DIY: Monitoring temperature peći (2)

Predajnik smo u prošlom broju napravili i postavili na svoje mesto. Sada ćemo napraviti prijemnik koji će poslate podatke da prikupi i prikaže na OLED ekranu. Ujedno će aktivirati određenu boju RGB LE diode, preko koje ćemo vizuelno na prvi pogled znati da li je temperatura u normalnim granicama ili je trenutak da reagujemo.

Prijemnik ćemo praviti oko Pro Minija na pet volti. Za prijem radio-talasa koristimo nRF24L01+PA+LNA modul, koji se od onog iz predajnika razlikuje samo po spoljašnjoj anteni od dva decibela. Radio-moduli sa ovakvom antenom imaju teoretski domet na otvorenom do jednog kilometra (da, kilometra, dobro ste pročitali). Ovi moduli imaju potrošnju od 45 miliampera pri primanju podataka uz maksimalni datarate od dva megabita po sekundi. Radi povećanja dometa i stabilnosti protok smo postavili na 250 Kb/s, gde je osetljivost prijemnika -104 decibela po metru. Mi smo u startu krenuli sa istim radio-modulom koji je u predajniku, ali nismo bili najzadovoljniji sa brojem izgubljenih paketa. OLED ekran sa dijagonalom od 0,91 inč smo iskoristili za prikaz temperature, a naponski deo je ostao isti kao kod predajnika. Ceo prijemnik je spakovan u kutiju, nalik na škrinju, koju smo napravili od šperploče i par letvica.

Kutija u koju smo spakovali predajnik ima spoljne mere 20 × 12 × 3,5 centimetra. Malo bajca i laka i dobili smo rustičan izgled. Mogli smo i ovog puta da iskoristimo OG dozne, ali u pitanju je nešto što će stajati u kući na polici ili pored TV-a. Unutar naše škrinje smo spakovali identične komponente koje do PCB sa Pro Minijem dovode pet volti. Za one kojima je prethodni broj promakao, reč je o napajanju od pet volti i 0,7 ampera. Od njega struja ide dalje do TP4056 modula za punjenje i zaštitu litijum-jonske baterije 18650 od 3,7 volti i nastavlja dalje preko step-up MT3608 modula koji napon „pegla” na pet volti bez obzira na to šta do njega dođe. Prekidač DPDT smo takođe postavili na plus vod baterije da bismo mogli da isključimo uređaj u potpunosti i kad ga odvojimo sa električne instalacije.

Prototipska ploča je urađena na isti način kao i kod predajnika, uz poneke izmene koje se tiču izvoda četvoropinskog JST konektora preko koga smo povezali OLED ekran i izvoda ka RGB LED. Isto smo upotrebili ženske i muške hedere za Arduino i radio-modul da bismo po potrebi mogli određene komponente da zamenimo, ali sve ostalo je lemljeno, što je imperativ. Radio-modul i ovoga puta ide preko adapter ploče, a njegova antena je izašla van škrinje. Ekran i RGB LED su takođe postavljeni spolja.

Povezivanje Pro Minija sa adapterom radio-modula ide isto kao i kod predajnika. Razlika je u povezivanju sa dovodom struje, gde GND ide na GND pin Arduina, ali pet volti ne ide na pin RAW već na pin 5V. OLED ekran koji smo uzeli je 128 × 32 piksela i može da radi na pet volti i tako smo ga i povezali. Ekran za komunikaciju sa Arduinom koristi I2C protokol, tako da smo pinove SCK (SCL) i SDA povezali na A5 i A4 Pro Minija. O upotrebi OLED ekrana je bilo reči na stranicama SK LABS (SK 8/2018). Ostaje RGB LED sa zajedničkom katodom. Nožice red, green i blue smo povezali na PWM pinove 3, 5 i 6 uz otpornike. O povezivanju RGB LE dioda sa Arduinom smo takođe pisali (SK 6/2017) i tada smo naveli razloge zbog čega se mora dodati otpornik. Takođe smo objasnili kako doći do potrebne vrednosti otpornika i šta se postiže sa korigovanim vrednostima tako da ovaj put tu temu preskačemo. Mi smo se vodili time da autonomiju uređaja ne smanjimo previše, pa smo limitirali RGB LED na nekih desetak ampera. Prema podacima za našu RGB LED radni napon za crvenu je 1,9 do 2,1 volti, dok je za zelenu i plavu to od 3 do 3,2 volta. Ako znamo da će RGB raditi na pet volti, kalkulacijama smo došli do sledećih približnih vrednosti: za crvenu smo stavili otpornik od 300 oma, dok smo za plavu i zelenu upotrebili otpornike od po 180 oma. I malo jače vrednosti ne bi škodile, svetlo i ne treba da bude jako. Problem prejakog svetla kod „clear” LE dioda se može rešiti i sa nekom finom vodenom šmirglom.

Skeč prijemnika je postavljen na git hubu goo.gl/Qu8iAw. Nakon dodavanja neophodnih biblioteka za radio-modul, SPI i I2C komunikaciju, dodajemo i biblioteke vezane za OLED ekran. Nakon toga pravimo objekte i strukturu paketa koji će ovaj put biti primljen. Za RGB LED dodeljujemo 3, 5 i 6 digitalne pinove koji imaju PWM funkciju. U setup funkciji pokrećemo ekran, postavljamo pinove RGB diode i pokrećemo radio-modul sa istim parametrima kao i kod predajnika. U loop funkciji proveravamo da li postoje paketi za prijem i dok ih ima, ispisujemo vrednosti na ekranu. U if petlji menjamo boju RGB u zavisnosti od temperature kotla.

Pomenusmo da smo koristeći osnovne radio-module imali problema da ostvarimo komunikaciju između dva Arduina udaljena do 12 metara, iako bi trebalo da međusobno komuniciraju i do sto metara. Razlog tome su debeli betonski zidovi i ploče, armature u njima i strujne instalacije, i na sve ovo blizina ekstendera lokalne bežične mreže. Sve ovo utiče na to da je veza kroz ploču i dva zida, u našem slučaju, praktično neupotrebljiva. Sa radio-modulom sa antenom su se stvari popravile, ali bi najidealnije bilo koristiti dva ili više. Ukoliko budete pravili ovakav ili sličan projekat, možda bi trebalo da razmislite o node sistemu, gde u okviru radio-mreže možemo imati i do 3125 nRF24L01 radio-modula. U ovakvoj mreži, jedan radio-modul se postavlja kao base, a svi ostali kao node, gde svaki modul može imati do pet modula ispod sebe, do pet nivoa ispod baznog. Na taj način se podaci mogu prenositi sa jednog na drugi i premostiti problemi vezani za razdaljinu, ali na uštrb dodatnih investicija. Za pravljenje ovakve mreže se koristi RF24Network biblioteka sa adrese github.com/nRF24/RF24Network. Ako se pravi projekat sa većom razdaljinom na otvorenom, moduli sa pojačivačem snage (nRF24L01+PA+LNA) su idealno rešenje sa teoretskim dometom od jednog kilometra, ali na dva metra visine i bez ikakve prepreke između. Moduli postavljeni na manjoj visini će imati osetno manji domet i pride na nekoj sredini rastojanja neće imati nikakav signal usled same prirode radio-talasa. U našem slučaju cilj je postignut. Autonomija oba uređaja na baterijama je bila preko tri sata, što je za namenu uređaja i više nego dovoljno, te nismo obavljali dalja merenja. U oba slučaja smo smanjili datarate na 250 Kb/s i postavili snagu antene na „max” da bismo pojačali snagu i domet. Takođe, da bismo izbegli eventualne smetnje sa lokalnom Wi-Fi mrežom, postavili smo kanal na 115.

Kao i do sada, ako se odlučite za nešto slično i zapnete, tu je naš forum.

Dejan PETROVIĆ