Oppgave

Interaktivt innhold

Bygg en trådløs værstasjon med ESP32 og BMP180

Lag et trådløst sensorsystem i Arduino med en ESP32-DevKitC og en sensor som måler temperatur og barometrisk trykk (lufttrykk).

Dagens læringsaktivitet

Du skal lage et trådløst sensorsystem som programmeres i Arduino. Med et ESP32-DevKitC-utviklingskort og en BMP180-sensor måler du temperatur og barometrisk trykk 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
BMP180-sensor (måler temperatur og trykk)
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 BMP180. Den trenger strøm/VCC (3,3 volt) og jord for strømtilførsel. Dataene sendes fra sensoren via den innebygde I2C-modulen. ESP32 koples til pinnene SCL (pin 22) og SDA (pin 21) på kortet.

Se vedlegg for pinout-diagram av ESP32-DevKitC.

Oppkopling: ESP32 og BMP180
ESP32	BMP180
3,3 V	VIN
GND	GND
SCL (22)	SCL
SDA (21)	SDA

Elektronisk komponent med fire tilkoplinger. De har betegnelsene VIN, GND, SCL og SDA. Foto — En BMP180-sensor har fire tilkoplinger. Husker du benevnelsene VIN og GND?

Mikrokontroller og sensorer kopla sammen på ei koplingsplate. Foto — Her er en ESP32 kopla til en BMP180-sensor som kan brukes som en værstasjon.

NDLA-boksen

Oransje boks med et display på toppen og to sensorer på den ene sida. Illustrasjon — Denne boksen har en lyssensor og en temperatursensor på den ene sida. Et display viser verdier.

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
fire datastrømmer, gjerne kalt Temperatur, Trykk, BMP180 og Logg
en måleserie
et kontrollpanel med
- en graf som viser datastrømmene Temperatur og Trykk
- ei tallvisning som viser datastrømmen BMP180
- en terminal som viser datastrømmen Logg

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.
Til slutt må biblioteket for sensoren BMP180 installeres. Dette biblioteket heter Adafruit BMP085 Library og vil stå som "laga av Adafruit".

Eksempelkode

Du finner en eksempelkode for BMP180-sensoren i et vedlegg sist i denne artikkelen. Denne koden får sensoren til å måle temperatur og trykk. 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 vil 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 temperatur- og trykksensor av typen BMP180.

ESP32 skal koples med SCL til pinne 22 og med SDA til pinne 21.

Dataene ESP32 mottar, skal sendes til nettportalen Deploii, og datastrømmene skal hete Temperatur og Trykk. I tillegg ønsker jeg en datastrøm som heter BMP180, og en som heter Logg.

Jeg vil også at måleverdier skal vises i seriell monitor på Arduino IDE, og det 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. Dataene som vises, skal omregnes og vises i celsius og millibar.

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. Jeg ønsker også forklaringer til hver enkelt kodelinje i programmet.

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 datastrømmene du har laga for temperatur og trykk.

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

Filene du får, vil ha samme navn som datastrømmen din, og de er stempla med dato og tid slik at du kan holde styre på hvilke filer som er nyest. Når filene er på pc-en din, kan du laste dem inn i Python eller Excel og f.eks. lage grafer og studere dataene i større detalj.

Filer for nedlasting

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

Arduino: Program BMP180(INO)
Diagram: ESP32 - Pinout(PDF)

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.