DOCUMENTAÇÃO DE END-NODES
Esquemático de software de end-nodes
Esquemático de hardware de end-nodes
A seguir, para os inúmeros end-nodes que caracterizam os sensores do Smart Campus, foram desenhados esquemáticos de ligações simplificados das conexões referentes aos hardwares disponíveis e necessários para cada sensor de aplicação. Tendo em vista que cada sensor acoplado ao end-node caracteriza ao menos uma aplicação, será abordado em um primeiro momento deste documento, cada sensor separadamente. Para as aplicações compostas de um ou mais sensor será abordado mais a frente.
Monitoramento de temperatura e umidade
O end-node que caracteriza o “Monitoramento de Temperatura e Umidade” é realizado através de dois diferentes sensores indicados: o sensor DHT11 (Figura 1) e o sensor DHT22 (Figura 2). Como características padrões e para entender a diferença entre os sensores para cada aplicação, é importante observar a tabela a seguir:
Figura 1 – Sensor de Temperatura e Umidade DHT11
Figura 2 – Sensor de Temperatura e Umidade DHT22
| DHT11 | DHT22 | |
|---|---|---|
| Tensão de Alimentação | 3V3 – 5V | 3V3 – 5V |
| Corrente Máxima | 2,5mA | 1,5mA |
| Faixa de Leitura (Umidade) | 20% – 80% | 0 – 100% |
| Precisão (Umidade) | 5% | 2% |
| Faixa de Leitura (Temperatura) | 0 – 50°C | -40°C – 120°C |
| Precisão (Temperatura) | +-2°C | +. 0,5°C |
| Intervalo entre Medições | 1s | 2s |
Tabela 1 – Comparação de características técnicas entre os sensores DHT11 e DHT22
De acordo com as características de projeto, pode-se utilizar de um ou outro sensor. O esquemático de ligação é o mesmo, visto que as pinagens serem também são as mesmas. Ambas as ligações estão descritas a seguir. Deve-se observar :
DHT11
O sensor DHT11, conforme descrito nas características acima, pode ser montado conforme a figura a seguir.
Figura 3 – End-node para medição de temperatura e umidade DHT11
DHT22
O sensor DHT22, conforme descrito nas características acima, pode ser montado conforme a figura a seguir.
Figura a – End-node para medição de temperatura e umidade DHT22
A caracterização do esquemático de ligação entre sensores e end-node está descrita a seguir:
- Bateria
- Positivo da bateria no conector BAT pino 1 do end-node
- Negativo da bateria no conector BAT pino 2 do end-node
- DHT
- Pino 1 do DHT no conector I/Os pino 3V3 do end-node
- Pino 2 do DHT no conector I/Os pino RB13 do end-node
- Pino 4 do DHT no conector I/Os pino GND do end-node
- Resistor pull-up
- Pino 1 do resistor de 4k7 no conector I/Os pino 3V3 do end-node
- Pino 2 do resistor de 4k7 no conector I/Os pino RB13 do end-node
- Jumper
- Pino 1 do jumper no conector I/Os pino GNDC do end-node
- Pino 2 do jumper no coletor do transistor do end-node (vide Figura)
Sensor de Distância (Ultrassom)
O end-node que caracteriza a medição de distância possui um sensor de distância por ultrassom acoplado à placa.
Figura a – End-node para medição de distância por sensor de ultrassom
A caracterização do esquemático de ligação evidenciado na Figura abaixo pode ser caracterizado observando-se os parâmetros a seguir:
- Bateria
- Positivo da bateria no conector BAT pino 1 do end-node
- Negativo da bateria no conector BAT pino 2 do end-node
- Ultrassom
- Pino 3 do ultrassom no conector I/Os pino RB12 do end-node
- Pino 5 do ultrassom no conector I/Os pino RB14 do end-node
- Pino 6 do ultrassom no conector I/Os pino 3V3 do end-node
- Pino 7 do ultrassom no conector I/Os pino GNDC do end-node
- Capacitor eletrolítico
- Pino 1 do capacitor eletrolítico de bbF no conector I/Os pino 3V3 do end-node
- Pino 2 do capacitor eletrolítico de bbF no conector I/Os pino GND do end-node
Monitoramento de Luminosidade
Para monitoramento de luminosidade, está acoplado junto ao end-node um sensor de luminosidade LDR conforme a Figura abaixo.
Monitoramento de Luminosidade
Para monitoramento de luminosidade, está acoplado junto ao end-node um sensor de luminosidade LDR conforme a Figura abaixo.
Figura a – End-node para medição luminosidade através de LDR
A caracterização do esquemático de ligação entre sensores e end-node está descrita a seguir:
- Bateria
- Positivo da bateria no conector BAT pino 1 do end-node
- Negativo da bateria no conector BAT pino 2 do end-node
- Sensor NTC-10k
- Pino 1 do NTC-10k no conector IO/s pino RB12 do end-node
- Pino 2 do NTC-10k no conector IO/s pino GNDC do end-node
- LDR
- Pino 1 do LDR no conector IO/s pino RB13 do end-node
- Pino 2 do LDR no conector IO/s pino GNDC do end-node
- Resistores de pull-up
- Pull-up 1
- Pino 1 do resistor de 10k no conector I/Os pino 3V3 do end-node
- Pino 2 do resistor de 10k no conector I/Os pino RB12 do end-node
- Pull-up 2
- Pino 1 do resistor de 10k no conector I/Os pino 3V3 do end-node
- Pino 2 do resistor de 10k no conector I/Os pino RB13 do end-node
- Pull-up 1
- Programação MPLAB
- Habibilitar ENVIA_AN12 e ENVIA_AN13, em app.h
Detecção de pulso (reed-swicth/Push button)
Dispositivos que acionam uma interrupção no software embarcado do end-node possuem caracterítcas semelhantes. No caso da Figura abaixo está caracterizado um reed-swith, que se trata de um push button acionado com a aproximação de um campo magnético. No caso do push button este acionamento é de caráter mecânico.
Figura a – End-node para medição vazão por reed-switch (por exemplo, hidrômetros)
A caracterização do esquemático de ligação entre sensore e end-node está descrita a seguir:
- Bateria
- Positivo da bateria no conector BAT pino 1 do end-node
- Negativo da bateria no conector BAT pino 2 do end-node
- Reed Switch / push buttonPush Button
- Pino 1 do push button no conector I/Os pino INT0 do end-node
- Pino 2 do push button no conector I/Os pino GNDC do end-node
Medição de Potência Elétrica Consumida
A determinação da corrente elétrica consumida por um dispositivo é mensurada através de um sensor de corrente ACS712 e esquematizado conforme a Figura abaixo.
Figura a – End-node para medição corrente elétrica consumida.
A caracterização do esquemático de ligação entre sensore e end-node está descrita a seguir:
- Bateria
- Positivo da bateria no conector BAT pino 1 do end-node
- Negativo da bateria no conector BAT pino 2 do end-node
- ACS712
- Pino GND do ACS712 no conector IO/s pino GNDC do end-node
- Pino OUT do ACS712 no conector IO/s pino RB12 do end-node
- Pino VCC do ACS712 no conector IO/s pino 3V3 do end-node
- Programação MPLAB
- Descomentar a linha 58 do arquivo app.h:
- Programação Node-RED
Função Parse MQTT json.data:msg.payload = msg.payload.data;return msg;
Decode:Base64
Encode:Hex
Função Calcular Corrente:msg.payload = (parseInt(msg.payload.substr(2,4),16)/65139*3.3 - 3.3/2)/66;
return msg;
Função Calcular Bateria:msg.payload = parseInt(msg.payload.substr(8,4),16)/1000;
return msg;
Função Contagem Regressiva:var now = new Date();
var time_now = now.getTime();
if (typeof last_broker_time === 'undefined'){
last_broker_time = time_now;
}
if (msg.payload){
last_broker_time = time_now;
}
var difference_between_times = parseInt(((time_now - last_broker_time)/60000).toFixed(0),10);
msg.payload = difference_between_times;
return msg;
Tag de identificação por RFID
O end-node que caracteriza o “Tag de Identificação por RFID” é realizado através do sensor RDM630 (Figura x). Este sensor faz a leitura de tags RFID através de uma antena (125kHz) acoplada a ele que se comunica com o end-node via UART.
Figura a – End-node para controle por RFID
A caracterização do esquemático de ligação entre sensore e end-node está descrita a seguir:
- Bateria
- Positivo da bateria no conector BAT pino 1 do end-node
- Negativo da bateria no conector BAT pino 2 do end-node
- RMD6300
- Alimentação 3v3 do RMD6300 no conector I/Os pino 3v3 do end-node
- Pino 1 conector de 3 pinos do RMD6300 no conector I/Os pino INT0 do end-node
- Pino 3 conector de 3 pinos do RMD6300 no conector I/Os pino GNDC do end-node
- Pino 1 conector de 2 pinos do RMD6300 na Antena 1
- Pino 2 conector de 2 pinos do RMD6300 na Antena 2
TUTORIAL UTILIZAÇÃO MÓDULO LEITOR RFID 125KHZ MODELO RDM6300
Características:
- Frequência: 125Khz
- Velocidade de comunicação: 9600 baud TTL formato RS232
- Tensão: 5VCC +/-5%
- Corrente: 50mA
- Alcance de leitura: Até 150mm (depende do cartão/chaveiro/etiqueta)
- Tempo de decodificação: 100mS
- Temperatura de trabalho: -10°C ~ +70ºC
- Máxima umidade relativa: 0 ~ 95%
- Dimensões: 38.5mm x 19mm x 9mm
Comunicação - UART à 9600 baudrate
- 8bit, 1 stop bit, e sem bit de verificação
Diagrama de ligação:
- P1
- Pino 1: Tx
- Pino 2: Rx
- Pino 3: —
- Pino 4: GND
- Pino 5: +5V(DC)
- P2
- Pino 1: Ant 1
- Pino 2: Ant 2
- P3
- Pino 1: LED
- Pino 2: +5v (DC)
- Pino 3: GND
A ligação de VCC e GND pode ser feita em qualquer um dos terminais ou em ambos. P3 PIN1 LED é conectado no ânodo do LED.
Identificando o valor do cartão:
O cartão com padrão EM4100, possui um número único, conforme imagem:
Quando aproximado o cartão na antena, o módulo envia uma mensagem serial RS232 TTL em ASCII, dessa maneira:
ASCII:41008B30FC06 41008B30FC06 41008B30FC06 41008B30FC06
Hexa:02 34 31 30 30 38 42 33 30 46 43 30 36 03 02 34 31 30 30 38 42 33 30 46 43 30 36 03 02 34 31 30 30 38 42 33 30 46 43 30 36 03 02 34 31 30 30 38 42 33 30 46 43 30 36 03
O valor do cartão no exemplo é: 41008B30FC em hexadecimal 34 31 30 30 38 42 33 30 46 43
Os últimos 2 bytes da palavra 06 em ASCII e 30 36 e hexacedimal, é referente ao valor do checksum. O cálculo deste valor é feito da seguinte forma:
card number: 62E3086CED
Converte-se o valor do cartão para hexadecimal,
36H、32H、45H、33H、30H、38H、36H、43H、45H、44H
E então realiza-se operação de Ou Exclusivo
CHECKSUM: (62H) XOR (E3H) XOR (08H) XOR (6CH) XOR (EDH) = 08H
Operação pode ser feita com uma tabela em Excel:
=DECAHEX((BITXOR(HEXADEC(D8);HEXADEC(D9)));2)
Medição de Combustível Adulterado
A medição de combustível adulterado é realizada através de um sensor de condutividade, um sensor de temperatura um push button para a medição e transmissão dos dados e um display para exibição dos dados medidos online conforme descritos na Figura a seguir.
Figura a – End-node para medição de combustível adulerado
A caracterização do esquemático de ligação entre sensores e end-nodes está descrita a seguir:
- Bateria
- Positivo da bateria no conector BAT pino 1 do end-node
- Negativo da bateria no conector BAT pino 2 do end-node
- Condutividade
- Pino 1 do sensor de condutividade no conector I/Os pino RB13 do end-node
- Pino 2 do sensor de condutividade no conector I/Os pino GNDC do end-node
- Temperatura
- Pino 1 do sensor de temperatura no conector I/Os pino RB14 do end-node
- Pino 2 do sensor de temperatura no conector I/Os pino GNDC do end-node
- Resistor de pull-up
- Pino 1 do resistor de 10K no conector I/Os pino 3V3 do end-node
- Pino 2 do resistor de 10K no conector I/Os pino RB13 do end-node
- Push Button
- Pino 1 do push button no conector I/Os pino INT0 do end-node
- Pino 2 do push button no conector I/Os pino GNDC do end-node
- Display oLED SPI
- Pino 1 do oLED SPI no conector I/Os pino GNDC do end-node
- Pino 2 do oLED SPI no conector I/Os pino 3V3 do end-node
- Pino 3 do oLED SPI no conector I/Os pino SCL do end-node
- Pino 4 do oLED SPI no conector I/Os pino SCA do end-node
- Pino 5 do oLED SPI no pino RESET do RN2903
- Pino 6 do oLED SPI no conector I/Os pino RB14 do end-node
- Pino 7 do oLED SPI no conector I/Os pino GNDC do end-node
Sensor de presença
O sensor de presença utiliza um dispositivo denominado PIR – HC-SR501 e é possível programá-lo para detecção de movimentos. Para o sensor de presença, na figura abaixo, também foi adicionado um sensor de temperatura e umidade já descritos acima.
End-node para medição de sensor de presença
A caracterização do esquemático de ligação entre sensore e end-node está descrita a seguir:
- Bateria
- Positivo da bateria no conector BAT pino 1 do end-node
- Negativo da bateria no conector BAT pino 2 do end-node
- LDR
- Pino 1 do LDR no conector IO/s pino RB12 do end-node
- Pino 2 do LDR no conector IO/s pino GNDC do end-node
- DHT
- Pino 1 do DHT no conector I/Os pino 3V3 do capacitor C9
- Pino 2 do DHT no conector I/Os pino RB13 do end-node
- Pino 4 do DHT no conector I/Os pino GNDC do end-node
- Resistores de pull-up
- Pull-up 1
- Pino 1 do resistor 1 de 4k7 no conector I/Os pino 3V3 do end-node
- Pino 2 do resistor 1 de 4K7 no conector I/Os pino RB12 do end-node
- Pull-up 2
- Pino 1 do resistor 2 de 4K7 no conector I/Os pino 3V3 do end-node
- Pino 2 do resistor 2 de 4k7 no conector I/Os pino RB13 do end-node
- Pull-up 1
- PIR-HC-SR501
- Pino 1 do PIR-HC-SR501 no pino 3V3 do capacitor C9
- Pino 2 do PIR-HC-SR501 no conector I/Os pino INT0 do end-node
- Pino 3 do PIR-HC-SR501 no conector I/Os pino GND do end-node