Звичайний датчик температури: які корисні дані можна отримати використовуючи мікроконтролер

Звичайний датчик температури: які корисні дані можна отримати використовуючи мікроконтролер

Навіть маючи лише один звичайний сенсор температури, можливо спробувати побудувати доволі корисний розумний пристрій. Але, як згодом стане зрозуміло, сам по собі сенсор температури, не дає жодного цікавого рецепту – суха цифра на дисплеї і все, не більше. Притулили, увімкнули, побачили цифру і… забули до наступного разу. – Адже не будеш весь час діставати з шухляди і вимірювати, чи не змінилася бува, наприклад, температура стіни чи вікна.

Звичайний термометр

Склад: 

  • умовно, це сенсор + дисплей + батарейка;
  • застосовується елементарний мікроконтролер для перетворення значення температури і виводу її значення на дисплей.

У якості прикладу такого пристрою, наведемо всім відомий цифровий медичний термометр: Medical_thermometer#Electronic

Такий пристрій надає користувачеві, як правило, певні, дуже обмежені дані:

  • значення рівня температури на момент вимірювання (миттєве);
  • показує температуру на дисплей.

Якщо до звичайного термометра додати сучасний мікроконтролер, то у такого пристрою з’являється можливість: 

  • показувати різні показники температури на дисплей;
  • вести облік часу;
  • фіксувати розташування у просторі, якщо встановлено GPS;
  • виконувати статистичні обчислення;
  • зберігати у файл журнал вимірювань;
  • реєструвати і сигналізувати про події;
  • вивантажувати журнал вимірювань у ПК;
  • надсилати дані на хмарний сервер у інтернет через WiFi (як от Home Assistant та інші).

Сучасний мікроконтролер має на борту засоби WiFi-зв’язку та обліку часу, флеш-пам’ять для зберігання інформації, здатність накопичувати, обчислювати та перетворювати дані у зручний для користування формат, має зручні засоби візуалізації даних та інтерфейси взаємодії з користувачем.

Сенсор температури, у поєднанні з можливостями мікроконтролера та програмним забезпеченням, дозволяє побудувати розумний термометр.

Розумний термометр 

Склад: сенсор + дисплей + IoT мікроконтролер + програма. 

За бажанням, розумний термометр може бути кишеньковим чи стаціонарним. Може мати виносний, або інтегрований в корпус сенсор. Сенсор може бути один, а може бути декілька сенсорів.

Такий пристрій, на відміну від звичайного, може надавати:

  • Миттєве значення температури;
  • За весь період вимірювання:
    • мінімальне значення;
    • максимальне значення;
  • Час та дата останнього:
    • мінімуму температури;
    • максимуму температури;
  • Швидкість та напрямок зміни температури:
    • зростає на Х / год;
    • спадає на Х / год;
  • Час та дата останнього перетину: 
    • нижнього порогу;
    • верхнього порогу;
  • Потрібно Х годин до перетину:
    • нижнього порогу;
    • верхнього порогу.

Цей підхід абсолютно змінює наші можливості щодо створення додаткової корисності та користувацького досвіду, у звичайному, але вже “розумному” термометрі.

З таким термометром, ми можемо просто і швидко подивитися ретроспективні дані, отримані, наприклад, минулої ночі. – Можемо зазирнути в минуле, чого не могли зробити зі звичайним термометром. Рівень температури та дата/час про найхолодніший ранок у нашій, скажімо, теплиці – у нас перед очима, бо пристрій це зафіксував для нас.

Переглядаючи на дисплеї розрахункову тенденцію зі зростання чи спадання температури – ми можемо навіть трохи зазирнути у майбутнє. – Така можливість є корисною, коли нам потрібно оцінити, наприклад, поступово охолоджується наша оселя, чи нагрівається. Ми зможемо навіть отримати прогноз, скільки потрібно часу, щоб будинок нагрівся до нормальної температури, за заданих умов роботи системи опалення не втручаючись у неї. – Це все такі прості, але дуже потрібні дані для прийняття рішень.

Розумний термометр – вже не просто класний гаджет, а система, що дозволяє нам краще зрозуміти процеси в яких ми знаходимося, надає всі можливі дані, щоб ми могли ефективніше використовувати ресурси та комфортніше пристосовувати під себе середовище, що нас оточує.

Замість висновків

Ми спробували подивитися на простий сенсор під трошки іншим кутом, що дозволило нам розширити та поглибити своє бачення проблематики, створити нові та/або покращити наші віртуальні інструменти технологічної взаємодії з реальним світом, в якому ми мешкаємо.

Ми поглянули на годинник, як на ще один сенсор з вимірювання значення часу у складі електронної системи. Це очевидно, але є дивним і неочікуваним для більшості початківців на теренах інтернету речей.

“Яке призначення, таке і бачення” – розташування сенсора у середовищі і ще й з певною метою, посідає чи не головне місце у сценарії користування отриманими даними. Один розумний пристрій дає можливість використовувати його у безлічі різних рецептів: комусь для комфорту опалення, комусь для безпеки, комусь для гарного врожаю, а комусь для заощадження суттєвих коштів.

Навіть найпримітивніші методи обробки даних у часі, як от середнє, мінімум, максимум – можуть давати найбільший ефект корисності споживачеві. Розумний термометр, завдяки прикладному програмному забезпеченню (що також надає вбудований ІоТ мікроконтролер), дозволяє реалізувати будь-які математичні і статистичні алгоритми обробки даних прямо всередині пристрою.

  • “А то ми не знали!” – може зауважити читач. 
  • “Головне – чому не застосовували у повсякденному житті?” – запитаємо ми у відповідь. 

У якості прикладу, можемо навести зручну плату/модуль ESP12.OLED виробництва IoT devices  – мікроконтролер на базі чіпа ESP8266EX від Espressif з OLED дисплеєм 0.96” 128×128 на базі SSD1306, до якого легко підключається аналоговий (термістор через поділювач на АЦП), або цифровий (шина I2C, чи інтерфейс SPI) сенсор вимірювання температури.

Цей модуль має не лише дисплей, але і всі необхідні компоненти, для побудови потужного проекту – 32-бітний мікропроцесор, близько 100 кБ ОЗУ, вбудований радіомодуль Wi-Fi, вбудований 10-біт АЦП, інтерфейси UART, I2C, SPI, вбудовану флеш-пам’ять об’ємом 4 МБ, достатню GPIO для підключення кнопок або виконавчих механізмів та з роз’ємом micro USB для живлення. Шина I2C дозволяє підключити до такого мікроконтролера не один, а декілька сенсорів, що дуже зручно. – Наприклад, можливо вимірювати температуру у двох точках одночасно: “біля підлоги і під стелею”, або ж “на сонці і у тіні”.

Бажаємо вдалих практичних впроваджень і ефективного використання простих, але розумних систем.