Termómetro conectado online

ESTADO: Verisón Inicial Miembros: User:Tumaku

Objetivo

Publicar online la temperatura de un térmometro a través de los servidores en la nube de electricImp, Carriots y Ducksboard

Motivación

Empezar a trabajar sobre un proyecto real con las muestras que electric imp ha donado a Makespace. Si se instala en el espacio, el proyecto permite consultar desde interner la temperatura real de Makespace Madrid

Antecedentes

Se asume que ya se ha creado una cuenta en electricImp y que se ha configurado el electricImp con los parámteros de la red WiFi a utilizar. Estos pasos se describen en Hola Mundo eImp

Métodos y técnicas utilizadas

En este proyecto seutilizan los siguientes componenetes o servicios:

Sensor de temperatura DHT11 [1]
Arduino Uno (o Pro Mini 5V)
Convertidor de nivel [2]
Dispositivo 'imp' de electricImp con cuenta gratuita y servicio en la nube [3]
Cuenta gratuita y servicio en la nube de carriots [4]
Cuenta gratuita y servicio en la nube de ducksboard [5]

Detalles

1er Paso: Leer la temperatura desde Arduino y enviarla al 'imp'

El sensor de temperatura DHT11 es muy sencillo de utilizar pero no es "compatible" con el HW del imp debido a su protocolo "propietario" para leer la temperatura y a su alimentación a 5V (el imp sólo funciona a 3.3V). En el propio foro de electricImp recomiendan utilizar un micro intermedio (arduino) para leer la temperatura y pasar esa lectura al imp a través de una conexión serie [6]

Para leer la temperatura del sensor DHT11 desde Arduino nos basamos en la librería y el skecth de Rob Tilliart en [7]. El enlace describe como instalar y utilizar la librería desde el IDE de Arduino.

Nota: La foto del sensor DHT11 en el enlace anterior muestra que tiene 4 PINes en su parte inferior. Sin embargo, el sensor montado sobre una pequeña place PCB vendido en DealeXtreme [8] sólo expone 3 PINes. La siguiente foto describe la función de cada uno de esots PINes:

El sketch de Arduino simplemente lee la temperatura del pin DHT11PIN (Digital pin 2 of the Arduino) y envía el valor leído por medio de una conexión serie (Pines 7 y 8 de Arduino: SoftwareSerial eImpSerial(7, 8)). Tras envíar el valor de temperatura, se manda un código especial (byte 0xFC) para indicar al otro extremo de la conexión serie (el 'imp') el final del envío.

Tras leer la temperatura y enviarla al 'imp' a través de la conexión serie, el arduino espera un minuto (60000 milisegundos) hasta la siguiente lectura.

A continuación se incluye el sketch de Arduino completo:

/* 
Simple sketch to read Temperature from DHT11 sensor
Written by Javier Montaner @tumaku_ for Makespace Madrid 
http://www.makespacemadrid.org

Based on YourDuino.com Example Software Sketch
DHT11 Humidity and Temperature Sensor test
Credits: Rob Tillaart
http://arduino-direct.com/sunshop/index.php?l=product_detail&p=162
terry@yourduino.com */

#include <dht11.h>
#include <SoftwareSerial.h>

dht11 DHT11;

#define DHT11PIN 2
SoftwareSerial eImpSerial(7, 8); // RX, TX

void setup()   
{
   Serial.begin(9600);
   eImpSerial.begin(9600);
   Serial.println("DHT11 TEST PROGRAM ");
   Serial.print("LIBRARY VERSION: ");
   Serial.println(DHT11LIB_VERSION);
   Serial.println();
}

void loop()  
{
   int chk = DHT11.read(DHT11PIN);
   Serial.print("Temperature (oC): ");
   Serial.println((float)DHT11.temperature, 2);
   eImpSerial.print((float)DHT11.temperature, 2);
   eImpSerial.write(0xFC);
   delay(60000);
}

2º Paso: Conectar Arduino e 'imp' a través del conversor de tensión

'imp' trabaja a 3.3V mientras que Arduino lo hace a 5V. No se pueden conectar directamente pues se corre el riesgo de quemar el 'imp' con el exceso de voltaje generado por Arduino. La solución es conectarlos a través de un convertidor de tensión intermedio. Se ha elegido el conversor de Sparkfun [9] pero se podría utilizar cualquier otro componente similar. En la web de Sparkfun hay un tutorial explicando como funciona este componente y en particular hay un ejemplo para una conexión serie entre Arduino y electricImp, exactamente nuestro objetivo [sección "Using the LLC for Serial" https://learn.sparkfun.com/tutorials/using-the-logic-level-converter/hookup-examples]. Realizar las conexiones tal como se indican en el dibujo [10] pero tener en cuenta que nuestro Arduino está utilizando los pines 7 y 8 para la conexión serie con el 'imp'. Los cables que salen de los pines 0/RX0 (verde) y 1/TX0 (amarillo) deberán salir de los pines 7 y 8.

Importante: La conexión serie del Arduino utiliza los pines 7 y 8 (no los pines 0 y 1)

3er Paso: Recepción de la temperatura por el 'imp' y subida a la nube de Carriots

En el proyecto Hola Mundo eImp ya se explicó que electricImp permite programar tanto una aplicación local en el dispositivo 'imp' como un "agente" en la nube en el servidor de electricImp. Esta doble posibilidad facilita la implementación de servicios en Internet y la vamos a utilizar para enviar al servidor de Carriots los datos de temperatura recibidos desde Arduino. Se recomienda repasar la sección "2º Paso: Cargar la aplicación Hola Mundo" del proyecto Hola Mundo eImp antes de seguir con este paso.

Hacer login en la página de electric imp para acceder al IDE
En el menú de navegación de la izquierda buscar el dispositivo 'imp' que estamos utilizando (puede que se encuentro dentro de la pestaña "New Devices" o dentro de la pestaña de alguno de los modelos que se hayan definido)
Pulsar sobre el icono de configuración a la derecha del dispositivo imp
Pulsar sobre la lista desplegable "Associated Model" y escribir el nombre del nuevo modelo que vamos a crear "Temperature Carriots". Pulsar "Save Changes"
El modelo "Temperature Carriots" aparecerá en el menú de navegación de la izquierda y pulsando sobre él se muetra el nombre de nuestro dispositivo. Directamente o pulsando sobre el nombre del dispositivo, la sección principal del IDE mostrará el editor de código donde vamos a codificar la aplicación
La aplicación utiliza código en el dispositivo y en el servidor. El código del servidor se incluiría en la caja llamada "Agent" y el código del dispositivo en "Device".

Copiar y pegar el siguente código en la caja "Device"

server.log("Device Started");
local s="";
local sSize=0;
arduino <- hardware.uart57;

function arduinoData() {
 local b = arduino.read();
 while(b != -1) {
   sSize++;
   if (sSize>10) {
      sSize=0;
      s="";
      server.log("reset string");
   }
   if (b == 0xFC) {
       server.log(s);
       agent.send("sendTemperature", s);
       sSize=0;
       s="";
   }
   else {s= s+b.tochar();}
   b = arduino.read();
 }
}

arduino.configure(9600, 8, PARITY_NONE, 1, NO_CTSRTS, arduinoData);

Copiar y pegar el siguente código en la caja "Agent"

const CARRIOTS_URL = "http://api.carriots.com/streams/";
const jsonStringA= "{\"protocol\":\"v1\",\"at\": \"now\",\"device\":\"your_device_id\",\"data\":{\"temp\":\"";
const jsonStringB="\"},\"checksum\":\"\"}";

function postTemperature(tempString) {
 local body = jsonStringA + tempString + jsonStringB;
 local request = http.post(CARRIOTS_URL, {"carriots.apiKey":"your_api_key"}, body);
 local resp = request.sendsync();
 server.log("HTTPResponse: " + resp.statuscode + " - " + resp.body + " " + tempString);
}

device.on("sendTemperature", postTemperature);

Pulsar el botón "Build and Run" en la parte superior del IDE. La aplicación se compilará y si hay errores se mostrarán en la consola. Si todo va bien, tras la compilación el servidor de electric imp cargará la aplicación en nuestro imp a través de internet y la conexión wifi (el imp debe estar encendido y conectado a la red wifi)
Una vez cargada la aplicación, el imp empezará a ejecutarlo y el LED parpadeará. Cada vez que cambié el estado del LED también aparecerá un mensaje en la caja Log del IDE

Explicación básica del código

electric imp utiliza un lenguaje de programación llamado Squirrel. Lo mejor para aprender es empezar a jugar con los ejemplos de código disponibles en la sección API Docs del Dev Center de electric Imp.

Un programa se ejecuta en modo secuencial empezando por la primera línea. Las funciones se definen precedidas por el keyword 'function'. Pueden colocarse en cualquier parte del código y no forman parte del flujo secuencial. Por ejemplo, en el programa "Hello world" se define la función "function blink()" para cambiar el estado del LED. Sin embargo, esta función sólo se ejecuta porque al final del código hay una línea que la llama:

blink();

Las variables se inicializan al principio. Se les puede asignar números, cadenas, PINes,... El programa "Hello world" define una variable para gestionar el PIN al que se conecta el LED y otra variable para definir su estado.

Todo el código se realiza en la función blink(). Básicamente cada vez que se llama a está función se cambia el estado del LED y se escribe el PIN en consecuencia. También se envía un mensaje al Log del servidor indicando el cambio de estado

server.log("Estado " + state);

Realizado esto, se le dice al imp que entre en modo sleep durante medio segundo y que cuando vuelva a despertarse ejecute de nuevo la función blink() para así generar el parpadeo del LED

imp.wakeup(0.5, blink);

Y ahora, ¿qué?

El siguiente paso será implementar un agente en el servidor. Hay un ejemplo en el tutorial Agents. Después es cuestión de trastear por los ejemplos en API Docs e ir aprendiendo sobre la marcha.

Con la ayuda de Hugo de electric imp creé un ejemplo para conectar un lector NFC a un imp y enviar la identidad de las tarjetas leídas al servidor. El código y una pequeña explicación están disponibles en github Podríamos crear un proyecto sobre esto para la gestión de la puerta o el acceso a las máquinas.

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