Come costruire una Smart Pet Box con M5StickC Plus2

Che cos'è M5StickC Plus2?

• Design Compatto: Misurando solo 54mm × 54mm, è facile da trasportare e integrare in vari progetti.
• Display integrato: Un display a colori TFT da 1,14 pollici che supporta più caratteri e grafica.
• Sensoristica Multifunzionale: Include un accelerometro, un giroscopio, sensori di temperatura e umidità, tra gli altri, adatti a diversi scenari applicativi.
• Altoparlante integrato: Supporta la riproduzione audio, ideale per feedback sonori e funzioni di allerta.
• Interfacce Ricche: Supporta GPIO, I2C, UART e altre interfacce di comunicazione, facilitando l'espansione dei periferici.
• Alimentato a Batteria: La batteria integrata supporta un funzionamento a lungo termine, adatta per applicazioni mobili.

Questa sezione descrive l'hardware e costruisce l'ambiente

1. Hardware utilizzato

2. Metodo di Connessione

M5StickC Plus 2 e Connessione PaHub:

Collegamenti PaHub e Sensori:

• Il Canale 0 sul PaHub è collegato al SCD40 Sensore di CO2.
• Il Canale 1 su PaHub è collegato al MLX90614 Sensore di Temperatura Infrarosso.
• Il Canale 2 su PaHub è connesso a PbHub.

PbHub e Periferica Connessioni:

• Il Canale 0 sul PbHub è collegato a un sensore di luce.
• Il Canale 2 sul PbHub è collegato al modulo della fotocamera (utilizzato solo per l'alimentazione).
• Il Canale 3 su PbHub controlla il umidificatore tramite un relè.
• Il Canale 4 su PbHub controlla il cuscinetto riscaldante tramite un relè.
• Il Canale 5 su PbHub controlla la luce UVA tramite un relè.
• Il Canale 1 sul PbHub controlla il ventilatore tramite un relè (opzionale).

Configurazione del software

1. Ambiente software

Sviluppo Ambiente：

Per alcune delle librerie utilizzate dal sensore, vai direttamente a PIO Home -> Librerie -> Registro -> e cerca una parola chiave.

Librerie richieste:

• M5GFX – Utilizzato per la visualizzazione di grafica e testo, controllando il display M5Stack.
• M5Unified – Fornisce un'interfaccia API unificata per un controllo più semplice dei dispositivi M5Stack.
• IRremote – Per ricevere e trasmettere segnali IR per comunicare con altri dispositivi.
• M5StickCPlus2 – Controlla la scheda M5StickC Plus2, gestendo l'inizializzazione e il funzionamento del dispositivo.
• Sensirion I2C SCD4x – Per controllare il sensore ambientale SCD40 per leggere temperatura, umidità e livelli di CO2.
• ArduinoJson – Utilizzato per elaborare e analizzare i dati JSON per caricare i dati dei sensori sulla piattaforma cloud.
• M5Unit-HUB e M5Unit-PbHub – Per interagire con i moduli PaHub e PbHub, espandere le interfacce I2C e GPIO e collegare dispositivi esterni aggiuntivi.
• TimerOne – Per controllare gli intervalli di tempo, garantendo una regolare raccolta dei dati dei sensori.
• PubSubClient – Implementa la comunicazione MQTT per lo scambio di dati con la piattaforma cloud.
• Adafruit MLX90614 Library – Utilizzato per controllare il sensore di temperatura a infrarossi MLX90614 per leggere la temperatura inferiore della scatola per animali.

2. Struttura del codice

• Connessione WiFi：Si connette alla rete tramite WiFi, consentendo l'accesso alla piattaforma cloud per l'abbonamento e la pubblicazione dei dati.
• MQTT Comunicazione：Utilizza la libreria PubSubClient per implementare la comunicazione MQTT, caricando i dati ambientali sulla piattaforma cloud e ricevendo istruzioni da essa.
• Recupero Dati del Sensore: Ogni dato del sensore viene letto periodicamente e caricato utilizzando un metodo di polling:

1. SCD40: Legge temperatura, umidità e concentrazione di CO2.
2. MLX90614: Legge i dati del sensore di temperatura (temperatura inferiore).

• Controllo Dispositivo：Controlla i relè per accendere e spegnere i dispositivi, come cuscinetti riscaldanti, umidificatori, luci UVA, ecc. I dispositivi possono essere controllati automaticamente o manualmente impostando la temperatura e l'umidità target.

3. Piattaforma IoT e Caricamento Dati

• Selezione della Piattaforma: Utilizziamo Alibaba Cloud IoT per caricare dati e gestire dispositivi da remoto.
• Connessione e Associazione del Dispositivo: Segui il tutorial di configurazione per associare il tuo dispositivo alla piattaforma cloud.
• Caricamento Dati: I dati del sensore vengono caricati tramite il protocollo MQTT in 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 obiettivo ricevuta: ");
    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("Ricevuto target_humidity: ");
    Serial.println(target_humidity);
  }
}

Note e Problemi Comuni

1. Inizializzazione del sensore:

• Il sensore di CO2 SCD40 richiede circa 6 secondi per l'inizializzazione prima che siano disponibili letture accurate.
• Il sensore MLX90614 richiede che la velocità del bus I2C sia impostata a 100kHz per funzionare correttamente.

2. Conflitti di dispositivo:

• Assicurati che gli indirizzi I2C per i moduli PaHub e PbHub siano unici per evitare conflitti.
• Assegna canali diversi per sensori e periferiche su PaHub per evitare interferenze.

3. Debug e Ottimizzazione:

• Regola la connessione del dispositivo e gli intervalli di caricamento dei dati per evitare caricamenti eccessivi di dati e ridurre il carico sulla piattaforma cloud.
• Se i dati non vengono ricevuti sulla piattaforma cloud, assicurati che le connessioni dei dispositivi siano stabili e controlla le impostazioni MQTT.

Casi d'uso

Possibilità Future e Espansione

1. Ambienti per animali domestici acquatici:

2. Funzionalità DIY e personalizzazione:

3. Salute Monitoraggio:

4. Intelligenza Cloud e Automazione:

Conclusione