Cómo construir una caja para mascotas inteligente con M5StickC Plus2

¿Qué es M5StickC Plus2?

• Diseño Compacto: Midiendo solo 54mm × 54mm, es fácil de llevar e integrar en varios proyectos.
• Pantalla incorporada: Una pantalla TFT a color de 1.14 pulgadas que soporta múltiples fuentes y gráficos.
• Sensores Multifuncionales: Incluye un acelerómetro, giroscopio, sensores de temperatura y humedad, entre otros, adecuados para diversos escenarios de aplicación.
• Altavoz incorporado: Soporta la reproducción de audio, ideal para retroalimentación de sonido y funciones de alarma.
• Interfaces Ricas: Soporta GPIO, I2C, UART y otras interfaces de comunicación, facilitando la expansión de periféricos.
• Batería de Alimentación: La batería integrada soporta un funcionamiento a largo plazo, adecuada para aplicaciones móviles.

Esta sección describe el hardware y construye el entorno.

1. Hardware utilizado

2. Método de Conexión

Conexión M5StickC Plus 2 y PaHub:

Conexiones de PaHub y Sensores:

• El Canal 0 en el PaHub está conectado al SCD40 Sensor de CO2.
• El Canal 1 en el PaHub está conectado al Sensor de Temperatura Infrarrojo MLX90614.
• El Canal 2 en el PaHub está conectado a PbHub.

PbHub y Periférico Conexiones:

• El Canal 0 en el PbHub está conectado a un sensor de luz.
• El canal 2 en el PbHub está conectado al módulo de cámara (utilizado solo para alimentación).
• El Canal 3 en el PbHub controla el humidificador a través de un relé.
• El Canal 4 en el PbHub controla la almohadilla térmica a través de un relé.
• El Canal 5 en el PbHub controla la luz UVA a través de un relé.
• El Canal 1 en el PbHub controla el ventilador a través de un relé (opcional).

Configuración del software

1. Entorno de software

Desarrollo Ambiente：

Para algunas de las bibliotecas utilizadas por el sensor, ve directamente a PIO Home -> Libraries -> Registry -> y busca una palabra clave.

Bibliotecas requeridas:

• M5GFX – Utilizado para la visualización de gráficos y texto, controlando la pantalla M5Stack.
• M5Unified – Proporciona una interfaz de API unificada para un control más fácil de los dispositivos M5Stack.
• IRremote – Para recibir y transmitir señales IR para comunicarse con otros dispositivos.
• M5StickCPlus2 – Controla la placa M5StickC Plus2, gestionando la inicialización y operación del dispositivo.
• Sensirion I2C SCD4x – Para controlar el sensor ambiental SCD40 para leer la temperatura, la humedad y los niveles de CO2.
• ArduinoJson – Utilizado para procesar y analizar datos JSON para subir datos de sensores a la plataforma en la nube.
• M5Unit-HUB y M5Unit-PbHub – Para interactuar con los módulos PaHub y PbHub, expandiendo las interfaces I2C y GPIO, y conectando dispositivos externos adicionales.
• TimerOne – Para controlar intervalos de tiempo, asegurando la recolección regular de datos del sensor.
• PubSubClient – Implementa la comunicación MQTT para intercambiar datos con la plataforma en la nube.
• Biblioteca Adafruit MLX90614 – Utilizada para controlar el sensor de temperatura infrarrojo MLX90614 para leer la temperatura inferior de la caja para mascotas.

2. Estructura del código

• Conexión WiFi：Se conecta a la red a través de WiFi, lo que permite el acceso a la plataforma en la nube para la suscripción y publicación de datos.
• MQTT Comunicación：Utiliza la biblioteca PubSubClient para implementar la comunicación MQTT, subiendo datos ambientales a la plataforma en la nube y recibiendo instrucciones de ella.
• Recuperación de Datos del Sensor: Cada dato del sensor se lee periódicamente y se carga utilizando un método de sondeo:

1. SCD40: Lee la temperatura, la humedad y la concentración de CO2.
2. MLX90614: Lee los datos del sensor de temperatura (temperatura inferior).

• Control de Dispositivos：Controla relés para encender y apagar dispositivos, como almohadillas térmicas, humidificadores, luces UVA, etc. Los dispositivos se pueden controlar automáticamente o manualmente estableciendo la temperatura y la humedad objetivo.

3. Plataforma IoT y Carga de Datos

• Selección de Plataforma: Usamos Alibaba Cloud IoT para subir datos y gestionar dispositivos de forma remota.
• Conexión y Vinculación del Dispositivo: Sigue el tutorial de configuración para vincular tu dispositivo con la plataforma en la nube.
• Carga de Datos: Los datos del sensor se cargan a través del protocolo MQTT en formato 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()) {
    target_temperature = doc["params"]["target_temperature"];
    Serial.print("Temperatura objetivo recibida: ");
    Serial.println(target_temperature);
  }
  // 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("Recibido target_humidity: ");
    Serial.println(target_humidity);
  }
}

Notas y Problemas Comunes

1. Inicialización del sensor:

• El sensor de CO2 SCD40 requiere aproximadamente 6 segundos para la inicialización antes de que estén disponibles lecturas precisas.
• El sensor MLX90614 requiere que la velocidad del bus I2C se establezca en 100kHz para funcionar correctamente.

2. Conflictos de Dispositivos:

• Asegúrese de que las direcciones I2C para los módulos PaHub y PbHub sean únicas para evitar conflictos.
• Asigne diferentes canales para sensores y periféricos en PaHub para evitar interferencias.

3. Depuración y Mejoramiento:

• Ajuste la conexión del dispositivo y los intervalos de carga de datos para evitar cargas de datos excesivas y reducir la carga en la plataforma en la nube.
• Si no se reciben datos en la plataforma en la nube, asegúrese de que las conexiones de los dispositivos sean estables y verifique la configuración de MQTT.

Casos de uso

Posibilidades Futuras y Expansión

1. Entornos para Mascotas Acuáticas:

2. Características de bricolaje y personalización:

3. Salud Escucha:

4. Inteligencia en la Nube y Automatización:

Conclusión