Приветствую всех читателей Habr! Сегодняшняя статья будет о датчике температуры, влажности и атмосферного давления c длительным скором работы от одной батарейки. Датчик работает на микроконтролере nRF52832 (даташит). Для получения температуры, влажности и атмосферного давления использован сенсорс BME280 — даташит. Датчик работает от батареек CR2430/CR2450/CR2477. Потребление в режиме передачи составляет 8мА, в режиме сна 5мкА. Итак обо всем попорядку.
Это Arduino проект, программа написана в Arduino IDE, Для работы сенсора BME280 использована библиотека Adafruit Industries — гитхаб сенсоры | гитхаб BME280. Для работы с платами nRF52832 в Arduino IDE использован проект Sandeep Mistry — гитхаб. Передача данных на контролер Умного Дома осуществляется по протоколу Mysensors — гитхаб плат | протокол.
Плата датчика разрабатывалась в программе Диптрейс. Размеры платы 36.8мм Х 25мм.
- С1 — cap0603 100nF
- C2 — cap0603 100nF
- R1 — res0603 332
- R2 — res0603 85b
- R3 — res0603 113
- R4 — res0603 912
- R5 — res0603 113
- R6 — res0603 512
- R7 — res0603 512
- RGBL1 — led0805 rgb
- SWD — PPHF 2x3 6p 1.27mm
- U1 — YJ-16048 nRF52832
- U2 — BME280
- CONNECT — тактовая кнопка KLS7-TS5401
- RESET — тактовая кнопка KLS7-TS5401
- Держатель батареи KW-BS-2450-2-SMT
- Переключатель dsc0012
Плата заказывалась через сайт jlcpcb.com — 2$ за 5 штук в любом цвете.
Ссылка на архив с герберфайлами
Датчик работает по протоколу Mysensors. Добавить любое устройство в сеть Mysensors достаточно просто. Давайте разберемся на примере этого датчика, пояснения по коду самого датчиком BME280 я опушу, там ничего не меняется при работе с сети Mysensors.
#define MY_DEBUG // Вывод дебага #define MY_RADIO_NRF5_ESB // Выбор типа радиопередатчика(возможные варианты rfm69, rfm95, nrf24l01, nrf51-52) #define MY_RF24_PA_LEVEL (NRF5_PA_MAX) // выбор уровня радиосигнала #define MY_DISABLED_SERIAL // отключение сериала #define MY_PASSIVE_NODE // режим работы ноды(устройство в сети mysensors), PASSIVE означает что отключены все процедуры контроля транспортного уровня, обновление по воздуху, шифрование, безопасность #define MY_NODE_ID 1 // ручное назначение идентификатора ноды #define MY_PARENT_NODE_ID 0 // ручное назначение идентификатора гейта или ретранслятора //#define MY_PARENT_NODE_IS_STATIC // атрибут PARENT_NODE отвечаюший за отключение функционала автоматического перестроения маршрута //#define MY_TRANSPORT_UPLINK_CHECK_DISABLED // отключение контроля работоспособности транспортного уровня #include <MySensors.h> // - библиотека MySensors #define TEMP_CHILD_ID 0 // назначение идентификатора сенсора температуры #define HUM_CHILD_ID 1 // назначение идентификатора сенсора влажности #define BARO_CHILD_ID 2 // назначение идентификатора сенсора атмосферного давления #define CHILD_ID_VOLT 254 // назначение идентификатора сенсора заряда батареи MyMessage voltMsg(CHILD_ID_VOLT, V_VOLTAGE); // инициализация сообщения для сенсора заряда батареи MyMessage temperatureMsg(TEMP_CHILD_ID, V_TEMP); // инициализация сообщения для сенсора температуры MyMessage humidityMsg(HUM_CHILD_ID, V_HUM); // инициализация сообщения для сенсора влажности MyMessage pressureMsg(BARO_CHILD_ID, V_PRESSURE); // инициализация сообщения для атмосферного давления
Презентация датчиков и сенсоров в контролер умного дома:
sendSketchInfo("BME280 Sensor", "1.0"); // Название датчика, версия ПО present(CHILD_ID_VOLT, S_MULTIMETER, "Battery"); // Презентация сенсора заряда батареи, тип сенсора, описание present(TEMP_CHILD_ID, S_TEMP, "TEMPERATURE [C or F]"); // Презентация сенсора температуры, тип сенсора, описание present(HUM_CHILD_ID, S_HUM, "HUMIDITY [%]"); // Презентация сенсора влажности, тип сенсора, описание present(BARO_CHILD_ID, S_BARO, "PRESSURE [hPa or mmHg]"); // Презентация сенсора атмосферного давления, тип сенсора, описание
Передача данных на контролер умного дома:
send(voltMsg.set(batteryVoltage)); // отправка данных о заряде батарейки в mW sendBatteryLevel(currentBatteryPercent); // отправка данных о заряде батарейки в % send(temperatureMsg.set(temperature, 1)); // отправка данных о температуре send(humidityMsg.set(humidity, 0)); // отправка данных о влажности send(pressureMsg.set(pressure, 0)); // отправка данных о давлении
#include <Wire.h>
#include <SPI.h>
#include <Adafruit_Sensor.h>
#include <Adafruit_BME280.h>
//#define MY_DEBUG
#define MY_RADIO_NRF5_ESB
#define MY_RF24_PA_LEVEL (NRF5_PA_MAX)
#define MY_DISABLED_SERIAL
#define MY_PASSIVE_NODE
#define MY_NODE_ID 1
#define MY_PARENT_NODE_ID 0
//#define MY_PARENT_NODE_IS_STATIC
//#define MY_TRANSPORT_UPLINK_CHECK_DISABLED
#include <MySensors.h>
bool sleep_flag;
bool metric = true;
bool last_sent_value;
uint16_t currentBatteryPercent;
uint16_t lastBatteryPercent = 1000;
uint16_t battery_vcc_min = 2150;
uint16_t battery_vcc_max = 2950;
uint16_t batteryVoltage;
uint16_t battery_alert_level = 25;
uint32_t default_sleep_time = 60000;
uint32_t SLEEP_TIME;
uint32_t newmillisforbatt;
uint32_t battsendinterval = 3600000;
float tempThreshold = 0.5;
float humThreshold = 5;
float presThreshold = 1;
float pres_mmThreshold = 1;
float temperature;
float pressure;
float pressure_mm;
float humidity;
float lastTemperature = -1;
float lastHumidity = -1;
float lastPressure = -1;
float lastPressure_mm = -1;
#define SEALEVELPRESSURE_HPA (1013.25)
Adafruit_BME280 bme;
#define TEMP_CHILD_ID 0
#define HUM_CHILD_ID 1
#define BARO_CHILD_ID 2
#define CHILD_ID_VOLT 254
MyMessage voltMsg(CHILD_ID_VOLT, V_VOLTAGE);
MyMessage temperatureMsg(TEMP_CHILD_ID, V_TEMP);
MyMessage humidityMsg(HUM_CHILD_ID, V_HUM);
MyMessage pressureMsg(BARO_CHILD_ID, V_PRESSURE);
void preHwInit() {
pinMode(21, INPUT);
pinMode(25, OUTPUT);
digitalWrite(25, HIGH);
pinMode(26, OUTPUT);
digitalWrite(26, HIGH);
pinMode(27, OUTPUT);
digitalWrite(27, HIGH);
}
void before() {
NRF_POWER->DCDCEN = 1;
NRF_NFCT->TASKS_DISABLE = 1;
NRF_NVMC->CONFIG = 1;
NRF_UICR->NFCPINS = 0;
NRF_NVMC->CONFIG = 0;
if (NRF_SAADC->ENABLE) {
NRF_SAADC->TASKS_STOP = 1;
while (NRF_SAADC->EVENTS_STOPPED) {}
NRF_SAADC->ENABLE = 0;
while (NRF_SAADC->ENABLE) {}
}
pinMode(BLUE_LED, OUTPUT);
pinMode(RED_LED, OUTPUT);
digitalWrite(BLUE_LED, HIGH);
digitalWrite(RED_LED, HIGH);
digitalWrite(27, LOW);
}
void setup()
{
digitalWrite(27, HIGH);
bme_initAsleep();
wait(100);
sendBatteryStatus();
wait(100);
}
void presentation() {
sendSketchInfo("EFEKTA BME280 Sensor", "1.2");
present(CHILD_ID_VOLT, S_MULTIMETER, "Battery");
present(TEMP_CHILD_ID, S_TEMP, "TEMPERATURE [C or F]");
present(HUM_CHILD_ID, S_HUM, "HUMIDITY [%]");
present(BARO_CHILD_ID, S_BARO, "PRESSURE [hPa or mmHg]");
}
void loop() {
wait(10);
bme.takeForcedMeasurement();
wait(100);
sendData();
if (millis() - newmillisforbatt >= battsendinterval) {
sleep_flag = 1;
sendBatteryStatus();
}
if (sleep_flag == 0) {
sleep(SLEEP_TIME);
sleep_flag = 1;
}
}
void blinky(uint8_t pulses, uint8_t repit, uint8_t ledColor) {
for (int x = 0; x < repit; x++) {
if (x > 0) {
sleep(500);
}
for (int i = 0; i < pulses; i++) {
if (i > 0) {
sleep(100);
}
digitalWrite(ledColor, LOW);
wait(20);
digitalWrite(ledColor, HIGH);
}
}
}
void sendBatteryStatus() {
wait(20);
batteryVoltage = hwCPUVoltage();
wait(2);
if (batteryVoltage > battery_vcc_max) {
currentBatteryPercent = 100;
}
else if (batteryVoltage < battery_vcc_min) {
currentBatteryPercent = 0;
}
else {
if (lastBatteryPercent == 1000) {
currentBatteryPercent = (100 * (batteryVoltage - battery_vcc_min)) / (battery_vcc_max - battery_vcc_min) + 5;
} else {
currentBatteryPercent = (100 * (batteryVoltage - battery_vcc_min)) / (battery_vcc_max - battery_vcc_min) - 5;
}
}
sendBatteryLevel(currentBatteryPercent);
wait(100);
if (lastBatteryPercent < battery_alert_level) {
blinky(3, 1, RED_LED);
}
else {
blinky((last_sent_value == true ? 2 : 1), 1, BLUE_LED);
}
sleep_flag = 0;
newmillisforbatt = millis();
}
void sendData() {
temperature = bme.readTemperature();
wait(20);
humidity = bme.readHumidity();
wait(20);
pressure = bme.readPressure() / 100.0F;
if (!metric) {
temperature = temperature * 9.0 / 5.0 + 32.0;
} else {
pressure = pressure * 0.75006375541921;
}
CORE_DEBUG(PSTR("MY_TEMPERATURE: %dn"), (int)temperature);
CORE_DEBUG(PSTR("MY_HUMIDITY: %dn"), (int)humidity);
CORE_DEBUG(PSTR("MY_PRESSURE: %dn"), (int)pressure);
if (abs(temperature - lastTemperature) >= tempThreshold) {
send(temperatureMsg.set(temperature, 1));
lastTemperature = temperature;
sleep(1000);
}
if (abs(humidity - lastHumidity) >= humThreshold) {
send(humidityMsg.set(humidity, 0));
lastHumidity = humidity;
sleep(1000);
}
if (abs(pressure - lastPressure) >= presThreshold) {
send(pressureMsg.set(pressure, 0));
lastPressure = pressure;
sleep(1000);
}
sleep_flag = 0;
}
void bme_initAsleep() {
if (! bme.begin(&Wire)) {
while (1);
}
bme.setSampling(Adafruit_BME280::MODE_FORCED,
Adafruit_BME280::SAMPLING_X1, // temperature
Adafruit_BME280::SAMPLING_X1, // pressure
Adafruit_BME280::SAMPLING_X1, // humidity
Adafruit_BME280::FILTER_OFF );
wait(1000);
}
Корпус для датчика разрабатывался в 3Д редакторе:
Напечатан был на 3D принтере ANYCUBIC FOTON смолой белого цвета этого же производителя, толщина слоя была выбрана средняя — 50микрон. Время печати корпуса и крышки 3 часа.
Сеть MySensors в которой работает датчик обменивается данными с системой умного дома Мажордомо. Зарегистрированный датчик в модуле Майсенсорс Мажордомо выглядит так:
Для желающих сделать себе такой же в статье даны ссылки на всё необходимое.
Место где всегда с радостью помогут всем кто хочется познакомится с MYSENSORS (установка плат, работа с микроконтролерами nRF5 в среде Arduino IDE, советы по работе с протоколом mysensors — @mysensors_rus
Автор: Berkseo