Intro

În urmă cu câteva săptămâni mi-am propus să găsesc o metodă simplă de a controla modul în care îmi ud florile din balcon. Am un program foarte încărcat și, de mult ori, uit să ud plantele lucru care nu prea le priește. Mi-am luat un cititor de umiditate pentru sol, dar problema e că uit și de acela, luat fie de treburile casnice, fie de alte lucruri pe care trebuie să le rezolv serile. Singura activitate cavsi-constantă care mi-ar fi permis o monitorizare mai atentă este lucrul pe computer, serile mă conectez și lucrez câteva ore la diverse proiecte, fie de dezvoltare, fie articole pentru care am termene de predare la diverse reviste. Așadar, m-am gândit că ar fi minunat să am un mod de notificare instalat pe laptop care să mă atenționeze atunci când trebuie… să ud anumită plantă. Mi-am imaginat că pe web trebuie să existe sute de proiecte de automatizare, dar am căutat ceva simplu, fără pompe și dispozitive automate de udat. Ceva care doar să citească valorile din sol (umiditate) din aer (umiditate, temperatură) și să le trimită wireless unei aplicații tip utility (care rulează în fundal) și care avertizează vizual – prin câteva elemente de interfață – atunci când este necesar să îngrijesc o anumită plantă. Deci ce face omul când nu are treabă ? Își face de lucru. Habar nu aveam că acest proiect al meu îmi va trezi amintiri din copilărie-adolescență (vezi de pildă aici), din perioada în care electronica era una dintre marile mele pasiuni. Astfel am descoperit Arduino și am ajuns să-i cunosc pe pasionații de la RoboFun cărora le mulțumesc încă o dată pentru sprijin.

Scop și obiective

Înainte de a mă arunca într-un proiect complicat și având în vedere că sunt primii pași pe care i-am făcut în lumea microcontroller-elor, mi-am propus câteva obiective simple pentru proiectul pe care încerc să-l descriu în acest tutorial:

1. Să conectez un senzor de temperatură bazat pe breakboard-ul tmp102 de la SparkFun la o platformă Arduino Uno;
2. Să conectez și să învăț cum funcționează un breakboard BlueTooth; am ales dispozitivul Bluetooth Mate Gold bazat pe un modul de clasa 1 RN-41, simplu de utilizat și cu documentație excelentă.
3. Să realizez primul meu program funcțional în soft-ul de la Arduino.
4. Programul Arduino să permită
   • citirea temperaturii de la senzor;
   • trimiterea valorilor temperaturii componentei bluetooth;
5. Conectarea componentei Bluetooth cu laptop-ul;
6. Realizarea unui program pentru un Apple MacBook care primește informațiile prin bluetooth și le afișează în bara de meniu; programul să funcționeze în fundal, tip “utility”.
7. Cam atât.

Am numit pompos aplicația “stație meteo“, de fapt un termomentru wireless integrat cu laptop-ul, dar intenționez dezvoltarea acestui proiect prin adăugarea unui senzor de presiune și a unuia de umiditate care pot furniza, împreună, mai multe informații necesare unei “stații meteo” reale.

Realizare

Conectarea breakboard-ului bluetooth; Conectarea cu laptop-ul se face prin intermediul unei interfețe Bluetooth. Am ales dispozitivul Bluetooth Mate Gold comercializat de Robofun aici:

Nu voi prezenta aici informații suplimentare referitoare la setarea dispozitivului Bluetooth, acestea putând fi găsite în documentația componentei. Oricum, intenționez să tratez acest subiect într-un post separat.

Conectarea dispozitivului Bluetooth la placa Arduino se face conform diagramei de mai jos.

Motivul pentru care am ales pinii 4 și 5 digital (PWM~) și nu pinii 0 și 1 este unul pur didactic: am vrut să testez interconectarea plăcii Arduino cu mai mulți pini digitali procedând la modificările de rigoare în codul Arduino.

Conectarea senzorului de temperatură; Senzorul de temperatură Tmp102 trebuie utilizat cu un convertizor de nivel logic deoarece senzorul de temperatură funcționează la 3.3V_cc și trebuie conectat la bus-ul I²C al platformei Arduino. Mai multe informații despre bus-ul I²C puteți citi aici (un tutorial extrem de interesant), oricum, important de reținut, comunicarea serială pe I²C se face pe 5V_cc nivel logic deci potențialul trebuie convertit la valorile utilizate (3.3V_cc) de senzorul de temperatură. În acest scop se utilizează convertizorul de nivel logic:

Convertizorul de nivel logic este foarte ușor de folosit. Trebuie alimentat de la două surse de tensiune (voltaj mare – HV – 5Vcc și voltaj mic – LV – 3.3Vcc) pe care le folosește platforma de dezvoltare: Pinul “HV” se conectează la 5Vcc, iar pinul “LV” la 3.3Vcc; pinul “GND” se conectează la masa platformei de dezvoltare.

Pinii sunt etichetati ca intrari (Inputs) si iesiri (Outputs). Acestea sunt relative la placa. Unul digital mergand la pinul RXI pe partea cu 5V va aparea la pinul RXO pe partea cu 3,3V, drept 3,3V. Unul digital mergand la pinul TXI pe partea cu 3,3V va aparea la pinul TXO pe partea cu 5V, drept 5V. Secțiunea marcată “HV” a convertizorului se conectează la paltforma Arduino, iar secțiunea marcată “LV” la senzorul de temperatură, în felul următor:

• Pinii “TXO” la pinii 4 și 5 ai platformei Arduino;
• Pinul “HV” la pinul de +5Vcc al plăcii Arduino;
• Pinul “GND” la masă;
• Pinii “TXI” la pinii SCL și SDA; nu este important CARE dintre cei doi pini TXI, dar este important să se păstreze corespondența; astfel, pinul SCL al senzorului să fie interconectat cu platforma Arduino prin intermediul convertizorului la pinul 5 analogic al plăcii Arduino, iar pinul “SDA” al senzorului să fie interconectat cu platforma Arduino prin intermediul convertizorului la pinul 4 analogic al plăcii Arduino; vezi imaginea de mai jos:

• Pinul “LV” al convertizorului se conectează la pinul 3,3Vcc al plăcii Arduino, iar al doilea pin “GND” tot la masă.

Elemente de montaj; imaginile de mai jos ilustrează pas cu pas montarea prototipului într-o carcasă de plastic, utilizând și un mini breadboard pentru conectarea firelor. Mini breadboard-ul se potrivește la fix în spațiul rezervat bateriei, din interiorul carcasei de plastic:

Codul Arduino; Pentru colectarea informațiilor generate de senzorul de temperatură, procesarea și transmiterea către interfața Bluetooth am utilizat următorul cod-sursă în aplicația Arduino:

#include
#include
#define TMP102_I2C_ADDRESS 72

byte firstbyte, secondbyte; //bytes pentru intreg si fractie
int val; //integer pentru temperatura

#define btRxPin 4 //definire pin rx bluetooth
#define btTxPin 5 //definire pin tx bluetooth

NewSoftSerial BlueTooth(btRxPin,btTxPin); //obiect pentru conexiune seriala

void setup()
{
  Serial.begin(115200);     //setare baud pentru serial
  BlueTooth.begin(115200);  //setare baud pentru bluetooth
  Wire.begin();

  pinMode(btRxPin, INPUT);  //setare intrare digitala
  pinMode(btTxPin, OUTPUT); //setare iesire digitala

  BlueTooth.println("Conectare BlueTooth reusita..."); //daca se conecteaza disp
                                                       //bluetooth anunta succesul
  delay(1000);
}

void getTemp102() {
    Wire.beginTransmission(TMP102_I2C_ADDRESS);
    Wire.send(0x00);
    Wire.endTransmission();
    Wire.requestFrom(TMP102_I2C_ADDRESS, 2);
    Wire.endTransmission();

    firstbyte = Wire.receive(); /* valori intregi */
    secondbyte = Wire.receive(); /* valori fractionale */

    float convertedTemp;
    float correctedTemp;

    val = ((firstbyte) << 4);  //concateneaza valoarea - step 1
    val |= (secondbyte >> 4);  //step 2

    Serial.println((float)val*0.0625); //verifica temp la terminal

    convertedTemp = float(val) * 0.0625; //converteste la float
    correctedTemp = convertedTemp - 5; //corecteaza eroarea
  /* verifica primul byte la terminalul serial */
    Serial.print("primul byte este ");
    Serial.print("\t");
    Serial.println(firstbyte,BIN);
  /* verifica al doilea byte la terminalul serial */
    Serial.print("al doilea byte este ");
    Serial.print("\t");
    Serial.println(secondbyte,BIN);
  /* verifica string-ul serial final la terminalul serial */
    Serial.print("concatenated byte is ");
    Serial.print("\t");
    Serial.println(val,BIN);
  /* verifica temperatura la terminalul serial */
    Serial.print("Converted temp is ");
    Serial.print("\t");
    Serial.println(convertedTemp);
  /* verifica temperatura corectata la terminalul serial */
    Serial.print("Corrected temp is ");
    Serial.print("\t");
    Serial.println(correctedTemp);

    BlueTooth.println(correctedTemp); //trimite la dispozitivul Bluetooth
}

/* intra in executie */
void loop() {
  getTemp102();
  delay(5000);
}

/* end */

Rezultate – integrarea cu Mac OS X; Nu voi intra în detalii de programare deoarece acestea depășesc scopul prezentului articol. Cine este interesat poate posta un comentariu și voi da detaliile cerute.

Aplicația este dezvoltată pe o platformă Mac OS X 10.6.6 și este extrem de simplă, de tip “utility”, care funcționeaă în fundal și afișează temperatura curentă în bara de status. Afișarea se modifică doar la modificarea temperaturii:

Concluzii

Proiectul discutat aici pe scurt este un prototip de stație meteo. Pentru simplitate am redus scopul la integrarea cu un singur senzor de temperatură deoarece am urmărit în principal un obiectiv didactic – acela de a învăța primii pași în universul microcontroller-elor.

Continuarea este dezvoltarea conceptului prin includerea mai multor senzori (presiune și umiditate), cuplarea cu o interfață ethernet (pentru accesarea informațiilor prin web) și dezvoltarea conceptului la un al doilea proiect, acela de controller de umiditate pentru solul plantelor din balcon.

Arduino Uno , bluetooth , Bluetooth Mate Gold , Cocoa , I2C , Mac OSX , serial , tmp102 , wireless

Ceva neclar in articolul de mai sus ? Ai vrea sa discuti cu cineva despre proiectul tau ? Vino in fiecare marti seara de la ora 19:00 la Intalnirea Tehnorama, sau ne poti contacta direct.
Vezi aici detalii complete.

Arduino & Mac OSX, proiecte, tutoriale 4 comentarii

arduino assembler atingere atmega168 atmega328 bootloader brick buton buzzer CNC debug DHCP DNS Ethernet fire gsm/gprs http infrarosu Internet joystick lcd led lumina microcontroller microfon post potentiometru R-Dev-Ino releu rgb roboduino robot robot majordom senzor senzor PIR serial server servo shield space sunet telecomanda IR temperatura umiditate weather clock