Oppgave

Interaktivt innhold

Bygg et trådløst system for avstandsmåling med ESP32

Lag et trådløst sensorsystem i Arduino med en ESP32-DevKitC og en ultrasonisk sensor som måler avstand til andre objekter.

Dagens læringsaktivitet

Du skal lage et trådløst sensorsystem som programmeres i Arduino. Med et ESP32-DevKitC-utviklingskort og en ultralydsensor måler du avstand og sender dataene til Deploii-nettsida. Dataene kan vises i sanntid på nettsida og lagres i skya. Seinere kan du laste ned dataene i ønska filformat (.csv, .txt osv.) og analysere dem videre i Python eller Excel.

Slik kan et ferdig oppsett se ut:

Utstyr

Til denne oppgava trenger du følgende utstyr:

ESP32-DevKitC
USB-A-til-mikro-USB-B-kabel med signallinje
pc som kjører Windows, Mac OS eller Linux
HC-SR04 ultrasonisk sensor (måler avstand til objekter)
ledninger og koplingsbrett (breadboard)
Arduino IDE installert (versjon 2.0 eller nyere)
Deploii-biblioteket installert, samt Board Manager for ESP32 (eventuelt også drivere)
bruker på Deploii

Oppkopling

Det trengs bare fire koplinger for å drive en ultrasonisk sensor. Den trenger strøm/VCC (5 volt) og jord for strømtilførsel. For å hente ut data gjennom Trig Pin (triggerpinne) og Echo Pin (ekkopinne) til sensoren må du kople dem til pin 33 og 34 på ESP32-en.

Se vedlegg for pinout-diagram av ESP32-DevKitC.

Oppkopling ESP32 og Ultralydsensor
ESP32	Ultralydsensor
5V	VCC
33	Trig
34	Echo
GND	GND

Elektronikkomponent med to sylindriske sensorer og fire tilkoplinger. Foto — Tilkoplingene på en ultralydsensor av typen HC-SR04.

Mikrokontroller og elektroniske komponenter på et koplingsbrett. Foto — Ferdig kopla ESP32 med ultralydsensor.

NDLA-boksen

Du kan også velge å bygge prosjektet inn i en støtsikker boks, for eksempel NDLA-boksen.

Deploii-nettsida

Når alt er installert, logger du deg inn på innloggingssida til Deploii. Deretter må du sette opp følgende (helst i rekkefølge):

et kort av typen ESP32
en datastrøm, gjerne kalt Avstand
en måleserie
et kontrollpanel med
- en graf som viser datastrømmen Avstand
- en tall-visning som viser datastrømmen Avstand
- en terminal som viser datastrømmen Avstand

Om du lurer på noe underveis, kan du sjekke ut de generelle guidene for Deploii på NDLA. De viser deg hvordan du utfører de forskjellige stega i lista over. Deploii-filmene kan også være gode hjelpemidler. Og så kan du selvfølgelig også spørre læreren din om hjelp.

Programmering

Installasjon (Arduino IDE)

Om du ikke har installert noe fra før av, kan du gjøre følgende:

Først installerer du Arduino IDE ved å følge oppstartsguiden for Arduino.
Deretter må du laste ned en såkalt Board Manager for ESP32 og kanskje en COM Port Driver også. Filmene om Deploii viser deg hvordan du kan gjøre dette.
Deretter må du laste biblioteket for Deploii ned i Arduino IDE. Dette gjør du via den innebygde bibliotekfunksjonen i Arduino.

Eksempelkode

Du finner en eksempelkode for den ultrasoniske sensoren i et vedlegg sist i denne artikkelen. Den får sensoren til å måle avstand fra andre objekter. Så blir dataene sendt til Deploii. Men du må tilpasse eksempelkoden litt og sette opp alt riktig på nettsida.

Programmering med KI

Hvis du vil programmere ved hjelp av KI, er det viktig at du forteller prateroboten hvilken rolle den skal ha, og hva du ønsker at den skal gjøre. Her får du et eksempel på en slik instruksjon. Du må fylle inn din egen informasjon i felta som er merka med XXXXXX.

Det er også viktig at du limer inn koden du får når du har satt opp Deploii, for å sikre riktig kommunikasjon mellom mikrokontrolleren og Deploii. Slik kan instruksen til prateroboten se ut:

Du skal være min digitale hjelper når jeg skal programmere min ESP32. Jeg skal kople en ESP32 versjon XX til en ultralydsensor av typen HC-SR04.

ESP32 skal koples med TRIG til pinne 33 og ECHO til pinne 34.

Dataene ESP32 mottar, skal sendes til nettportalen Deploii, og datastrømmen skal hete Avstand.

Måleverdier skal vises i seriell monitor på Arduino IDE med en hastighet på 9600.

Nettverksnavnet mitt er XXXXXXXX, og passordet er XXXXXXXX. ESP32 har definert kort-ID XXXXXXXX.

Det skal sendes data hvert sekund, og dataene som vises, skal omregnes og vises i cm.

Gi meg et eksempel på kode, ei liste over komponentene jeg trenger for å kople en slik krets, og en instruksjon i hvordan jeg skal kople kretsen.

Du skal ta utgangspunkt i denne koden fra Deploii som beskriver hvordan mikrokontroller og Deploii koples sammen: LIM INN KODE FRA DEPLOII HER

Test ut

Nå som du har satt opp og programmert alt, skal du teste ut systemet.

Klarer du å få inn noen data på kontrollpanelet?
Hva slags data ser du?
I hvilket format synes du dataene er enklest å lese av?
Fungerer datainnsamlinga også om du kopler din ESP32 til noen andres pc?
Klarer du å laste ned dataene du har målt?
Hva slags data finner du i fila du har lasta ned?

Dataanalyse med Python eller Excel

Nå skal du anvende kunnskapene dine til å hente ut og analysere data. Start en ny måleserie på nettsida for datastrømmen du har laga for avstand.

Etter at du har fått ned et tilstrekkelig antall datapunkter, for eksempel 200 i løpet av en ti minutters periode, kan du laste ned måleserien.

Fila du får, vil ha samme navn som datastrømmen din, og den er stempla med dato og tid slik at du kan holde styre på hvilken fil som er nyest. Når fila er på pc-en din, kan du laste den inn i Python eller Excel og f.eks. lage grafer og studere dataene i detalj.

Filer for nedlasting

Her finner du et eksempel på programvare som kan prøves ut for å få systemet til å fungere.

Relatert innhold

NDLA-boksen: Parkeringssensor

En parkeringssensor er et nyttig system som hjelper sjåfører med å parkere tryggere. Prøv å lage din egen!

Introduksjon til Deploii

Deploii lar deg kople mikrokontrollere til nettsida deploii.no, slik at du kan samle inn og visualisere data via et kontrollpanel.