Qu'est-ce que DeltaLab ?

DeltaLab est une association ‘loi 1901’ d’intérêt général, dont l’objectif est la création d’un espace dédié à l’innovation, à la production numérique au prototypage et à l’«expression artistique».

Le principe fondateur de l’association est d’apprendre à faire soi-même, pour passer de l’idée à l’objet.

Deltalab se spécialise en Objets Connectés, et est en train de créer un vaste «écosystème numérique» entre Drôme et Vaucluse, pour répondre à des besoins non couverts, mettre à disposition ressources et équipements pour usage professionnels et instaurer des partenariats avec les autres structures et initiatives numériques existantes.

Deltalab est aussi un FabLab (Fabrication Laboratory / Laboratoire de Fabrication ), un tiers-lieu de type makerspace où se trouve un atelier qui dispose de machines de fabrication comme des Imprimantes 3D ou des découpeuses Laser.

Deltalab se veut ouvert à tous publics : étudiants, professionnels, associations, inventeurs, designers, artistes, etc.

Contexte de cette Documentation

Ce projet présente l'utilisation de sonde TDS.
A DeltaLab, un projet d'Aquaponie est en projet, et ces capteurs seront évidemment utilisés dès le début.

Introduction

Ce projet a pour but de présenter l'utilisation de sonde TDS, dans le but de les intégrer dans un projet plus grand.
Le projet est composé de deux parties distinctes: la sonde et la carte Wemos associée, et le serveur Node-RED.

Les fonctionnalités sont les suivantes :

• Récupération des données des capteurs

• Affichage dans Node-RED

Logiciels

• Arduino IDE : téléchargeable à www.arduino.cc/en/main/software

• Node-RED : on assume que vous en avez un, sinon installez-le avec ceci.

Matériels

• Wemos D1 mini (vous pouvez l'achetez ici)

• Shield OLED pour Wemos D1 mini (SSD1306 64x48 pixels) (vous pouvez l'achetez ici)

• Câble USB-micro USB type B (vous pouvez en acheter ici)

• 3 jumper wires mâle-femelle (vous pouvez en acheter ici)

• Sonde TDS

• tds sensor circuit board

Vous pouvez acheter les deux derniers en allant sur ce site.

Montage

Sonde et capteur

Wemos et écran OLED

Le circuit est extrêmement simple. Le Wemos D1, l'écran OLED sont fixés sur des shields qui s'emboitent les uns sur les autres.
Vous devez juste les emboitez dans le bon sens, les mêmes pins les unes sur les autres (3V avec 3V, RST avec RST, etc).
Des soudures sont à prévoir pour installer les bonnes pins pour l'emboitage

Arduino

Branchez le Wemos au PC avec votre câble USB. Et sélectionnez un port COM dans Outils puis Port.
Remarque: pour que la Wemos puisse tourner en boucle il faut qu'elle soit constamment branchée sur le courant.

Code Arduino

Librairies

• ESP8266WiFi (intégré lors du téléchargement des cartes esp8266)

• PubSubClient by Nick O'Leary (librairie à installer avec le gestionnaire de bibliothèque)

• WiFiClient (intégré lors du téléchargement des cartes esp8266)

• Adafruit GFX (librairie à installer avec le gestionnaire de bibliothèque)

• Adafruit SSD1306 Wemos Mini OLED (librairie à installer avec le gestionnaire de bibliothèque)

Code

Copiez-collez le code ci-dessous dans un nouveau fichier Arduino

//Bibliothèques pour la communication en WiFi
#include <SPI.h>
#include <Wire.h>
#include "PubSubClient.h"
#include <ESP8266WiFi.h>
#include <WiFiClient.h>

//Bibliothèques pour l'écran OLED
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>

//Variables pour l'écran OLED
#define OLED_RESET 0 // GPIO1
Adafruit_SSD1306 display(OLED_RESET);

//Variables pour la communication en WiFi
WiFiClient cli;
PubSubClient mqttClient(cli);
const char* ssid = le votre; // le nom de votre point wifi
const char* password = le votre; // Mot de passe du point Wifi
const char* mqttServer = le votre; // l'adresse IP du serveur MQTT
const int mqttPort = 1883;

//Constantes de temps
static const uint32_t DELAI_1_S = 1000;
static const uint32_t DELAI_1_M = 60 * DELAI_1_S;
static const uint32_t DELAI_1_H = 60 * DELAI_1_M;

//Constantes pour la prise de données
#define TdsSensorPin A0
#define VREF 5.0 // référence de tension analogique de l'ADC
#define SCOUNT 30 // nombre de valeurs à prendre

//Variables pour la prise de données
int analogBuffer[SCOUNT]; // stockage des valeurs analogiques dans un tableau
int analogBufferTemp[SCOUNT];
int analogBufferIndex = 0,copyIndex = 0;
float averageVoltage = 0,tdsValue = 0,temperature = 25;

// Initialisation du programme
void setup() {
Serial.begin(115200); // Démarrage du moniteur série
pinMode(TdsSensorPin,INPUT); //Activation du capteur
display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C); // adresse I2C pour l'écran (64x48) : 0x3C
display.display();
WiFi.hostname("TDS_METER_MQTT");
WiFi.begin(ssid,password); //Démarrage de la connection WiFi
while(WiFi.status() != WL_CONNECTED){ //Délai d'attente si la connexion n'est pas bonne
delay(500);
}
mqttClient.setServer(mqttServer,mqttPort);
}

//boucle automatique
void loop() {
static unsigned long analogSampleTimepoint = millis();
if(millis()-analogSampleTimepoint > 40U) // toutes les 40 millisecondes on lit une valeur analogique
{
analogSampleTimepoint = millis();
analogBuffer[analogBufferIndex] = analogRead(TdsSensorPin); // lit une valeur analogique et la met //dans la variable tampon
analogBufferIndex++;
if(analogBufferIndex == SCOUNT)
analogBufferIndex = 0;
}
static unsigned long printTimepoint = millis();
if(millis()-printTimepoint > 5 * DELAI_1_S)
{
printTimepoint = millis();
for(copyIndex=0;copyIndex<SCOUNT;copyIndex++)
analogBufferTemp[copyIndex]= analogBuffer[copyIndex];
// lit une valeur analogique plus stable avec une moyenne et l'utilise pour avoir une donnée de // voltage
averageVoltage = getMedianNum(analogBufferTemp,SCOUNT) * (float)VREF / 1024.0;
///formule de compensation de température:
//fFinalResult(25^C) = fFinalResult(current)/(1.0+0.02*(fTP-25.0));
float compensationCoefficient=1.0+0.02*(temperature-25.0);
float compensationVolatge=averageVoltage/compensationCoefficient; // compensation de la température
// calcul de la valeur de tds avec le voltage
tdsValue=(133.42*compensationVolatge*compensationVolatge*compensationVolatge - 255.86*compensationVolatge*compensationVolatge + 857.39*compensationVolatge)*0.5;
//Affichage de la donnée
//Serial.print("voltage:");
//Serial.print(averageVoltage,2);
//Serial.print("V ");
Serial.print("TDS Value: ");
Serial.print(tdsValue,2);
Serial.println(" ppm");

}
//Serial.println(valeur); // Afficher la valeur sur le moniteur série
//Affichage des données sur l'écran OLED
display.clearDisplay();
display.setTextSize(1);
display.setTextColor(WHITE);
display.setCursor(0,0);
display.println("Soil \nHumidity");
display.print(valeur);
display.display();

//Donneés pour MQTT
String contenu = "";
contenu += valeur;
char payload[11];
unsigned int len = contenu.length()+1;
contenu.toCharArray(payload,len);

//Envoi sur MQTT
if(mqttClient.connect("TDS_METER_MQTT")){
Serial.println(payload);
mqttClient.publish("shum",payload);
mqttClient.loop();
}
}
// Récupère une valeur de voltage
int getMedianNum(int bArray[], int iFilterLen)
{
int bTab[iFilterLen];
for (byte i = 0; i<iFilterLen; i++)
bTab[i] = bArray[i];
int i, j, bTemp;
for (j = 0; j < iFilterLen - 1; j++)
{
for (i = 0; i < iFilterLen - j - 1; i++)
{
if (bTab[i] > bTab[i + 1])
{
bTemp = bTab[i];
bTab[i] = bTab[i + 1];
bTab[i + 1] = bTemp;
}
}
}
if ((iFilterLen & 1) > 0)
bTemp = bTab[(iFilterLen - 1) / 2];
else
bTemp = (bTab[iFilterLen / 2] + bTab[iFilterLen / 2 - 1]) / 2;
return bTemp;
}

Node-RED

Flow

Explications

• Après que le Wemos ait reçu les données de la sonde, on cherche à les mettre sous forme de graphique.

• Le Wemos envoie donc les données en WiFi vers un broker MQTT.

• On utilise Node-RED pour récupérer les données envoyées au broker et ainsi nous pouvons jouer avec les données de la sonde.

• Les données sont récupérées par les nodes de dashboard qui permettent de les afficher : des jauges pour la pression, l'humidité et la température, ainsi qu'un graphe pour l'évolution de ces deux dernières.

• Chaque fois que vous finissez de configurer un node, cliquez sur Done.

• ATTENTION : pour enregistrer vos modifications, cliquez sur Deploy.

Interface utilisateur

L'intérêt de tout ceci est pour la visualisation des données. Node-RED permet ceci avec une interface utilisateur.
Pour y accéder, avec le moteur de recherche que vous voulez, tapez l'ip du serveur Node-RED, puis deux points, puis le numéro port puis /ui (XXX.XXX.XXX.XXX:YYYY/ui).

Mise en forme

Pour mettre en forme l'interface utilisateur, retournez dans Node-RED
Cliquez sur les trois barres en haut à droite, allez dans View puis cliquez sur Dashboard.
En mettant le curseur sur le nom du groupe des jauges et du graphe, cliquez sur layout.
Sur la droite réglez la largeur de l'interface sur Width. Ensuite cliquez sur Done, puis sur Deploy et revenez dans le layout pour faire la mise en forme.