Jak postavit chytrou krabičku pro domácí mazlíčky s M5StickC Plus2

Co je M5StickC Plus2?

• Kompaktní design: S rozměry pouze 54mm × 54mm je snadno přenosný a integrovatelný do různých projektů.
• Vestavěný displej: Barevný TFT displej o velikosti 1,14 palce podporující více fontů a grafické zobrazení.
• Multifunkční senzory: Zahrnuje akcelerometr, gyroskop, senzory teploty a vlhkosti a další, vhodné pro různé aplikační scénáře.
• Vestavěný reproduktor: Podporuje přehrávání zvuku, ideální pro zvukovou zpětnou vazbu a alarmové funkce.
• Bohaté rozhraní: Podporuje GPIO, I2C, UART a další komunikační rozhraní, usnadňující rozšíření periferií.
• Na baterii: Integrovaná baterie podporuje dlouhodobý provoz, vhodná pro mobilní aplikace.

Tato sekce popisuje hardware a vytváří prostředí

1. Použitý hardware

2. Způsob připojení

Připojení M5StickC Plus 2 a PaHub:

Připojení PaHub a senzorů:

• Kanál 0 na PaHub je připojen k SCD40 CO2 senzoru.
• Kanál 1 na PaHub je připojen k MLX90614 Infračervenému teplotnímu senzoru.
• Kanál 2 na PaHub je připojen k PbHub.

PbHub a Obvodový Připojení：

• Kanál 0 na PbHub je připojen k světelnému senzoru.
• Kanál 2 na PbHub je připojen k modulu kamery (používá se pouze pro napájení).
• Kanál 3 na PbHub ovládá zvlhčovač přes relé.
• Kanál 4 na PbHub ovládá ohřívací podložku přes relé.
• Kanál 5 na PbHub ovládá UVA světlo přes relé.
• Kanál 1 na PbHub ovládá ventilátor přes relé (volitelné).

Nastavení softwaru

1. Softwarové prostředí

Rozvoj Prostředí：

Pro některé z knihoven používaných senzorem přejděte přímo na PIO Home -> Libraries -> Registry -> a vyhledejte klíčové slovo.

Požadované knihovny：

• M5GFX – Používá se pro zobrazení grafiky a textu, ovládání displeje M5Stack.
• M5Unified – Poskytuje jednotné API rozhraní pro snadnější ovládání zařízení M5Stack.
• IRremote – Pro přijímání a vysílání IR signálů pro komunikaci s jinými zařízeními.
• M5StickCPlus2 – Řídí desku M5StickC Plus2, spravuje inicializaci a provoz zařízení.
• Sensirion I2C SCD4x – Pro ovládání environmentálního senzoru SCD40 ke čtení teploty, vlhkosti a hladin CO2.
• ArduinoJson – Používá se pro zpracování a parsování JSON dat k nahrávání dat ze senzorů na cloudovou platformu.
• M5Unit-HUB a M5Unit-PbHub – Pro interakci s moduly PaHub a PbHub, rozšíření rozhraní I2C a GPIO a připojení dalších externích zařízení.
• TimerOne – Pro řízení časových intervalů, zajišťující pravidelný sběr dat ze senzorů.
• PubSubClient – Implementuje MQTT komunikaci pro výměnu dat s cloudovou platformou.
• Knihovna Adafruit MLX90614 – Používá se k ovládání infračerveného teplotního senzoru MLX90614 pro čtení spodní teploty krabičky pro domácí mazlíčky.

2. Struktura kódu

• Připojení WiFi： Připojuje se k síti přes WiFi, což umožňuje přístup k cloudové platformě pro odběr a publikaci dat.
• MQTT komunikace：Používá knihovnu PubSubClient k implementaci MQTT komunikace, nahrávání environmentálních dat na cloudovou platformu a přijímání pokynů z ní.
• Získávání dat ze senzoru: Každý senzor je pravidelně čten a data jsou nahrávána pomocí metody dotazování:

1. SCD40: Měří teplotu, vlhkost a koncentraci CO2.
2. MLX90614：Čte data ze snímače teploty (spodní teplota).

• Ovládání zařízení：Ovládá relé pro zapínání a vypínání zařízení, jako jsou vyhřívací podložky, zvlhčovače, UVA světla atd. Zařízení lze ovládat automaticky nebo ručně nastavením cílové teploty a vlhkosti.

3. IoT platforma a nahrávání dat

• Výběr platformy: Používáme Alibaba Cloud IoT k nahrávání dat a vzdálené správě zařízení.
• Připojení a spárování zařízení: Postupujte podle návodu k nastavení a spárujte své zařízení s cloudovou platformou.
• Nahrávání dat: Data ze senzorů jsou nahrávána pomocí protokolu MQTT ve formátu JSON.

// Parse the received JSON message
void callback(char* topic, byte* payload, unsigned int length)
{
  Serial.print("Message arrived [");
  Serial.print(topic);
  Serial.print("] ");

  // Convert the received payload to a string
  char msg[length + 1];
  for (unsigned int i = 0; i < length; i++) {
    msg[i] = (char)payload[i];
  }
  msg[length] = '\0'; // Null terminator for the string

  // Output the received message
  Serial.println(msg);

  // Parse the JSON data
  JsonDocument doc;  // Use JsonDocument to parse JSON
  DeserializationError error = deserializeJson(doc, msg);  // Parse the message into a JSON object

  // Check if parsing was successful
  if (error) {
    Serial.printf("deserializeJson() failed: ");
    Serial.println(error.f_str());
    return;  // Exit if parsing failed
  }

  // Get the temperature value and print it, correctly retrieving the target_temperature from the nested "params" field
  if (doc["params"]["target_temperature"].is()) {
    cilova_teplota = doc["params"]["target_temperature"];
    Serial.print("Přijatá cílová teplota: ");
    Serial.println(cílová_teplota);
  }
  // Get the humidity value and print it, correctly retrieving the target_humidity from the nested "params" field
  if (doc["params"]["target_humidity"].is()) {
    target_humidity = doc["params"]["target_humidity"];
    Serial.print("Přijatá cílová vlhkost: ");
    Serial.println(cílová_vlhkost);
  }
}

Poznámky a běžné problémy

1. Inicializace senzoru:

• Senzor CO2 SCD40 vyžaduje přibližně 6 sekund pro inicializaci, než jsou k dispozici přesná měření.
• Senzor MLX90614 vyžaduje, aby byla rychlost sběrnice I2C nastavena na 100 kHz, aby správně fungoval.

2. Konflikty zařízení:

• Ujistěte se, že I2C adresy modulů PaHub a PbHub jsou jedinečné, aby se předešlo konfliktům.
• Přiřaďte různé kanály pro senzory a periferie na PaHub, aby se předešlo rušení.

3. Ladění a Optimalizace:

• Upravte intervaly připojení zařízení a nahrávání dat, aby se zabránilo nadměrnému nahrávání dat a snížilo zatížení cloudové platformy.
• Pokud nejsou na cloudové platformě přijata data, zajistěte stabilní připojení zařízení a zkontrolujte nastavení MQTT.

Případy použití

Budoucí možnosti a rozšíření

1. Vodní prostředí pro domácí mazlíčky:

2. Funkce pro kutily a přizpůsobení:

3. Zdraví Monitorování:

4. Cloudová inteligence a automatizace:

Závěr