IoT | Stromspielplatz

Bewässerung 8 – Solarbetriebener Bewässerungssensor

Solarbetriebene Sensoreinheit für ein automatisches Bewässerungssystem auf Basis ESP8266

Nachdem nun endlich alle Teile angekommen sind, konnte ich endlich meinen Bewässerungssensor fertigstellen. Als Basis dafür dient mein ESP8266 Breakout Board. Beim Löten sind mir einige Details aufgefallen (hauptsächlich fehlende Beschriftungen). Deshalb habe ich mein Design nochmal etwas umgebaut (siehe Github). Mit dem XCSOURCE FT232RL 3.3V 5.5V FTDI USB zu TTL Serielles Adaptermodul Arduino Mini Anschluss TE203 als Konverter entfällt übrigens das lästige Drücken des “PROG” Tasters sofern man den Lötjumper gesetzt hat. Für die Sensorik verwende ich dasselbe Kit das ich auch beim Prototypen verwendet habe: MTS1EU Greenhouse Sensor Kit Soil Hygrometer Module and DHT11 Temperature/Humidity Module for Arduino. Gewächshaus Pflazen .

Also Solarpanel setze ich ein kleine 5V/81mA Panel von Conrad ein. Durch den geringen Strom den das Panel liefert muß ich mir keine Gedanken wegen einer Überladung machen und komme mit einer einfachen Zener Diode (BZX85C3V9) als Überladungsschutz aus. Außerdem habe ich auf anraten auf einen PNP Transistor umgewechselt. Aus Layout Gründen haben sich ein paar Details an den Verwendeten GPIOs ergeben, die letztgültige Version vom Fritzing und vom Code findet ihr auf meiner Github Seite.

Das Endergebnis sieht dann so aus.

Bewässerung Teil 7 – ESP8266 Breakout Board

Beim Layouten meiner Leiterplatte für die Sensoreinheit wurde mir bewusst welchen Vorteil Aufsteckplatinen, so genannte “Breakout Boards”, haben. Sie sind nicht nur praktisch zum Entwickeln, sie haben auch den Vorteil das man sich über wiederkehrende Elemente (z.B. Pull-Up Widerstände) nicht den Kopf zerbrechen muss. Darüber hinaus machen sie das Layouten einfacher da sie praktisch zwei zusätzliche Lagen darstellen. Damit ist die Platine am Ende nicht nur schlanker sondern hat auch eine kleinere Grundfläche.

Eine wichtige Anforderung beim Design war die Größe. Die Größe ist nicht nur ihrer selbst wegen ein Thema, sie bestimmt auch den Preis für das Fertigen des Breakout Boards. Neben den Pull-Up Widerständen für CH_PD, GPIO_0, GPIO_2 und RESET sowie den obligatorischen Tastern zu GND an RESET und GPIO_0 (PROG) habe ich auch eine Steckleiste zum Aufstecken für meinen XCSOURCE FT232RL USB<->TTL eingeplant. Die Spannungsversorgung über den USB zu TTL Konverter kann über einen Jumper optional aktiviert oder deaktiviert werden. Außerdem habe ich Lötjumper für die Verbindung von CTS->REST und DTR->GPIO_0 eingeplant. Ich habe das zwar noch nicht versucht aber bei einigen erübrigt sich dadurch das manuelle Betätigen der Taster da der FTDI232 über die Pins den ESP in den Programmiermodus versetzt. Zu guter letzt habe ich auch einen Lötjumper für die Verbindung GPIO_16 zu RESET geplant sowie einen Kondensator zur Spannungsstabilisierung. Andere Boards wie das Huzzah verwenden hier einen Spannungswandler aber ich habe mit dem Elko gute Erfahrungen gemacht.

Meine Follower auf Twitter wissen dass ich mehrere Anläufe benötigt habe (besonderen Dank hier nochmal an @ccxx72, @i_grr, @bdcatalin und @tzapulica für die Hilfe) und dass Fritzing mich einiges an Nerven gekostet hat aber das Resultat könnt ihr auf meiner Github Seite downloaden: https://github.com/Stromspielplatz/misc/tree/master/ESP8266%20ESP-12%20Breakout

ESP8266-ESP12 Breakout Board Circuit Diagram

Bewegungsmessung mit RaspberryPI+PI CAM und MATLAB/SIMULINK

Vor ein paar Tagen habe ich bereits erwähnt dass mir die Idee mit den Netflix Socken gefällt. Mir geht es leider oft so dass ich am Tag danach Folge um Folge meiner Serie (zur Zeit schaue ich gerade “The Man in the High Castle, nach dem Buch von Philip K. Dick) durchzappe um die Stelle zu finden an der ich eingeschlafen bin, nur um nach ein paar Minuten drauf zu kommen, dass das doch nicht die richtige Stelle war. Also wären solche Netflix Socken ein echtes Gimmick für mich, wären da nicht einige Zweifel am Konzept.

Erstmal habe ich kein Problem mit kalten Füßen, im Gegenteil, meine Füße sind beim Fernsehen immer sehr warm also ziehe ich eher Socken aus als Socken an. Dann ist da der Punkt mit den Akkus. Ich will wirklich nicht noch irgendein Gadget haben das ich die ganze Zeit aufladen muss. Zu guter Letzt sehe ich Filme meist mit meiner Frau also würde ich sogar zwei Paar Socken benötigen. Und um ehrlich zu sein: Ich bin nicht mal Netflix Kunde denn meiner Meinung nach ist Amazon Prime in Verbindung mit einem Fire TV Stick die bessere Wahl 😉 . Also habe ich die Idee das ganze Video-basiert zu machen. Ich bin mir zwar nicht sicher ob das funktionieren wird, vermutlich hätte mein Samsung Fernseher das bereits wenn es einfach wäre, aber ich will die Flinte nicht voreilig ins Korn werfen und mache mal eine kleine Machbarkeitsstudie.

Alle Schlaf-Tracker arbeiten nach dem gleichen Prinzip: Sie messen Körperbewegungen. Die Tracker machen das mittels Beschleunigungssensoren, ich möchte das mit meinem Raspberry mit Raspberry PI Cam machen. Für die Programmierung werde ich MATLAB/SIMULINK verwenden. Im Grunde handelt es sich dabei mehr um eine Programmier-Plattform als um eine Programmiersprache. Was auch immer es ist, ich mag es und es ist meiner Meinung nach das ideale Werkzeug für Ingenieure. Mathworks verfolgt mit ihrer Software dabei einen gängigen Marketingansatz. Für Studenten sind die Lizenzen sehr billig, dafür sind sie für den kommerziellen Einsatz sehr teuer (wirklich sehr teuer). Seit ein paar Jahren bieten sie aber auch eine Home Edition für Bastler an. Eigentlich sollte ich dafür keine Werbung machen denn ich finde diese “Home Edition” immer noch sehr teuer, für das System und ein paar Toolboxen ist mal schnell mehr als 200€ los (Also echt wieso muss es teuer sein als die Studentenversion!?!). Aber nachdem ich das System von der Arbeit kenne und schätze und sie viele Plattformen wie Raspberry, Arduino, Lego Mindstorms u.v.m unterstützen, will ich das als ambitionierter Hobbyist unbedingt auszuprobieren.

Nachdem man der Installationsprozedur gefolgt ist muß man noch das Hardware Support Package für Raspberry installieren. Ein Wizard führt durch den Prozess und am Ende hat man eine SD Karte mit Raspbian und der MATLAB Runtime drauf. In meinem Fall konnte das Setup die Netzwerkeinstellungen auf dem RasPI nicht durchführen also habe ich kurzerhand Maus, Tastatur und Monitor angeschlossen und das manuell gemacht. Will man sein Programm dauerhaft ausführen und den Raspberry nicht nur als Messsystem für den PC nutzen muß man SIMULINK verwenden. Ich werde nicht genauer auf das Handling und die Programmiersprache eingehen. Auf dem Mathworks Webseite findet man haufenweise Tutorials und Beispiele und auch das Internet in mittlerweile voll davon. Damit die RaspberryPI Cam funktioniert muß man nach den Installation ein paar zusätzliche Schritte ausführen.

Das SIMULINK Modell selbst ist wirklich einfach. Man muß nur den Kamera Block mit “Sum of absolute metrics”, einmal direkt und einmal durch einen Delay Block, verbinden. Dann folgt eine Typ Konvertierung und ein UDP Send. Zusätzlich habe ich einen Video Viewer eingebunden damit ich die Kamera später auf meine Couch ausrichten kann. Zum Testen verwende ich einen fertigen Socket Server den ich aus dem Internet heruntergeladen habe.

Zur Datenaufzeichnung verwende ich meinen Server den ich auch für mein Bewässerungsprojekt verwende. Zum Speichern meiner Daten lege ich dazu Tabelle namens tblmotion an.

CREATE TABLE `tblmotion` (
  `dt` datetime(6) NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP(6),
  `motionvalue` double DEFAULT NULL,
  `byte0` int(11) DEFAULT NULL,
  `byte1` int(11) DEFAULT NULL,
  `byte2` int(11) DEFAULT NULL,
  `byte3` int(11) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`dt`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=latin1;

CREATE TABLE `tblmotion` (

`dt` datetime(6) NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP(6),

`motionvalue` double DEFAULT NULL,

`byte0` int(11) DEFAULT NULL,

`byte1` int(11) DEFAULT NULL,

`byte2` int(11) DEFAULT NULL,

`byte3` int(11) DEFAULT NULL,

PRIMARY KEY (`dt`)

) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=latin1;

Neben dem Bewegungsmesswert speichere ich auch noch die Bytes die mir SIMULINK schickt roh ab denn als ich das gemacht habe war es schon spät und ich war mir ehrlich gesagt nicht sicher ob die Umrechnung funktionieren würde. So hätte ich auch die Rohdaten gehabt und hätte die Umrechnung noch ausbessern können ohne mein Experiment zu wiederholen.

For die Programmierung des Socket Servers verwende ich mal wieder PHP. Um ein PHP Skript in der Shell direkt ausführen zu können benötigt man das Packet PHP-CLI.

<?php
    $servername = "server";
    $username = "user";
    $password = "password";
    $dbname = "templogg";
    $conn = new mysqli($servername, $username, $password, $dbname);
    $socket = socket_create(AF_INET, SOCK_DGRAM, SOL_UDP);
    if (!$socket) die('Unable to create socket');
    if (!socket_bind($socket, '10.0.0.3', 10004)) die('Unable to bind socket');
     $data = '';
    echo 'reading.';
    while(true) {
        $data = @socket_read($socket, 15);
        $val=strval((ord($data[0])*1)+  (ord($data[1])*256) + (ord($data[2])*65536) + (ord($data[3])*16777216));
        echo $val."\r\n";
        $sql = "INSERT INTO tblmotion (motionvalue, byte0, byte1, byte2, byte3) VALUES (".$val.",".ord($data[0]).",".ord($data[1]).",".ord($data[2]).",".ord($data[3]).")";
        $conn->query($sql);
    }
    $conn->close();
    socket_close($socket);
?>

<?php

$servername = "server";

$username = "user";

$password = "password";

$dbname = "templogg";

$conn = new mysqli($servername, $username, $password, $dbname);

$socket = socket_create(AF_INET, SOCK_DGRAM, SOL_UDP);

if (!$socket) die('Unable to create socket');

if (!socket_bind($socket, '10.0.0.3', 10004)) die('Unable to bind socket');

$data = '';

echo 'reading.';

while(true) {

$data = @socket_read($socket, 15);

$val=strval((ord($data[0])*1)+ (ord($data[1])*256) + (ord($data[2])*65536) + (ord($data[3])*16777216));

echo $val."\r\n";

$sql = "INSERT INTO tblmotion (motionvalue, byte0, byte1, byte2, byte3) VALUES (".$val.",".ord($data[0]).",".ord($data[1]).",".ord($data[2]).",".ord($data[3]).")";

$conn->query($sql);

}

$conn->close();

socket_close($socket);

Nach einem genüßlichen “Fernschläfchen” kann ich die Datenanalyse angehen. Dazu verwende ich auch MATLAB. Da ich die 30€ für die Database Toolbox gespart habe, exportiere ich meine Query einfach in eine CSV Datei und importiere diese in MATLAB. Da ich stolzer Besitzer eines Garmin Vivosmart bin, weiß ich auch dass ich irgendwann gegen eins eingeschlafen bin und tatsächlich ist um diese Zeit auch ein leichter Trend in den Daten zu erkennen.

Zur besseren Analyse mache ich ein bißchen Statistik. Ich bilde mir Standardabweichung, Mittelwert und Varianz für verschiedene Zeitperioden (1min, 5min, 10min, 20min) mittels SQL Abfragen, importiere das in MATLAB und plotte die Trends.

%% Analyzing Motion Data - Electric Playground
%% Initialize
clear;
clc;
%% Data Import
% Raw Data
filename = 'C:\Temp\Bewegungstest.csv';
delimiter = ',';
startRow = 2;
formatSpec = '%{yyyy-MM-dd HH:mm:ss}D%f%f%f%f%f%[^\n\r]';
fileID = fopen(filename,'r');
dataArray = textscan(fileID, formatSpec, 'Delimiter', delimiter, 'EmptyValue' ,NaN,'HeaderLines' ,startRow-1, 'ReturnOnError', false);
fclose(fileID);
dt = dataArray{:, 1};
motionvalue = dataArray{:, 2};
byte0 = dataArray{:, 3};
byte1 = dataArray{:, 4};
byte2 = dataArray{:, 5};
byte3 = dataArray{:, 6};
clearvars filename delimiter startRow formatSpec fileID dataArray ans;

% Aggregated Data 1 min
filename = 'C:\Temp\Bewegungstest_agg1min.csv';
delimiter = ',';
startRow = 2;
formatSpec = '%{yyyy-MM-dd HH:mm:ss}D%f%f%f%f%[^\n\r]';
fileID = fopen(filename,'r');
dataArray = textscan(fileID, formatSpec, 'Delimiter', delimiter, 'HeaderLines' ,startRow-1, 'ReturnOnError', false);
fclose(fileID);
dt1min = dataArray{:, 1};
avg_motion1min = dataArray{:, 2};
std_motion1min = dataArray{:, 3};
var_motion1min = dataArray{:, 4};
clearvars filename delimiter startRow formatSpec fileID dataArray ans;

% Aggregated Data 5 min
filename = 'C:\Temp\Bewegungstest_agg5min.csv';
delimiter = ',';
startRow = 2;
formatSpec = '%{yyyy-MM-dd HH:mm:ss}D%f%f%f%f%[^\n\r]';
fileID = fopen(filename,'r');
dataArray = textscan(fileID, formatSpec, 'Delimiter', delimiter, 'HeaderLines' ,startRow-1, 'ReturnOnError', false);
fclose(fileID);
dt5min = dataArray{:, 1};
avg_motion5min = dataArray{:, 2};
std_motion5min = dataArray{:, 3};
var_motion5min = dataArray{:, 4};
clearvars filename delimiter startRow formatSpec fileID dataArray ans;

% Aggregated Data 10 min
filename = 'C:\Temp\Bewegungstest_agg10min.csv';
delimiter = ',';
startRow = 2;
formatSpec = '%{yyyy-MM-dd HH:mm:ss}D%f%f%f%f%[^\n\r]';
fileID = fopen(filename,'r');
dataArray = textscan(fileID, formatSpec, 'Delimiter', delimiter, 'HeaderLines' ,startRow-1, 'ReturnOnError', false);
fclose(fileID);
dt10min = dataArray{:, 1};
avg_motion10min = dataArray{:, 2};
std_motion10min = dataArray{:, 3};
var_motion10min = dataArray{:, 4};
clearvars filename delimiter startRow formatSpec fileID dataArray ans;
% Aggregated Data 20 min
filename = 'C:\Temp\Bewegungstest_agg20min.csv';
delimiter = ',';
startRow = 2;
formatSpec = '%{yyyy-MM-dd HH:mm:ss}D%f%f%f%f%[^\n\r]';
fileID = fopen(filename,'r');
dataArray = textscan(fileID, formatSpec, 'Delimiter', delimiter, 'HeaderLines' ,startRow-1, 'ReturnOnError', false);
fclose(fileID);
dt20min = dataArray{:, 1};
avg_motion20min = dataArray{:, 2};
std_motion20min = dataArray{:, 3};
var_motion20min = dataArray{:, 4};
clearvars filename delimiter startRow formatSpec fileID dataArray ans;

%% plot data

subplot(3,1,1);
plot(dt1min,avg_motion1min,dt5min,avg_motion5min,dt10min,avg_motion10min,dt20min,avg_motion20min);
title('Average');
ylim([5.5E5, 7E5]);

subplot(3,1,2);
plot(dt1min,std_motion1min,dt5min,std_motion5min,dt10min,std_motion10min,dt20min,std_motion20min);
title('Standard Deviation');
ylim([0, 1E5]);

subplot(3,1,3);
plot(dt1min,var_motion1min,dt5min,var_motion5min,dt10min,var_motion10min,dt20min,var_motion20min);
title ('Variance');
ylim([0, 1E10]);

100

101

%% Analyzing Motion Data - Electric Playground

%% Initialize

clear;

clc;

%% Data Import

% Raw Data

filename = 'C:\Temp\Bewegungstest.csv';

delimiter = ',';

startRow = 2;

formatSpec = '%{yyyy-MM-dd HH:mm:ss}D%f%f%f%f%f%[^\n\r]';

fileID = fopen(filename,'r');

dataArray = textscan(fileID, formatSpec, 'Delimiter', delimiter, 'EmptyValue' ,NaN,'HeaderLines' ,startRow-1, 'ReturnOnError', false);

fclose(fileID);

dt = dataArray{:, 1};

motionvalue = dataArray{:, 2};

byte0 = dataArray{:, 3};

byte1 = dataArray{:, 4};

byte2 = dataArray{:, 5};

byte3 = dataArray{:, 6};

clearvars filename delimiter startRow formatSpec fileID dataArray ans;

% Aggregated Data 1 min

filename = 'C:\Temp\Bewegungstest_agg1min.csv';

delimiter = ',';

startRow = 2;

formatSpec = '%{yyyy-MM-dd HH:mm:ss}D%f%f%f%f%[^\n\r]';

fileID = fopen(filename,'r');

dataArray = textscan(fileID, formatSpec, 'Delimiter', delimiter, 'HeaderLines' ,startRow-1, 'ReturnOnError', false);

fclose(fileID);

dt1min = dataArray{:, 1};

avg_motion1min = dataArray{:, 2};

std_motion1min = dataArray{:, 3};

var_motion1min = dataArray{:, 4};

clearvars filename delimiter startRow formatSpec fileID dataArray ans;

% Aggregated Data 5 min

filename = 'C:\Temp\Bewegungstest_agg5min.csv';

delimiter = ',';

startRow = 2;

formatSpec = '%{yyyy-MM-dd HH:mm:ss}D%f%f%f%f%[^\n\r]';

fileID = fopen(filename,'r');

dataArray = textscan(fileID, formatSpec, 'Delimiter', delimiter, 'HeaderLines' ,startRow-1, 'ReturnOnError', false);

fclose(fileID);

dt5min = dataArray{:, 1};

avg_motion5min = dataArray{:, 2};

std_motion5min = dataArray{:, 3};

var_motion5min = dataArray{:, 4};

clearvars filename delimiter startRow formatSpec fileID dataArray ans;

% Aggregated Data 10 min

filename = 'C:\Temp\Bewegungstest_agg10min.csv';

delimiter = ',';

startRow = 2;

formatSpec = '%{yyyy-MM-dd HH:mm:ss}D%f%f%f%f%[^\n\r]';

fileID = fopen(filename,'r');

dataArray = textscan(fileID, formatSpec, 'Delimiter', delimiter, 'HeaderLines' ,startRow-1, 'ReturnOnError', false);

fclose(fileID);

dt10min = dataArray{:, 1};

avg_motion10min = dataArray{:, 2};

std_motion10min = dataArray{:, 3};

var_motion10min = dataArray{:, 4};

clearvars filename delimiter startRow formatSpec fileID dataArray ans;

% Aggregated Data 20 min

filename = 'C:\Temp\Bewegungstest_agg20min.csv';

delimiter = ',';

startRow = 2;

formatSpec = '%{yyyy-MM-dd HH:mm:ss}D%f%f%f%f%[^\n\r]';

fileID = fopen(filename,'r');

dataArray = textscan(fileID, formatSpec, 'Delimiter', delimiter, 'HeaderLines' ,startRow-1, 'ReturnOnError', false);

fclose(fileID);

dt20min = dataArray{:, 1};

avg_motion20min = dataArray{:, 2};

std_motion20min = dataArray{:, 3};

var_motion20min = dataArray{:, 4};

clearvars filename delimiter startRow formatSpec fileID dataArray ans;

%% plot data

subplot(3,1,1);

plot(dt1min,avg_motion1min,dt5min,avg_motion5min,dt10min,avg_motion10min,dt20min,avg_motion20min);

title('Average');

ylim([5.5E5, 7E5]);

subplot(3,1,2);

plot(dt1min,std_motion1min,dt5min,std_motion5min,dt10min,std_motion10min,dt20min,std_motion20min);

title('Standard Deviation');

ylim([0, 1E5]);

subplot(3,1,3);

plot(dt1min,var_motion1min,dt5min,var_motion5min,dt10min,var_motion10min,dt20min,var_motion20min);

title ('Variance');

ylim([0, 1E10]);

Das Ergebnis stimmt mich zuversichtlich.

Die Daten zeigen eine deutliche Änderung in der Zeit zwischen 00:30 und 01:00. Jetzt liegt es also daran einen verlässlichen Algorithmus zu finden. Ich denke ich werde mir demnächst man die Neuronal Network Toolbox herunterladen und damit ein bißchen spielen.

Wenn ihr wissen wollt wie es weiter geht dann bleibt dran!

Bewässerung – Teil 2: Datenaufzeichnung

Die “Kommandozentrale” bildet ein Raspberry PI 2. Ihr braucht dazu noch eine Speicherkarte, eine Stromversorgung (ich versorge den PI mittels USB von meinem Access Point) und eventuell einen WLAN Stick. Auf alle Fälle empfehle ich euch ein einfaches Gehäuse wie z.B. das hier.

Zuerst muß für den Raspberry ein Betriebssystem (Raspbian) installiert werden. Images und Anleitungen findet ihr hier. Wie man im Arduino Projekt schon sehen kann, sende ich meine Daten an einen Webserver. Einen einfachen Socket-Server zu schreiben wäre zwar eine leichtgewichtigere Lösung aber man stellt es sich viel einfacher vor einen Dienst zu machen der wirklich 24/7 stabil, robust und zuverlässlich läuft. Deshalb setze ich gerne auch vernünftige Middleware auf. Für Datenaufzeichnung ist die Kombination aus Apache Webserver, PHP und MySQL (LAMP) ideal. Für die Installation gibt es massenweise Tutorials, ich habe dieses hier verwendet. Anstatt des “echten” MySQL verwende ich allerdings den OpenSource Nachfolger MariaDB. Dazu verwendet ihr einfach statt

apt-get install apache2 apache2-utils php5 libapache2-mod-php5 php5-mysql mysql-server mysql-client phpmyadmin -y

diesen Befehl

apt-get install apache2 apache2-utils php5 libapache2-mod-php5 php5-mysql mariadb-server mysql-client phpmyadmin -y

Da MariaDB umfassend zu MySQL kompatibel ist, können alle weiteren Tools die bei MySQL funktionieren auch bei MariaDB verwendet werden.

Für das weitere Arbeiten installiere ich noch einen Samba Server, eine Anleitung gibt’s hier. Da ich mit Windows auf meinem Entwicklungsrechner arbeite kann ich so einfach das wwwroot meines RasPIs als Netzlaufwerk einrichten und kann darin entwickeln, ohne den mühsamen Umweg über FTP. Für die Entwicklung in MariaDB könnt ihr entweder das installierte phpmyadmin verwenden oder ihr installiere auf eurem Entwicklungsrechner die MySQL Workbench. Diese bringt zwar eine Warnmeldung wenn man sich zu einem MariaDB Server verbindet, funktioniert aber tadellos. Welche Variante ihr verwendet ist geschmackssache, ich selber bevorzuge lieber die Workbench Variante da ich es gewohnt bin mit einer DB Entwicklungsumgebung zu arbeiten und mir das phpmyadmin deshalb etwas ungewohnt daherkommt.

Wenn ihr den Raspberry aufgesetzt habt und eure Entwicklungstools beisammen habt könnt ihr in der Datenbank eine Datenbank erzeugen. Ich nenne meine Datenbank einfach “templogg”

CREATE DATABASE `templogg` /*!40100 DEFAULT CHARACTER SET latin1 */;

1	CREATE DATABASE `templogg` /!40100 DEFAULT CHARACTER SET latin1 /;

Und dann erzeugen wir noch eine Tabelle namens “tbllogging”

CREATE TABLE `tbllogging` (
  `dt` datetime NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP,
  `temp` double DEFAULT NULL,
  `humidity` double DEFAULT NULL,
  `soil` double DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`dt`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=latin1;

CREATE TABLE `tbllogging` (

`dt` datetime NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP,

`temp` double DEFAULT NULL,

`humidity` double DEFAULT NULL,

`soil` double DEFAULT NULL,

PRIMARY KEY (`dt`)

) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=latin1;

Diese hat eine Spalte namens “dt” vom Typ datetime und ist mein Primärschlüssel. Meine weiteren Spalten heißen “temp”, “humidity” und “soil”, vom Datentyp double. Diese werden meine Meßwerte aufnehmen.

Wie man in meinem Arduino Code sehen kann benötige ich zum Eintragen der Werte noch ein PHP Script namens “newrecord.php”, das ich der Einfachheit halber direkt ins wwwroot lege.

<?php
$servername = "raspberryIP";
$username = "root";
$password = "password";
$dbname = "templogg";

echo 'Temp: ' . htmlspecialchars($_GET["temp"]) . "!\r\n";
echo 'Humidity: ' . htmlspecialchars($_GET["humidity"]) . "!\r\n";
echo 'Soil: ' . htmlspecialchars($_GET["soil"]) . "!\r\n";

// Create connection
$conn = new mysqli($servername, $username, $password, $dbname);
// Check connection
if ($conn->connect_error) {
    die("Connection failed: " . $conn->connect_error);
}

$sql = "INSERT INTO tbllogging (temp, humidity, soil)
VALUES (".$_GET["temp"].", ".$_GET["humidity"].",".$_GET["soil"].")";
//echo $sql;
if ($conn->query($sql) === TRUE) {
    echo "New record created successfully";
} else {
    echo "Error: " . $sql . "
" . $conn->error;
}

$conn->close();
?>

<?php

$servername = "raspberryIP";

$username = "root";

$password = "password";

$dbname = "templogg";

echo 'Temp: ' . htmlspecialchars($_GET["temp"]) . "!\r\n";

echo 'Humidity: ' . htmlspecialchars($_GET["humidity"]) . "!\r\n";

echo 'Soil: ' . htmlspecialchars($_GET["soil"]) . "!\r\n";

// Create connection

$conn = new mysqli($servername, $username, $password, $dbname);

// Check connection

if ($conn->connect_error) {

die("Connection failed: " . $conn->connect_error);

}

$sql = "INSERT INTO tbllogging (temp, humidity, soil)

VALUES (".$_GET["temp"].", ".$_GET["humidity"].",".$_GET["soil"].")";

//echo $sql;

if ($conn->query($sql) === TRUE) {

echo "New record created successfully";

} else {

echo "Error: " . $sql . "

" . $conn->error;

}

$conn->close();

Damit das Script läuft muss auf dem Arduino in der php.ini die Extension für mysql Zugrif aktiviert sein.

Wie zuvor erwähnt, ist die mysqli-Erweiterung nicht standardmäßig aktiviert, daher muss die php_mysqli.dll-DLL in der php.ini aktiviert werden. Um dies zu tun, müssen Sie die php.ini-Datei finden (typischerweise liegt diese unter c:\php) und überprüfen, dass das Kommentarzeichen (ein Semikolon) vom Anfang der Zeile extension=php_mysqli.dll in der Sektion [PHP_MYSQLI] entfernt wurde.- http://php.net/manual/de/mysqli.installation.php

So, wenn das geschafft ist teste ich ob da Script funktioniert und rufe dazu die URL in einem beliebigen Browser mit Testparameter auf um Daten einzutragen.

http://raspberryip/newrecord.php?temp=33.00&humidity=44.00&soil=55.00

Danach könnt ihr prüfen ob die Daten richtig eingetragen wurden.

SELECT * FROM tbllogging;

1	SELECT * FROM tbllogging;

Nachdem es bei mir funktioniert hat lösche ich die Daten danach aus der Datenbank

DELETE FROM tbllogging;

1	DELETE FROM tbllogging;

Jetzt starte ich meinen Arduino und überprüfe ob auch diese seine Daten richtig einträgt und nachdem auch das funktioniert darf er erstmal ein paar Tage die Daten einer Zimmerpflanze aufzeichnen um zu sehen ob alles gut funktioniert.

Und damit es nicht langweilig wird werde ich in der Zwischenzeit eine Webseite machen um mir die Aufgezeichneten Daten anzeigen zu lassen ohne jedes Mal auf die Datenbank zu gehen

Bewässerung – Teil 1: Ein Prototyp

Als ersten Schritt werde ich einen Prototypen bauen. Normalerweise baut man einen Prototyp ja auf einem Steckbrett . Ich möchte den Prototypen aber ein paar Wochen ausprobieren damit ich sehe wie viel Energie er braucht und wie sich die Messungen verhalten. Deswegen mache ich meinen Prototypen auf einer Lochraster Platine. Außerdem werde ich auf meinem Arduino eine Datenaufzeichnung in einer Datenbank einrichten und eine kleine Webvisualisierung dazu erstellen.

Meine Einkaufsliste dazu:

Zusätzlich noch:

eine Lochraster Platine
3 Stk. 10k Widerstände (oder höherohmig, es müssen nur drei gleiche sein)
1 Stk Elektrolytkondesator (> 500 uF)
1 Stk. Transistor (z.B. BC547C)
1 Stk 3,3K Widerstand
eine Steckerleiste (2 pins)
einen Jumper
und einen Lötkolben.

Ich weiß, über Lötkolben wird viel fachgesimpelt aber mir persönlich reicht eine 22€ Lötstation. Außerdem ist dabei eine recht gute Entlötpumpe dabei und so ein Gerät empfehle ich auch dringend jedem Anfänger. Überschüssiges Geld ist am besten in vernünftigem Lötzinn angelegt. Für die Stromversorgung verwende ich eine USB Powerbank die ich als Werbegeschenk erhalten habe. Man bekommt die zur Zeit eh überall geschenkt, ansonsten erhält man sie auch für unter 10 € im Netz (z.B. hier).

Ich vermeide bei Prototypen stets die Bauteile direkt einzulöten. Deswegen verwende ich gerne Steckerleisten. Diese haben zwar den Nachteil dass man etwas vorsichtig mit dem Aufbau umgehen muß aber dafür kann ich einfach Bauteile für Versuche einfach raus nehmen ohne gleich zum Lötkolben greifen zu müssen.

Das der ESP8266 nur 3,3V verträgt verwende ich den USB zu TTL Konverter auch gleich als Spannungswandler. Dazu muß nur der Jumper auf dem Board auf 3,3 V gesteckt werden. Zum Energiesparen werde ich den ESP in den Deep-Sleep-Modus versetzen. Damit die beiden Sensoren derweilen keinen Strom verbrauchen schalte ich sie über einen Ausgang und einen Transistor weg. Der ESP benötigt bei Verbindungsaufbau zum WLAN relativ viel Strom, deshalb muß parallel zur Versorgung ein Elektrolytkondensator geschaltet werden. Es ist keine Raketenwissenschaft diesen auszulegen, er sollte irgendwas zwischen 400uF und 2200uF bei 6-10V haben. Für das Programmieren muß der CH_PD Pin auf GND gezogen werden. Manche empfehlen dafür einen Taster, ich bevorzuge eine kleine Steckerleiste und einen Jumper.

In der ESP8266 Dokumentation ist beschrieben, dass zum Aufwachen aus dem Deep-Sleep der PIN16 mit CH_PD verbunden sein muß. Leider hat das bei meinem ESP nicht funktioniert. Deshalb verwende ich den RESET für den Wakeup. Ich kann dadurch zwar ein paar Optionen des Deep-Sleep nicht verwenden aber für den Prototypen ist mir das egal.

Es bedarf etwas an Tüftelei die Bauelemente auf der Platine sinnvoll zu platzieren, ich habe versucht Platz zu sparen, vor allem weil ich einen relativ kleines Platinenstück übrig hatte.

Zum Programmieren des ESP verwende ich meine Arduino IDE. Dazu muß man in der Arduino Software, in den Einstellungen http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json eintragen. Dann unter Tools > Board „…“ > Board Manager… auswählen, esp8266 anklicken und Install drücken. Danach kann der ESP wie jeder andere Arduino programmiert werden. Zum Programmieren muß der Jumper beim Initialisieren gesetzt sein. Bei mir zickt das Hochladen des Programmes ab und zu. In dem Fall nehme ich einfach kurz die Spannung weg (aber lange genug dass ich der ELKO entlädt) und versuche es nochmal. ACHTUNG, wenn beim Aufwachen aus dem Deep Sleep der Jumper noch immer gesetzt ist dann startet der ESP nicht richtig.

#include 

// WLAN Name und Passwort (PSK)
const char* ssid = "SSID";
const char* password = "PSK"; 
WiFiClient client;

// Server Adresse des Raspberry
char server[] = "10.0.0.3";
int port = 80; //Sollte am Apache ein anderer Port verwendet werden hier anpassen

// Update Intervall
const unsigned long postingInterval = 1800L * 1000000L;

//DHT initiallisieren
#include 
#define DHTPIN 4
#define DHTTYPE DHT11   // DHT 11 
DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE,16);

// needed to avoid link error on ram check
extern "C" 
{
#include "user_interface.h"
}

void setup() {
  // Pin 12 schaltet in meinem Fall die Sensoren ein/aus
  pinMode(12, OUTPUT);
  digitalWrite(12, HIGH);
  // Serielle Schnittstelle für Debug Zwecke
  Serial.begin(115200);
  Serial.println("WLAN Temperatur und Feuchtigkeitslogger - Stromspielplatz");
  // WIFI starten
  WiFi.mode(WIFI_STA);
  WiFiStart();
  // Angstwarten
  delay(3000);
  //DHT init
  dht.begin();
  // ADC (Bodenfeuchtigkeit) init
  pinMode(A0, INPUT);
}

void loop() {
  // Sollte beim POST ein Return kommen gebe ich den am Serial aus
  while (client.available()) {
    char c = client.read();
    Serial.write(c);
  }
  // Sensorwerte einlesen
  float hum = dht.readHumidity();
  float temp = dht.readTemperature();
  float soil = analogRead(A0);
  //Debug
  Serial.println("Humidity:"+String(hum,2)+"\tTemperature:"+String(temp,2)+"\tSoil:"+String(soil,2));
  //Werte senden
  httpRequest(hum,temp,soil);
  //Sensoren abschalten und Deep Sleep aktivieren
  delay(500);
  digitalWrite(12, LOW);
  ESP.deepSleep(postingInterval, WAKE_NO_RFCAL); 
  delay(1000);
}


//Daten an Webserver übertragen
void httpRequest(float h, float t, float s) {
  client.stop();
  delay(100);
  //URL mit Vaiablen bauen
  String url = "/newrecord.php?";
  url += "temp=";
  url += String(t,2);
  url += "&humidity=";
  url += String(h,2);
  url += "&soil=";
  url += String(s,2);
  // aufrufen
  if (client.connect(server, port)) {
    Serial.println("connecting...");
    client.print(String("GET ") + url + " HTTP/1.1\r\n" +
               "Host: " + server + "\r\n" + 
               "Connection: close\r\n\r\n");
    Serial.println("data submitted.");
    delay(10);
  
  } else {
    Serial.println("connection failed");
  }
}
// WIFI Verbindung aufbauen
void WiFiStart()
{ 
  Serial.print("Connecting to ");
  Serial.println(ssid); 
  WiFi.begin(ssid, password);
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) 
  {
    delay(500);
    Serial.print(".");
  }
  Serial.println("");
  Serial.println("WiFi connected");
  Serial.println(WiFi.localIP());
}

100

101

102

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#include

// WLAN Name und Passwort (PSK)

const char* ssid = "SSID";

const char* password = "PSK";

WiFiClient client;

// Server Adresse des Raspberry

char server[] = "10.0.0.3";

int port = 80; //Sollte am Apache ein anderer Port verwendet werden hier anpassen

// Update Intervall

const unsigned long postingInterval = 1800L * 1000000L;

//DHT initiallisieren

#include

#define DHTPIN 4

#define DHTTYPE DHT11 // DHT 11

DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE,16);

// needed to avoid link error on ram check

extern "C"

{

#include "user_interface.h"

}

void setup() {

// Pin 12 schaltet in meinem Fall die Sensoren ein/aus

pinMode(12, OUTPUT);

digitalWrite(12, HIGH);

// Serielle Schnittstelle für Debug Zwecke

Serial.begin(115200);

Serial.println("WLAN Temperatur und Feuchtigkeitslogger - Stromspielplatz");

// WIFI starten

WiFi.mode(WIFI_STA);

WiFiStart();

// Angstwarten

delay(3000);

//DHT init

dht.begin();

// ADC (Bodenfeuchtigkeit) init

pinMode(A0, INPUT);

}

void loop() {

// Sollte beim POST ein Return kommen gebe ich den am Serial aus

while (client.available()) {

char c = client.read();

Serial.write(c);

}

// Sensorwerte einlesen

float hum = dht.readHumidity();

float temp = dht.readTemperature();

float soil = analogRead(A0);

//Debug

Serial.println("Humidity:"+String(hum,2)+"\tTemperature:"+String(temp,2)+"\tSoil:"+String(soil,2));

//Werte senden

httpRequest(hum,temp,soil);

//Sensoren abschalten und Deep Sleep aktivieren

delay(500);

digitalWrite(12, LOW);

ESP.deepSleep(postingInterval, WAKE_NO_RFCAL);

delay(1000);

}

//Daten an Webserver übertragen

void httpRequest(float h, float t, float s) {

client.stop();

delay(100);

//URL mit Vaiablen bauen

String url = "/newrecord.php?";

url += "temp=";

url += String(t,2);

url += "&humidity=";

url += String(h,2);

url += "&soil=";

url += String(s,2);

// aufrufen

if (client.connect(server, port)) {

Serial.println("connecting...");

client.print(String("GET ") + url + " HTTP/1.1\r\n" +

"Host: " + server + "\r\n" +

"Connection: close\r\n\r\n");

Serial.println("data submitted.");

delay(10);

} else {

Serial.println("connection failed");

}

// WIFI Verbindung aufbauen

void WiFiStart()

{

Serial.print("Connecting to ");

Serial.println(ssid);

WiFi.begin(ssid, password);

while (WiFi.status() != WL_CONNECTED)

{

delay(500);

Serial.print(".");

}

Serial.println("");

Serial.println("WiFi connected");

Serial.println(WiFi.localIP());

}

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