SilverLight: Arduino monitor okoliša za poslužiteljske sobe: 3 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:35

Jednom sam dobio zadatak potražiti sondu za zaštitu okoliša za praćenje temperature u poslužiteljskoj prostoriji moje tvrtke. Moja prva ideja bila je: zašto jednostavno ne upotrijebite Raspberry PI i DHT senzor, može se postaviti za manje od sat vremena, uključujući instalaciju OS -a. Zbog toga sam dobio hladan odgovor od šefova povezanih očiju da to nećemo učiniti jer bi postavljanje uređaja koštalo više radnih sati nego kupnja uređaja. To što sam dio svog života morao prihvatiti ovako uskogrude ljude bila je jedna stvar i naručio sam neko EATON otpadno poduzeće s Ebaya i nazvao ga, ali sam u tom trenutku odlučio da ću za svoju vlastitu poslužiteljsku sobu izgraditi potpuno otvoreni Arduino uređaj koji će biti puno bolji od onoga što sam upravo naručio.

Ovaj projekt nosi kodni naziv SilverLight, ne pitajte me odakle mi ta imena:) Upravo sam pogledao sjajnu poluakrilnu kutiju i odlučio se s ovim imenom, to nema nikakve veze s proizvodom microhoof o čemu sam saznao nakon.

Korak 1: Dizajn hardvera

Pregled komercijalnog hardvera.

U redu, pa ni ne počinjem s čijom je sjajnom idejom bilo staviti monitor okoliša u prozore, ali očito postoji tržište za to pa da vidimo što oni mogu učiniti:

Uređaj za nadzor okoliša KOMPATIBILNOST

10/100Mb Network-MS, PXGUPS, PXGPDP i PXGMS.

ConnectUPS-X od 10/100Mb, ConnectUPS-BD i ConnectUPS-E s FW V3.01 i novijim. DIMENZIJE (DXŠVD)

2,26 x 1,48 x 1,15 (inča) 57,6 x 37,6 x 29,3 (mm) TEŽINA

1,19 oz (34 g)

To su vrlo korisne informacije, zar ne? Bez brige jer ne mogu puno učiniti. Da biste uopće započeli, vaš UPS će za to morati imati drugu skupu addon-karticu koja to povezuje sa senzorom okoliša koji kupujete zasebno, obično sa standardnim CAT5 kabelom (nemojte ni pokušavati priključiti bilo što u taj port jer nema ništa standardno o tome). Tvrde da je uređaju potrebno 10 minuta da se "zagrije", što je u stvarnosti bilo sati, a nakon što je učinio voila pojavio se u njihovom polako ažurirajućem Java sučelju, a mi imamo temperaturu i vlagu. Od sada je postavljanje uvjeta na temelju upozorenja bilo jednostavno, ali koga briga, napravimo nešto bolje.

Ovaj projekt je spoj više mojih projekata: meteorološka stanica Natalia, Sjena feniksa. Kutija može nadzirati sljedeća ekološka ograničenja:

• Indeks temperature/vlažnosti/topline
• LPG, dim, alkohol, propan, vodik, metan i ugljikov monoksid u zraku (MQ2)
• Solarna osjetljivost (svijetli li svjetlo u sobi poslužitelja?)
• Senzor pokreta PIR (od sada nadalje možete čak i automatski uključivati/isključivati svjetla zahvaljujući senzoru pokreta kada netko uđe u prostoriju)

Svi ti podaci lijepo su prikazani na LCD zaslonu, a istovremeno se prenose na računalo (narančasta PI nula) radi daljnje obrade i upozorenja. Iako bi bilo moguće izravno spojiti digitalne senzore poput DHT -a i digitalnog pina MQ2 na OrangePI, uvijek radije koristim namjenske mikrofone za te zadatke i kada trebate ažurirati i LCD te raditi druge niske razine Arduino je jednostavno nenadmašan i može pouzdano raditi bez prestanka dugi niz godina (zapravo mi još nije uspio niti jedan Arduino koji radi 24 sata dnevno). OrangePI sa svojim nedostacima (neka je to računalo od 10 USD) poput neupotrebljivog za velika radna opterećenja, bez podrške za bsd, integrirani wifi je naduven itd. Lako se može nositi s malim radnim opterećenjem, poput očitavanja očitanja senzora putem serijskog (USB -a) i njihove obrade.

Ovo je vrlo jednostavan projektni hardver koji zahtijeva sljedeće komponente:

• Arduino PRO Micro
• LCD zaslon 2x16 znakova RGB
• AC-DC izolacijski prekidač, modul napajanja 220V do 5V HLK-5M05 (ovo je jako dobro za Arduino/ESP projekte), ovo je verzija od 5V/5W!
• 2x300ohm otpornici
• 2x legla (crvena/zelena)
• PIR senzor pokreta
• MQ2 senzor
• DHT22
• LDR
• 2X10Kohm otpornik
• Zvučni signal
• Narančasta PI nula
• mini USB podatkovni kabel

Nisam se ni potrudio napraviti PCB za ovu samo korištenu običnu ploču jer se komponente mogu jednostavno spojiti na Arduino (pogledajte slike u prilogu):

-DHT22 će zahtijevati 10K izvlačenje na VCC (digitalno)

-LDR će zahtijevati povlačenje od 10K do GND (analogno)

-MQ2 se može izravno spojiti na bilo koji analogni pin (analogni) <radije koristite analogni jer zašto ne i kada imamo MCU s analognim pinovima gdje možemo dobiti točnu vrijednost umjesto namještanja nekog lonca na stražnjoj strani uređaja kako bismo dobili visoku ili NISKO od toga, zbog lijepljenja u mom dizajnu koje je ionako nedostupno. Provjerite:

-PIR se može izravno spojiti na bilo koji pin (digitalni)

-LCD: može se pokretati s 4 pina, može se spojiti na bilo koji pin (digitalno) trebat će +2 RS/E (digitalno)

-Buzzer: može se izravno spojiti na bilo koji Arduino pinove (digitalni)

Ispis koji sam koristio može se vidjeti u kodu. Povezivanje svega zajedno nakon što je ovo prilično jednostavno, možete ih učiniti i jedan po jedan, pobrinite se da jedan senzor radi savršeno, a zatim prijeđite na sljedeći, sve što možete pogriješiti je greškom spajanje žica na pogrešna mjesta (npr. Zamjena vcc /gnd za senzor, do sada ovo nikada nije ubilo nijedan moj uređaj). Ono što bih ovdje primijetio da je za mene bilo naslagano previše VCC -a i GND -ova, nisam ih mogao provući kroz priključnu traku pa sam ih sve lemio.

Također o DHT -ovima ne zaboravite iz mojih drugih projekata: ako u svoj kôd unesete DHT biblioteku, a DHT senzor nije spojen ili je pogrešno povezan DHT (npr. 11 definirano u kodu koji koristite 22), to može dovesti do programa da zauvijek visi na početku.

Što se tiče PIR senzora za otkrivanje pokreta, kao što možete vidjeti na mojoj slici, postoji mnogo lažnih krivotvorina, zapravo, čak bi mi bilo teško kupiti originalni s Ebaya. Lažnice rade jednako dobro, čak i dugoročno, ali imaju zrcaljenje njihovog kruga što uzrokuje preokretanje + i - iglica, također ih je lako prepoznati iz: dolaze s plavim PCB -om koji nije uobičajen zeleni, nedostaju oznake za potmetre. Imao sam sreću što sam u svojoj kutiji našao originalnu, inače bih promjenom položaja pokrio 2 LED diode za mene. Utvrdio sam da mi oba lončića na pola puta rade. To će vam dati dovoljno dug domet za osjetljivost, a također i pri kretanju digitalna noga će se držati u VISOKOM položaju oko minute, tako da za to ne morate nadoknaditi kôd. Na krivotvorinama je lako odrediti koja je strana - i + samo pogledajte odgovarajuće nogice za elektrolitske kape povezane s iglama.

Za rezanje kutije koristio sam dijamantnu dremel glavu (koja je bila pretjerana, ali je odlično funkcionirala) i običnu bušilicu. S ovim razvodnim kutijama je lako raditi i iako mi se ne sviđa lijepljenje, nisam imao pri ruci vijke i vijke pri izgradnji pa sam se pogodio za lijepljenje stvari (koje se također mogu lako zagrijati i kasnije rastaviti pomoću isti ljepilo bez filtera).

Korak 2: Dizajn softvera

Arduino kôd je također jednostavan, u osnovi povlači sva očitanja senzora na početku svake petlje. Uključuje LED diode ako ima pokreta ili dima, a također pušta zvuk alarma na zujalici ako ima dima (ovo je jedini kod za blokiranje pa sam ga skratio), zatim prikazuje podatke na LCD -u i na kraju ih šalje preko računala s zadržavanjem od 10 sekundi, da ne poplavi luku.

Ovaj projekt koristi jednosmjernu komunikaciju s Arduino-> OrangePI, nema implementiranih nikakvih naredbi. Iako bi to bilo savršeno moguće učiniti kao što sam to učinio u jednom od svojih drugih projekata u kojima računalo može poslati LCD_PRINT1 ili LCD_PRINT2 da prepišu jedan redak LCD zaslona vlastitom porukom (npr.: ip adresa, vrijeme rada, datum sustava, cpu), površina zaslona je toliko mala za prikaz podataka s 3 senzora da se nisam ni trudio. Vrijednosti SOL i SMK mogu ići do 4 znamenke 0000-1023 zauzimajući već 8 vrijednih znakova na ekranu.

S LCD -om možete primijetiti mali trik u kodu da se nakon svake izmjerene vrijednosti primijeni ispis bijelih razmaka (""), zatim pomaknem kursor na fiksne položaje za postavljanje novih ikona i podataka. Oni su tu jer LCD nije toliko pametan za razumijevanje brojeva, samo crta ono što dobiva i, na primjer, ako ste imali solarnu vrijednost od 525 koja se odjednom smanjila na 3, tada će prikazati 325 ostavljajući staro smeće na ekranu tamo.

C kontrolni kod koji se izvodi na OrangePI -u i bilježi podatke o okolišu te po potrebi šalje upozorenja e -poštom.

OrangePI izvodi Armbian (koji je u vrijeme pisanja temeljen na Debian Stretch). Uključit ću ovo u softverski dio s obzirom da je bio problem hw što je riješio. Evo prosječnog odliva energije uređaja:

0,17 A - samo Arduino + senzori

0,5-0,62 A - OrangePI dizanje

0,31 A - Narančasti PI u praznom hodu

0,29 A - Narančasti PI isključen (ne mogu ga isključiti, nema ACPI ili nešto slično)

0,60 A - Stres test 100% -tna upotreba procesora na 4 jezgre

Ovaj OrangePI sam dugo držao u kutiji. Sa starim jezgrom uređaj je iscrpio toliko struje (kao što je mjerač rekao da je dosegao vrhunac oko 0,63 A) što PSU vjerojatno nije mogao dati da se jednostavno ne pokrene, proces pokretanja je zaglavljen i upalila su mi se 2 ethernet LED diode stalno i ne radeći ništa.

Ovo je pomalo neugodno jer HLK-5M05 tvrdi da može raditi 5W na 5V, što znači da može pružiti 1 Amp, ali s ovim uređajima koji dolaze iz Kine jednostavno se ne zna, vrh 0.63 A bio je znatno niži od nominalnog vrijednost. Tako sam izvodio jednostavne testove ponovnog pokretanja, od 10 ponovnih pokretanja OrangePI bi se pokrenuo samo dva puta uspješno, što me skoro natjeralo da ga izbacim iz projekta jer ne volim buggy nedosljedno ponašanje u sklopovima. Pa sam počeo guglati, možda postoji način da se smanji softverska potrošnja energije pri pokretanju (budući da je to tada bio samo problem) i našao sam neki članak koji govori o dotjerivanju script.bin, ali to je bilo za Orange PI PC i datoteke su nedostajale iz pohrane pa sam, kao posljednje sredstvo, učinio čarobnu "prikladnu nadogradnju" za nadogradnju firmvera, kernela i svega ostalog, nadajući se da će se manje isprazniti i da će se uređaj moći pokrenuti i:

Linux silverlight 4.14.18-sunxi #24 SMP pet 9. veljače 16:24:32 CET 2018. armv7l GNU/Linux

Linux silverlight 4.19.62-sunxi #5.92 SMP srijeda 31. srpnja 22:07:23 CEST 2019 armv7l GNU/Linux

Upalilo je! Bacanje hardvera na softverski problem obično su lijeni Java programeri, ali u ovom slučaju riješili smo hardverski problem sa softverom što je veliki uspjeh. Učinio sam još 20 testova ponovnog pokretanja, uređaj je pokrenuo svaki slučaj. I dalje bih napomenuo da je skok struje pri uključivanju Opi (povezivanje/prekidanje veze) toliko velik da će u svakom trenutku resetirati Arduino (jednostavno ponovno pokretanje samo će treperiti na LCD -u, ali neće uzrokovati daljnje probleme), ali ovaj problem ostaje skriveno jer će se 2 pokrenuti zajedno.

Također sam pogledao module jezgre:

usb_f_acm u_serial g_serial libcomposite xradio_wlan mac80211 lima sun8i_codec_analog snd_soc_simple_card gpu_sched sun8i_adda_pr_regmap sun4i_i2s snd_soc_simple_card_utils TTM sun4i_gpadc_iio snd_soc_core cfg80211 snd_pcm_dmaengine industrialio snd_pcm snd_timer snd sun8i_ths soundcore cpufreq_dt uio_pdrv_genirq uio thermal_sys pwrseq_simple

Što nam doista treba od ovih? U redu, pwr i termalni bi mogli biti korisni, ali zvuk, serijski port, wifi (već slomljeno hw) ne trebamo sve ovo može se staviti na crnu listu. Također ću kasnije stvoriti prilagođeno jezgro sa samo potrebnim modulima.

Ono što nam je potrebno i nije zadano učitano je CDC ACM za komunikaciju s Arduinom, omogućite ga sa:

echo "cdc-acm" >> /etc /modules

Nakon toga već možete testirati vezu s:

screen /dev /ttyACM0 9600

Trebali biste vidjeti podatke o statusu koji se šalju svakih 10 sekundi.

Upozorenja i nadzor

Od upozorenja samo sam stavio sistemske () pozive u C kontrolni kod koji prima podatke iz serijskog pa nisu potrebni nikakvi vanjski alati. Neki primjeri upozorenja:

- Temperatura prelazi 30 C

- Vlažnost prelazi 70 % (nije zdravo za poslužitelje)

- U sobi je otkriven pokret (ovo može biti neugodno ako nastavite s poslužiteljem)

- Otkriven je dim ili plin (upozorenja veća od 100 mogu se shvatiti ozbiljno, igrao sam se s ovim senzorom i uključuje se za mnoge stvari, na primjer stvaranje dima uz senzor lemilicom rezultiralo je s nešto više od 50 tijekom sljedećeg pušenja cigareta o povećao se na 500, čak je otkrio plin iz običnog dezodoransa iz daljine)

Za čuvanje povijesnih podataka nisam se zamarao razvijanjem alata jer zašto iznova izmišljati kotač kad imamo izvrsne okvire za nadzor. Pokazat ću primjer kako to integrirati u svoj osobni favorit, Zabbix:

apt-get install zabbix-agent

Dodajte na kraj: /etc/zabbix/zabbix_agentd.conf

UserParameter = silverlight.hum, glava -1 /dev/shm/silverlight-zbx.log | awk -F "," '{print $ 1}'

UserParameter = silverlight.tmp, glava -1 /dev/shm/silverlight-zbx.log | awk -F "," '{print $ 2}' UserParameter = silverlight.sol, glava -1 /dev/shm/silverlight-zbx.log | awk -F "," '{print $ 4}' UserParameter = silverlight.mot, glava -1 /dev/shm/silverlight-zbx.log | awk -F "," '{print $ 5}' UserParameter = silverlight.smk, glava -1 /dev/shm/silverlight-zbx.log | awk -F "," '{print $ 6}'

Pokretanje zabbix_agentd -p sada bi trebalo vratiti ispravne vrijednosti:

silverlight.hum [t | 41]

silverlight.tmp [t | 23] silverlight.sol [t | 144] silverlight.mot [t | 0] silverlight.smk [t | 19]

Toplinski indeks, prikupljam ga, ali ne vidim njegovu praktičnu uporabu pa se samo bilježi. U kontrolnom kodu C implementirao sam 2 funkcije zapisivanja, prva će zapisati sve podatke u formatu prilagođenom korisniku:

[SILVERLIGHT] Podaci primljeni u 2019-09-10 23:36:08 => Vlažnost: 44, Temp: 22, Najviša: 25, Solarna: 0, Kretanje: 0, Dim: 21

[SILVERLIGHT] Podaci primljeni u 2019-09-10 23:36:18 => Vlažnost: 44, Temp: 22, Najviša: 25, Solarna: 0, Kretanje: 0, Dim: 21 [SILVERLIGHT] Podaci primljeni u 2019-09 -10 23:36:29 => Vlažnost: 44, Temp: 22, Najviša: 25, Solarna: 0, Kretanje: 0, Dim: 22 [SREBRNO SVJETLO] Podaci primljeni u 2019-09-10 23:36:39 => Vlažnost: 44, Temp: 22, Hi: 25, Solarna: 0, Kretanje: 0, Dim: 21

Drugi:

void logger2 (char *tekst) {

FILE *f = fopen ("/dev/shm/silverlight-zbx.log", "w"); if (f == NULL) {printf ("Pogreška pri otvaranju datoteke dnevnika memorije! / n"); povratak; } fprintf (f, "%s", tekst); fclose (f); povratak; }

To će staviti 1 linijski zapisnik u memoriju (eliminirati nepotrebne rw operacije na sdcard) koji će se sljedeći put uvijek prebrisati. Ovaj će zapisnik sadržavati samo 6 stupaca podataka i bez vremenske oznake, lako je čitljiv za Zabbix.

Kao posljednji bonus: kako programirati Arduino izravno s OrangePI -a tako da ne morate svaki put prilaziti uređaju i priključiti prijenosno računalo.

Postoje 2 načina:

-Lagan način: Instalirajte potpuni Arduino IDE, a knjižnice koriste udaljenu radnu površinu poput X11 s prosljeđivanjem, Xrdp, Xvnc, Nxserver itd.

-Težak način: Instalirajte Arduino IDE i koristite naredbeni redak

Ovaj put ćemo to učiniti na teži način jer ne volim instalirati X11 na poslužitelje. Za to će vam trebati 6 komponenti:

1, Arduino IDE za 32 -bitni ARM ->

2, Python serijski-> apt-get install python-serial

3, Arduino Makefile projekt -> git klon

4, DHT knjižnica

5, definicije Sparkfun ploče

6, SilverLight.ino, glavni kôd

Da bih vam olakšao, grupirao sam datoteke potrebne za posljednje 4 točke (sketchbook.tgz) pa će vam trebati samo prve 2

Najprije je najbolje stvoriti redovnog korisnika koji ima rw pristup USB priključku:

adduser srebro

usermod -a -G dialout srebro

SCP skenirajte knjigu.tgz na uređaj u novostvorenom korisničkom kućnom direktoriju i izvadite je tamo:

cd /dom /srebro

tar xvzf sketchbook.tgz

Da biste malo razumjeli što se događa ispod haube dok koristite grafički IDE:

Tijek rada izgradnje Arduino skice pri korištenju Arduino IDE -a opisan je na Arduino web stranici https://www.arduino.cc/en/Hacking/BuildProcess i detaljnije ovdje: https://www.arduino.cc/ hr/Hakiranje/BuildProcess

Općenito, standardni proces izgradnje Arduina je:

Kombinirajte.ino datoteke u glavnu datoteku skice. Transformacija glavne datoteke skice: dodajte naredbu #include; stvoriti deklaracije funkcija (prototipove) svih funkcija u glavnoj datoteci skice; dodati sadržaj main.cxx datoteke cilja u glavnu datoteku skice. Sastavite kôd za objektne datoteke. Povežite objektne datoteke s.hex datotekom spremnom za prijenos na Arduino.

Postoje neke male razlike između Arduino standardnog procesa izgradnje i procesa izrade pomoću Arduino-Makefilea:

Podržana je samo jedna.ino datoteka. Deklaracije funkcija ne stvaraju se automatski u.ino datoteci. Korisnik se mora pobrinuti za stvaranje ispravnih deklaracija funkcija.

Srce procesa izgradnje je Makefile. Ne brinite, sve je pripremljeno za vas, malo je složenije pri ovakvom sastavljanju za nestandardne ploče poput serije SparkFun.

BOARD_TAG = promicro

ALTERNATE_CORE = SparkFun BOARD_SUB = 16MHzatmega32U4 ARDUINO_PORT =/dev/ttyACM0 USER_LIB_PATH =/home/silver/sketchbook/biblioteke ARDUINO_DIR = /opt/arduino-1.8.9 include /home/silver/rket

Sve što trebate upisati je: make upload (koji će prvo izgraditi.hex datoteke, a zatim ih koristiti avrdude za prijenos), završit će s nečim poput:

mkdir -p build-promicro-16MHzatmega32U4

reset reset make [1]: Ulazak u direktorij '/home/silver/sketchbook'/home/silver/sketchbook/Arduino-Makefile/bin/ard-reset-arduino --caterina/dev/ttyACM0 make [1]: Napuštanje imenika ' /home/silver/sketchbook 'make do_upload make [1]: Ulazak u direktorij'/home/silver/sketchbook '/opt/arduino-1.8.9/hardware/tools/avr/bin/avrdude -q -V -p atmega32u4 - C /opt/arduino-1.8.9/hardware/tools/avr/etc/avrdude.conf -D -c avr109 -b 57600 -P/dev/ttyACM0 / -U bljeskalica: w: build -promicro -16MHzatmega32U4/skica. hex: i Spajanje na programera:. Pronađen programer: Id = "CATERIN"; type = S Verzija softvera = 1.0; Nije navedena verzija hardvera. Programer podržava povećanje automatskog zbrajanja. Programer podržava pristup memoriranoj memoriji s veličinom međuspremnika = 128 bajtova. Programer podržava sljedeće uređaje: Kod uređaja: 0x44 avrdude: AVR uređaj inicijaliziran i spreman za prihvaćanje uputa avrdude: Potpis uređaja = 0x1e9587 (vjerojatno m32u4) avrdude: čitanje ulazne datoteke "build-promicro-16MHzatmega32U4/sketchbook.hex" avrdude: pisanje bljeskalice (11580 bajtova): avrdude: 11580 bajtova zapisano flash avrdude: safemode: Osigurači OK (E: CB, H: D8, L: FF) avrdude učinjeno. Hvala vam.

Pa hvala avrdude, a sada je naš Arduino resetiran i programiran s novim kodom, ono što možete jednostavno urediti pomoću vi ili vašeg omiljenog uređivača lokalno, nema potrebe za nikakvim IDE -ovima. Napomenuo bih da biste tijekom prijenosa trebali zatvoriti i C kontrolni program, zaslon ili bilo što drugo što pristupa arduinu, inače će se port nakon resetiranja vratiti kao /dev /ttyACM1.

Korak 3: Zatvaranje i popis zadataka

Iako sam stvorio ovu kutiju senzora okoliša za poslužiteljske sobe, možete je koristiti za kemijske/elektroničke laboratorije, skladišta, obične prostorije i bilo što drugo. I da, budući da koristi TCP/IP, to je IoT uređaj, G, trebao sam to staviti i na naslov kako bi bio poduzetniji:)

Možete jednostavno izmijeniti hardver i softver kako biste mogli automatski uključiti i svjetla u prostoriji. Pogledajte moj drugi projekt: Sjena feniksa, kako to funkcionira za kontrolu svjetla, imate sav pribor pri ruci za istu stvar (koristi mjerače vremena za zadržavanje svjetla sve dok je unutar detektirano gibanje vremensko razdoblje, ako se ponovno pokrene, odbrojavanje će se pojačati).

S OrangePI -om koji radi s armbijskim punim stogom, mogućnosti su neograničene, možete stvoriti lokalno web sučelje napisano od nule u php -u za prikaz povijesnih podataka na grafikonima. Nije li već bolje da imate potpuno otvoreni izvorni uređaj koji nadgleda vašu poslužiteljsku sobu čime se možete pohvaliti izgradnjom, ako mislite da je tako sami izgradite!