Oppgave

Interaktivt innhold

Bygg en trådløs værstasjon med Arduino MKR WiFi 1010 og BMP280/BME280

Lag et trådløst sensorsystem i Arduino med en Arduino MKR WiFi 1010 og en kombinert temperatur-, trykk- og fuktighetssensor.

Dagens læringsaktivitet

Du skal lage et trådløst sensorsystem som programmeres i Arduino. Du skal bruke et Arduino MKR WiFi 1010 utviklingskort og en sensor som måler temperatur, trykk og fuktighet og sender data 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 oppgaven trenger du følgende utstyr:

Arduino MKR WiFi 1010
USB-A-til-mikro-USB-B-kabel med signallinje
pc som kjører Windows, Mac OS eller Linux
BMP280/BME280 sensor (måler temperatur, trykk og noen måler fuktighet)
ledninger og koplingsbrett (breadboard)
Arduino IDE installert (versjon 2.0 eller nyere)
Deploii-biblioteket installert, samt Board Manager for Arduino MKR WiFi 1010 (eventuelt også drivere)
bruker på Deploii

Oppkopling

Det trengs bare fire koplinger for å drive en BMP280/BME280. Den trenger strøm/VCC (3,3 volt) og jord for strømtilførsel. For å hente ut data gjennom I2C til sensoren må du kople sensoren til pin SCL (pin 12) og SDA (pin 11).

Se vedlegg for pinout-diagram av MKR WiFi 1010.

Oppkopling: MKR WiFi 1010 og BME280
MKR WiFi 1010	BME280
VCC	VCC
GND	GND
SCL (12)	SCL
SDA (11)	SDA

Elektronisk komponent med seks tilkoplingspunkt hvor det er pinner i fire av dem. Foto. — En BME280 har i utgangspunktet seks tilkoplinger, men vi bruker bare fire i denne sammenhengen.

Mikrokontroller og sensor kopla sammen med ledninger via et koplingsbrett. En rød diode er kopla til koplingsbrettet. Foto. — Her er mikrokontrolleren kopla til en BME280 sensor. Det er også kopla til en rød diode. Kan denne brukes til noe? For eksempel lyse når enheten er kopla til Deploii?

NDLA-boksen

Oransje boks med display på toppen og to sensorer på den ene sida. Illustrasjon. — Hva tror du sensorene på sida kan registrere?

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 Arduino MKR WiFi 1010
datastrømmer, gjerne kalt Temperatur, Trykk, Fukt og BME280
en måleserie
et kontrollpanel med
- en graf som viser datastrømmene Temperatur, Trykk og Fukt
- en terminal som viser datastrømmen BME280
- ei tallvisning som viser datastrømmen Temperatur
- ei tallvisning som viser datastrømmen Trykk
- ei tallvisning som viser datastrømmen Fukt

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, Arduino SAMD Boards og kanskje også en COM Port Driver. Filmene om Deploii viser deg hvordan du kan gjøre dette.
Så må du laste ned biblioteket for Deploii i Arduino IDE. Dette gjør du via den innebygde biblioteksfunksjonen i Arduino.
Til slutt må du installere biblioteket for sensoren BMP280/BME280. Dette biblioteket heter BMx280MI og er laga av Gregor Christandl.

Eksempelkode

Du finner en eksempelkode for sensoren BME280 i et vedlegg sist i denne artikkelen. Denne koden får sensoren til å måle temperatur, trykk og fukt. Så blir dataene sendt til Deploii. Men du må tilpasse eksempelkoden litt og sette opp alt riktig på nettsida.

Har du en BMP280 uten fuktighetsmåling, må du oppdatere koden ved å fjerne kodelinjene som inneholder avlesning av fuktighet.

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 Arduino MKR WiFi 1010. Jeg skal kople MKR WiFi 1010 versjon XX til en sensor av typen BME280 for å måle temperatur, fuktighet og trykk (Alternativ: BMK280 for å måle temperatur og trykk).

MKR WiFi 1010 skal koples med pin SCL til pinne 12 og SDA til pinne 11.

Data MKR mottar, skal sendes til nettportalen Deploii, og datastrømmene skal hete temperatur, trykk og fukt.

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

Nettverksnavnet mitt er XXXXXXXX, og passordet er XXXXXXXX. MKR WiFi 1010 har definert kort-ID XXXXXXXX.

Det skal sendes data hvert sekund, og dataene som vises, skal omregnes og vises i celsius, prosent og mBar.

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 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 Arduinoen din 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 bruke kunnskapene dine til å hente ut og analysere data. Start en ny måleserie på nettsida for datastrømmen du har laga for temperatur, trykk og fuktighet.

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 oversikt over hvilken fil som er nyest. Når fila er på pc-en din, kan du laste den inn i Python eller Excel og for eksempel lage grafer og studere dataene i større detalj.

Filer for nedlasting

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

Relatert innhold

Introduksjon til Deploii

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

Deploii – hurtigguide

For å opprette kommunikasjon mellom et utviklerkort og Deploii må du gjøre noen grunnleggende oppsett på Deploii og programmere mikrokontrolleren din.