🚬 🐱 🐻 मेटियोबोर्ड नियंत्रक 🧔🏻 🧜🏼 🔆

एक कमरे में तापमान और आर्द्रता को मापने के लिए हमें एक बार ले गया, एक सरल कार्य, यह Google पर जाने के लायक है और Arduino पर उदाहरणों का एक गुच्छा है कि यह कैसे करना है, रेखाचित्र, चित्र और स्पष्टीकरण। इस तरह के सरल कार्य अक्सर पर्याप्त होते हैं और हर बार मैं नियंत्रक के लिए कोड को संशोधित नहीं करना चाहता था। हमने सोचा, क्या होगा अगर हम एक माइक्रोकंट्रोलर (एमके) के लिए दुभाषिया की तरह कुछ लिखते हैं, जो कमांड ले जाएगा और उन्हें निष्पादित करेगा। इस प्रकार, एमके के लिए हर बार सॉफ्टवेयर लिखने की आवश्यकता नहीं होती है, इस पाठ को अक्सर इस तथ्य के कारण एक पीसी के तहत अधिक समय की आवश्यकता होती है कि एमके की मेमोरी क्षमता सीमित है और आप रेगेक्स और अन्य चीजों जैसे उन्नत टूल का उपयोग नहीं करेंगे। दुभाषिया को एक्स्टेंसिबल होना चाहिए, अर्थात्, एक नई कमांड जोड़ना एक उग्र ऑपरेशन नहीं होना चाहिए। साथ ही भविष्य में, यह एआरएम कॉर्टेक्स-एम 3 आर्किटेक्चर के लिए आसानी से पोर्टेबल होना चाहिए और विभिन्न संचार इंटरफेस के माध्यम से काम करने में सक्षम होना चाहिए, यह आरएस 485, ईथरनेट, ज़िगबी है।

हमारे अन्य प्रोजेक्ट यहां हैं

इन आवश्यकताओं के आधार पर, कई भाषाओं (अब पायथन और जीसीसी सी / सी ++) और ओएस (विन और लिनक्स) के लिए इसके साथ काम करने के लिए इस तरह के एक उपकरण और + पुस्तकालयों को विकसित करने का निर्णय लिया गया था ताकि एक नियंत्रक के लिए हर बार सॉफ्टवेयर लिखने के साथ अब और चिंता न करें जो एक दिनचर्या बनाता है - डेटा एकत्र करता है या कुछ चालू या बंद होता है।

अंजीर। 1. मेटियोबार नियंत्रक

सीधे शब्दों में, मैं एक उपकरण बनाना चाहता था जिसे फ़र्मवेयर कोड को फिर से लिखने, और नए कार्य के लिए अनुकूलित करने के लिए फिर से फ्लैश करने की आवश्यकता नहीं है। मैं सरल कमांड का प्रबंधन करना चाहता था और एक पीसी पर एक कार्यक्रम में सभी नियंत्रण तर्क रखता था। इस तरह से अंतिम बाधा इंटरफ़ेस था जिसके माध्यम से डिवाइस पीसी से जुड़ा होगा। हम वास्तव में USB पोर्ट के साथ ड्राइवरों और समापन बिंदुओं के साथ सौदा नहीं करना चाहते हैं, यह केवल डिवाइस के साथ काम को जटिल करेगा, इसलिए यह एमके पर एक खुला यूएसबी स्टैक बढ़ाने और डिवाइस और पीसी के बीच वर्चुअल कॉमेडी के माध्यम से डेटा का आदान-प्रदान करने का निर्णय लिया गया है जिसमें यह दिखाई देता है। हर बार जब हम बोर्ड को पीसी से कनेक्ट करते हैं। COM पोर्ट के साथ काम करना पहले से ही USB की तुलना में अधिक आरामदायक है, लेकिन हमने आगे बढ़ने का फैसला किया और एक ऐसी लाइब्रेरी लिखी जो पोर्ट को खोजने के सभी मोटे काम को लेती है जिसमें बोर्ड जुड़ा हुआ है और इसे इनिशियलाइज़ कर रहा है, जबकि उपयोगकर्ता सेंसर से केवल उपयोगी डेटा देता है डिवाइस।

बेशक, कभी-कभी ऐसा दृष्टिकोण, जब पूरे नियंत्रण तर्क को उच्च स्तर पर ले जाया जाता है, अस्वीकार्य है, उदाहरण के लिए, किसी चीज द्वारा पूरी तरह से स्वायत्त नियंत्रण प्रणाली विकसित करना आवश्यक है, लेकिन ऐसे कार्य कम आम हैं और हमारे पास यह मामला नहीं है।

लोहा
चुने हुए दृष्टिकोण का परीक्षण करने के लिए, हार्डवेयर USB 2.0 के साथ ATMEGA32U4 माइक्रोकंट्रोलर पर आधारित एक सर्किट बोर्ड डिजाइन किया गया था। बोर्ड पर निम्नलिखित सेंसर लगाए गए थे:

प्रेशर सेंसर BMP085 । यह दबाव, तापमान और ऊंचाई (!) को मापता है, जाहिर तौर पर बैरोमीटर के फार्मूले का उपयोग करता है। यह 30-110 kPa की सीमा में दबाव को माप सकता है, समुद्र तल से +9000 मीटर से ऊपर और समुद्र तल से -500 मीटर नीचे विभिन्न ऊंचाइयों पर काम करता है
आर्द्रता सेंसर DHT11 । नमी और तापमान को मापता है, रूपांतरण सटीकता के साथ चमकता नहीं है, लेकिन यह महत्वपूर्ण है कि यह डिजिटल और सस्ती है। आर्द्रता की सीमा 20 से 90% तक है, त्रुटि 5% है, तापमान माप के संदर्भ में 0 से 50 सी तक लगभग कमरे की स्थिति है, और त्रुटि 2 सी है
रोशनी की माप एक फोटोरेसिस्टर का उपयोग करके होती है। Photoresistor से संकेत ADC चैनल से जुड़ा है, और प्रकाश व्यवस्था के आधार पर, photoresistor से वोल्टेज बदलता है। निर्भरता ही नॉनलाइन है, इसलिए कैलिब्रेशन अतिरिक्त रूप से नियंत्रक में किया जाता है। आउटपुट पर, प्रोग्रामर को 0 से 255 तक परिष्कृत डेटा प्राप्त होता है, 0 - यदि यह अंधेरा है "भले ही आंख बाहर रखी गई है" और 255 अगर फोटोकेल रोशन है
तापमान माप DS18b20 सेंसर द्वारा किया जाता है। उनका तापमान सीमा -55 से 125 C तक है, लेकिन मुझे लगता है कि रबर आवरण जिसके साथ रिमोट सेंसर कवर किया गया है, वह इस तरह के तापमान, अधिकतम +70 का सामना नहीं करेगा, और 30 से नीचे के नकारात्मक तापमान पर, आवरण सावधानीपूर्वक स्थानांतरित नहीं होने पर दरार कर सकता है। सटीकता 0.5 सी है। हमारे मामले में तार की लंबाई 2 मीटर थी, अधिकतम लंबाई पर्यावरण पर निर्भर करती है, एक सामान्य परिरक्षित केबल के साथ आप 50 मीटर तक पहुंच सकते हैं, बोर्ड पर कुल 3 सेंसर हैं (बोर्ड पर सफेद संपर्क, एक स्थापित, दो टांका नहीं)

जब इसे आंशिक रूप से मिलाप किया गया, तो सॉफ्टवेयर पर काम शुरू हुआ। हम दुभाषिया चाहते थे कि आदेशों को आसानी से किसी अन्य हार्डवेयर में स्थानांतरित किया जाए, अगर हमें अचानक पैमाने पर करने की आवश्यकता है, उदाहरण के लिए, 3 स्थानों पर तापमान को मापना आवश्यक नहीं होगा, लेकिन 10 में, कोड को बदलाव के बिना काम करना चाहिए। प्रत्येक सेंसर को एक डिवाइस आईडी, साथ ही प्रासंगिक परम आईडी मापदंडों की एक सूची सौंपी गई थी ताकि किसी भी सेंसर को बिना टकराव के संपर्क किया जा सके। उदाहरण के लिए, एक प्रेशर सेंसर डिवाइस ID = 5 के लिए, पैरामीटर निम्नानुसार हो सकते हैं:
तापमान के लिए 1, वायुमंडलीय दबाव के लिए 3 और ऊंचाई के लिए 4।

अंजीर। 2. डिवाइस सेंसर

सेंसर	डिवाइस आईडी	पैरामीटर आईडी	विवरण
DS18b20 # 1	001	001	तापमान (सटीकता 0.5 सी)
DS18b20 # 2	002	001	तापमान (सटीकता 0.5 सी)
DS18b20 # 3	003	001	तापमान (सटीकता 0.5 सी)
DHT11	004	001 002	तापमान (सटीकता 2 सी) आर्द्रता (सटीकता 5%)
BMP085	005	001 003 004	तापमान (सटीकता 0.1 सी) दबाव, पा ऊंचाई, मी
प्रकाश संवेदक	010	223	डिजिटल रेंज 0 से 255

टेबल। 1 कमांड और पैरामीटर

अंजीर। 3 पीसी और MeteoBoard के बीच संचार

यह तालिका भविष्य में केवल तभी बढ़ेगी जब विशिष्ट आवश्यकताओं के साथ नए नियंत्रक दिखाई देंगे, लेकिन मुख्य बात यह है कि सभी नियंत्रक आदेशों के एक एकीकृत सेट के अनुसार काम करते हैं, इसलिए एक बार लिखे गए पीसी के लिए कोड आसानी से एक नए डिवाइस पर काम कर सकता है (जब तक कि, ज़ाहिर है, शारीरिक रूप से ऐसा कोई सेंसर नहीं है सर्किट बोर्ड)। चिप के प्रकार, इसके निर्माता, आदि पर कोई निर्भरता नहीं है। यदि कुछ सेंसर तापमान को बाहर कर देते हैं, तो इसका मतलब है कि नियंत्रक को एक पैकेट पास करना जिसमें इस सेंसर की डिवाइस आईडी हो और 001 के बाद हम हमेशा तापमान को डिग्री सेल्सियस में प्राप्त करेंगे और यह किसी भी पैरामीटर के लिए है और यह तालिका में होगा।

सॉफ्टवेयर

आप लगभग किसी भी भाषा में MeteoBoard के साथ काम कर सकते हैं जो COM पोर्ट तक पहुंच सकता है। यह पर्ल और पाइथन जैसी भाषाओं की स्क्रिप्टिंग भी हो सकती है। उपकरण के साथ काम करने के लिए उपकरण के लिए पुस्तकालय के माध्यम से किसी भी उपयोगकर्ता एप्लिकेशन से उपकरण प्राप्त किया जा सकता है, फिलहाल सी और पायथन के लिए पुस्तकालय हैं।
उदाहरण के लिए, सेंसर में से एक पर तापमान को पढ़ने के लिए, आपको getDHT11_temp (पोर्ट) फ़ंक्शन को कॉल करने की आवश्यकता है, और यह फ़ंक्शन पहले से ही सेंसर के साथ डेटा का स्वतंत्र रूप से आदान-प्रदान करता है जिसके साथ इसकी आवश्यकता है। फ़ंक्शन के लिए यह जानने के लिए कि डिवाइस किस COM पोर्ट से जुड़ा है, हम पहले सभी उपलब्ध COM पोर्ट को स्कैन करते हैं और वहां विशेष अनुरोध भेजते हैं - जिस पोर्ट का जवाब हमारे लिए है, वह डिवाइस उस पर बैठता है, और हम इसके साथ आगे काम करते हैं।

1) अजगर

MeteoBoard के साथ काम करने वाला न्यूनतम एप्लिकेशन कैसा दिखता है?
यहाँ यह है:

# -*- coding: UTF-8 -*- from meteoboardlib import * #       port = getMeteoBoard_port() #       print u', % = ', getDHT11_temp(port) #

डिवाइस के साथ काम करने के लिए पायथन के लिए एक लाइब्रेरी बनाई गई थी, जो PySerial पर आधारित है, जिसका अर्थ है कि यह विंडोज और लिनक्स दोनों पर काम करेगा (लाइब्रेरी का अभी तक लिनक्स के तहत परीक्षण नहीं किया गया है)। डिवाइस के साथ पायथन में काम करना विशेष रूप से पारदर्शी हो गया, मेटाबोर्डलिब्रोक्स लाइब्रेरी में यह निर्धारित करने के लिए एक फ़ंक्शन होता है कि बोर्ड किस पोर्ट से जुड़ा है। पीसी बस सभी उपलब्ध पोर्टों को 'w' प्रतीक भेजता है, और 0.5 के लिए 'MeteoBoard' लाइन के साथ प्रतिक्रिया करने वाले पोर्ट का उपयोग आगे के काम में किया जाता है।

निम्न कोड वर्तमान समय में कई सेंसर के मूल्यों को पढ़ता है और कंसोल में यह सब प्रदर्शित करता है।

 # meteoboard_test.py # -*- coding: UTF-8 -*- from meteoboardlib import * #       port = getMeteoBoard_port() #       #        print u', % = ', getDHT11_temp(port) print u', C = ',getDHT11_Hum(port) print u', C = ',getBMP085_temp(port) print u',  = ',getBMP085_pressure(port) print u',  = ',getBMP085_altitude(port)

आप कृपया पहले से ही इस डेटा के साथ काम कर सकते हैं: एक आंशिक रूप से स्मार्ट घर बनाने के लिए, कुछ की निगरानी करने के लिए, एक विशेषज्ञ प्रणाली बनाने के लिए, बहुत सारी संभावनाएं हैं। नीचे दिए गए ग्राफ़ को matplotlib का उपयोग करके प्राप्त किया गया था, मूल्यों के सरणियों को संचित किया गया था, और साजिश तैयार की गई थी।
बहुत शुरुआत में, आप देख सकते हैं कि माप त्रुटि के भीतर तापमान और आर्द्रता कैसे उछलती है, दबाव और ऊंचाई। जब प्रभाव हटा दिया गया था, तो डेटा धीरे-धीरे अपनी मूल स्थिति में वापस आने लगा।

अंजीर। 4 डिवाइस से डेटा का दृश्य matplotlib का उपयोग कर

आप डेटा को सीधे एक फ़ाइल में लिख सकते हैं, एक लॉगिंग सिस्टम जैसा कुछ, और फिर इसे एक्सेल में खोलें और विसंगतियों के लिए अध्ययन करें, उदाहरण के लिए, घर के अंदर।

 # -*- coding: UTF-8 -*- from meteoboardlib import * import csv c = csv.writer(open("MYFILE.csv", "wb")) port = getMeteoBoard_port() #       #    c.writerow(["humidity,% ","Temperature,C ","Temperature,C ","Pressure,Pa ","altitude,m"]) for i in range(500): print i c.writerow([str(getDHT11_temp(port)),str(getDHT11_Hum(port)),str(getBMP085_temp(port)),str(getBMP085_pressure(port)), str(getBMP085_altitude(port))])

कोड की कई लाइनों में प्रोग्राम लिखना भी संभव है जो तापमान, आर्द्रता और बाहरी वातावरण की अन्य सभी विशेषताओं की निगरानी करेगा और, पर्यावरण के साथ वर्तमान समय में क्या हो रहा है, इस पर निर्भर करते हुए, कार्यक्रम के अनुसार प्रतिक्रिया दें। उदाहरण के लिए, एक महत्वपूर्ण मूल्य से ऊपर तापमान बढ़ने पर फायर ब्रिगेड को बुलाएं

 # -*- coding: UTF-8 -*- from meteoboardlib import * port = getMeteoBoard_port() #        temp = 0 temp = getDHT11_temp(port) while(1): if temp > 35: print "Fireman save us!!! ",temp temp = getDHT11_temp(port) print temp

कुछ पंक्तियाँ, लेकिन वास्तविक दुनिया से डेटा प्राप्त करने की प्रक्रिया में कितना आनंद है, आपको कुछ भी मिलाप करने की आवश्यकता नहीं है, आपको माइक्रोकंट्रोलर के लिए कोड लिखने की आवश्यकता नहीं है, हालांकि मैं इसमें कुछ विशेष नहीं छिपाऊंगा।

यहां काम का एक दिलचस्प क्षेत्र किसी भी मोबाइल या स्थिर डिवाइस से स्थिति की निगरानी करने में सक्षम होने के लिए सेंसर से रिमोट सर्वर पर डेटा भेज सकता है। या परियोजना में भागीदारी, लोगों की निगरानी , इस मुद्दे पर 1 , 2 पर हैबे के कई लेख थे

2) जीसीसी सी / सी ++ कंपाइलर

लिनक्स के लिए gcc c संकलक के लिए एक छोटा उपकरण पुस्तकालय लिखा गया था, जो Linux और Windows पुस्तकालय के लिए RS-232 पर आधारित है। लिनक्स उबंटू 12.04 पर आगे के सभी काम किए गए, लेकिन सिद्धांत रूप में इसे विंडोज पर भी काम करना चाहिए (विंडोज पर कोई परीक्षण नहीं किया गया था)। दुर्भाग्य से, पोर्ट नंबर को प्राप्त करना अभी तक संभव नहीं हो पाया है, जिससे बोर्ड ऑटोमैटिक मोड में जुड़ा हुआ है, पाइथन लाइब्रेरी के विपरीत, यहां पोर्ट हाथ से सेट किया गया है, और पोर्ट को निर्धारित करने के लिए स्टब फ़ंक्शन बस एक स्थिर देता है।
डिवाइस से डेटा प्राप्त करने के लिए, आपको पुस्तकालयों को कनेक्ट करने की आवश्यकता है, पोर्ट नंबर प्राप्त करें (हाथ से निर्धारित) और कार्यों का उपयोग करें।

 #include <stdlib.h> #include <stdio.h> #include <unistd.h> #include "rs232.h" #include "meteoboard.h" int main() { int cport_nr, bdrate=19200; cport_nr = getMeteoBoard_port(); //  ( ) if(OpenComport(cport_nr, bdrate)) //   ,     { printf("Invalid ComPort\n"); return(0); } while(1) { printf("%d %d %d %d %d\n",getDHT11_temp(cport_nr), getDHT11_Hum(cport_nr), getBMP085_temp(cport_nr),getBMP085_pressure(cport_nr), getBMP085_altitude(cport_nr)); } return 0; }

यदि डेटा की कल्पना करना आवश्यक है, तो यह मेरे लिए बहुत तेजी से लग रहा था निम्नलिखित तरीका है: हम डेटा को एक कॉलम में एक टेक्स्ट फ़ाइल में लिखते हैं, और फिर इसे gnuplot का उपयोग करके प्रदर्शित करते हैं।
gnuplot >> प्लॉट "data.txt"
हमें ऐसा शेड्यूल मिलता है, यहां सबसे पहले मैं DHT11 सेंसर पर सांस लेता हूं, और फिर मैं हेअर ड्रायर के साथ इस पर हवा उड़ाता हूं और वाई-एक्सिस, प्रतिशत नमी पर सूख जाता है, एक्स सिर्फ रिपोर्ट पर, वे किसी भी आवृत्ति पर किया जा सकता है।

अंजीर। 5 डेटा दृश्य gnuplot के साथ

3) जेडी वे, या अपने आप को साधन चुनें

चूंकि COM पोर्ट के साथ काम करना एक प्राचीन तकनीक है (लेकिन यह अभी भी सरलता, विश्वसनीयता और आसान कार्यान्वयन के कारण सक्रिय रूप से उपयोग किया जाता है), विभिन्न भाषाओं के लिए इन उद्देश्यों के लिए कई पुस्तकालय लिखे गए हैं। किसी भी परिचित भाषा में डिवाइस के साथ काम करने के लिए, आपको तालिका के अनुसार एक पैकेज बनाने की आवश्यकता है, इसे उस पोर्ट पर भेजें, जिसमें बोर्ड जुड़ा हुआ है, लगभग 10 एमएस प्रतीक्षा करें, और फिर आवश्यक जानकारी के साथ पैकेज प्राप्त करें। Qt QtSerialPort के लिए वर्चुअल COM पोर्ट के साथ काम करने के लिए अच्छे मॉड्यूल हैं, perl डिवाइस के लिए: SerialPort, Delphi ComPort लाइब्रेरी के लिए, आदि।

आवेदन:

वास्तव में, ऐसे नियंत्रक का दायरा काफी विस्तृत है: आप एक विशेषज्ञ प्रणाली लिख सकते हैं जो वास्तविक बाहरी दुनिया के बारे में डेटा एकत्र करेगा और इस मामले में, उदाहरण के लिए, मौसम की भविष्यवाणी करेगा। आप इस प्रणाली का उपयोग उत्पादन कक्ष में निगरानी के लिए भी कर सकते हैं। बेशक, कुछ सेंसर में कोई पैरामीटर नहीं है (DHT11, 5% आर्द्रता की त्रुटि), लेकिन ज्यादातर मामलों में यह समय में संकेत देने के लिए पर्याप्त है कि "गोदाम में छत लीक हो गई है" और एक पोखर के आसपास। आप कुछ रिमोट सर्वर पर डेटा भेज सकते हैं, उदाहरण के लिए, "लोगों की निगरानी।" प्रोजेक्ट। MeteoBoard का उपयोग करके, आप देख सकते हैं कि केतली में उबाल आने पर अपार्टमेंट में नमी कैसे बदलती है, जब खिड़की खुली होती है, जब दोस्तों का एक झुंड आता है और कमरे में सांस लेता है, यह भी एक सेंसर है। नोटिस। बहुत सारी संभावनाएं हैं, यह सब डेवलपर की कल्पना पर निर्भर करता है।
मुझे बहुत खुशी है कि हम इस तरह के एक शांत उपकरण बनाने में कामयाब रहे, अब इसकी क्षमताओं के लिए धन्यवाद हम अपनी समस्याओं को अधिक कुशलता से और कम समय के साथ हल कर सकते हैं।

वीडियो 1. डिवाइस से कंसोल पर डेटा पढ़ना

लिनक्स उबंटू 12.04, जीसीसी सी

वीडियो 2. पायथन कोड के माध्यम से डिवाइस के साथ काम करना

Win7, Python2.7 + PySerial

अतिरिक्त और जानकारी

1) मेटाबोयर्ड लाइब्रेरी लिंक गीथहब के लिए
2) लिनक्स और विंडोज के लिए RS-232
3) पायथन के लिए PySerial
4) पर्ल COM-पोर्ट लिब

हमारे अन्य प्रोजेक्ट यहां हैं

मेटियोबोर्ड नियंत्रक

आवेदन:

वीडियो 1. डिवाइस से कंसोल पर डेटा पढ़ना

वीडियो 2. पायथन कोड के माध्यम से डिवाइस के साथ काम करना

अतिरिक्त और जानकारी

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