INSERT INTO `tpr` SET `time` = '{$time}', `temp` = '{$tpr}'");

// zamykamy połączenie

mysql_close($connection);

Teraz modyfikujemy zmienne w linijkach 3,9 i 15 (wpisujemy adres hosta, nazwę bazy danych i hasło, oraz nasz adres, który wybraliśmy sobie w serwisie no-ip.org). Skrypt zapisujemy z rozszerzeniem .php, i dodajemy do crontab-a poleceniem:

 crontab -e

1	crontab -e

taką oto linijkę:

*/5 * * * * kompletna/sciezka/do/php kompletna/sciezka/do/cron.php

1	/5 * * * kompletna/sciezka/do/php kompletna/sciezka/do/cron.php

Na koniec potrzebujemy jeszcze tylko pliku index.php, który będzie odpowiedzialny za wyświetlenie wszystkich danych :

<?php
error_reporting(0);

mysql_connect('host','nazwabazy','haslo');
mysql_select_db('nazwabazy');

$last = mysql_query("SELECT * FROM `tpr` ORDER BY `time` DESC LIMIT 1");
$l = mysql_fetch_array($last);

$temper = $l['temp'];
$czas = $l['czas'];

?>
<html>
<head>
<title>Temperatura ;-)</title>
<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=utf-8" />
<META NAME="ROBOTS" CONTENT="NOINDEX, NOFOLLOW">
<link rel="stylesheet" type="text/css" href="http://fonts.googleapis.com/css?family=Open+Sans%3A300italic%2C400italic%2C600italic%2C300%2C400%2C600&subset=latin%2Clatin-ext&ver=3.8.1">
</head>
<style>
 body {
        font-family: 'Open Sans', italic;
       }
    </style>
<body>
<center>
<div>

<font size = "15" color="black">
<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;<?php echo 
$temper;?> °C</font></div>
<h2>Dane z własnego sensora, odświeżane co 5 minut</h2>&
<br>
<font size="1">(C) pawelwiejkut.net</font>
</center>
</body>

<?php

error_reporting(0);

mysql_connect('host','nazwabazy','haslo');

mysql_select_db('nazwabazy');

$last = mysql_query("SELECT * FROM `tpr` ORDER BY `time` DESC LIMIT 1");

$l = mysql_fetch_array($last);

$temper = $l['temp'];

$czas = $l['czas'];

<html>

<head>

<title>Temperatura ;-)</title>

</head>

<style>

body {

font-family: 'Open Sans', italic;

}

</style>

<body>

<div>

<br>        <?php echo

$temper;?> °C</font></div>

<h2>Dane z własnego sensora, odświeżane co 5 minut</h2>&

<br>

<font size="1">(C) pawelwiejkut.net</font>

</center>

</body>

Podsumowując

Jeśli wszystko poszło tak, jak trzeba powinniście mieć teraz przed oczami wynik działania z waszego termometru. Budowa takiego urządzenia nie jest faktycznie do końca prosta, dlatego jeśli coś wam nie poszło, czy jeśli ja gdzieś się pomyliłem – dajcie znać w komentarzach. Mnie osobiście podczas tworzenia artykułu zaciekawił brak wspracia przez fritzing dla części ENC28J60. Nigdzie w internecie nie mogłem jej znaleźć, dlatego też postanowiłem zrobić ją samemu (jest ona wyświetlana poprawnie tylko w opcji “breadboard”). Udostępniam ją do pobrania poniżej, tak samo jak i pliki źródłowe:

Ethernet ENC28j60 Fritzing Part Pliki źródłowe Artykuł bazowy

Dariusz Dawidowski

jestem pod wrażeniem tego projektu. U mnie zadziałał z małymi oporami ponieważ w linii :”float temp=-100, // wartość początkowa temperatury” powinien być średnik a nie przecinek. Robie podobny projekt ale bez serwera php wykorzystujc strone https://thingspeak.com .Efekt mojej strony testowej to http://www.dedik.hekko24.pl/sterowanie/ .Jesli chcesz podzielic sie doswiadczeniem i wiedza to odpisz derix_28@o2.pl

Paweł Wiejkut developer,logistyk i pseudo elektronik :)

Java Odata Tutorial part 3

Java Odata tutorial part 2

Java Odata tutorial part 1

Dobry sposób na ODate dla MySQL czy Postgres

Hacking dronów, czyli przejmij sobie bezzałogowca

Wykorzystanie klawisza ThinkVantage