Primeros pasos con NodeMCU y Firebase

NodeMCU y Firebase es una de las mejores combinaciones para comenzar con la construcción de un proyecto de IoT y además vamos a ver que es muy sencillo .


Hoy en día muchos dispositivos que usamos día a día se conectan a internet como la televisión, altavoces inteligentes, refrigeradores, Aires Acondicionados , etc …, dispositivos  que extienden sus funciones primarias  permitiéndoles  interactuar con otros dispositivos en internet siendo de  este modo  posible controlar estos  remotamente.

Como  podemos ver en este blog en numeras  entradas que hablamos de dispositivos de IoT, es  relativamente sencillo construir nuestros  propios dispositivos de IoT con algunos sensores y microcontroladores  como Arduino, NodeMCU, Raspberry  Pi, etcétera , lo cual le permitirán automatizar su hogar apoyándose en estos dispositivos como por ejemplo usando el servicio de Cayenne .

Como ejemplo de lo  sencillo  que puede ser  la construcción de dispositivos   IoT desde un punto de vista más empírico , vamos a ver como usando NodeMCU ESP-12E podemos  acceder a Firebase  para encender y apagar un  LED remoto. 

 

Picture of Bill of Materials

 NodeMCU ESP-12E  es muy barato (unos 6€)   ,  y al tener  wifi incorporado para conectarse a internet,  ya tenemos los elementos suficientes  para conectarnos a  bases de datos avanzadas  gracias a un hardware tan eficiente  y por supuesto los servicios de Firebase.

En esta ocasión aunque  NodeMCU ESP-12E cuenta con un puerto analogico  denominado A0 y 13 pines digitales numerados del D0 al D12, vamos a usar un puerto  interno al que  esta conectado el led interno denominado LED_BUILTIN y  de este modo no hace falta usar ningún componte externo

 

 

NodeMCU 

ESP12E   está basado en Arduino  pero cuenta   también conectividad wifi integrando la propia antena en la placa de circuito impreso en unas  dimensiones de  25.6mm x 34.2mm .  Además, por motivos de reducción de espacio . las  versiones más antiguas  de esta placa no integraban conexión usb  ( para lo cual necesitaremos un USB FTDI   para programarlo o un  controlador Setup CH340g).

Las características principales son las siguientes:

  • Incorpora una MCU de 32-bit de bajo consumo (Tensilica L106)
  • Módulo WiFi de 2.4 GHz
  • RAM de unos 50 kB
  • 1 entrada analógica de 10-bit (ADC)
  • 17 pines de entrada y salida GPIO (de propósito general)

Dentro de los diferentes módulos del ESP8266,(ESP01,ESP03,ESP04,ESP05,…ESP12)  destaca el ESP-12 o el ESP-12E, módulo que utiliza usando NodeMCU ESP-12E para procesar la información.

Básicamente estos módulos incorpora la memoria Flash para almacenar los programas o sketchs y la antena estando internamente los pines del ESP8266 cableados hasta los pines del módulo ESP-12 siendo así más fácil su acceso. 

En todo caso,  esta familia de placas todas cuentan con 11 pines digitales de entrada / salida, todos los pines tienen interruptor / pwm / I2C / 1-wire    siendo su chip principal el  ESP8266 CH340G , siendo una gran diferencia con una placa Arduino es que sólo cuenta  con 1 entrada analógica (entrada máxima de 3,3 V)

 

Respecto al firmware necesitará  subir el código a NodeMCU, pera el cual debería   programar el NodeMCU con el IDE de Arduino,

Veamos con mas detalles  como conseguimos configurar entorno de desarrollo tanto de Arduino como Firebase para que ambos puedan interaccionar entre si

 

Configuracion IDE de Arduino

1. Vamos a usar Arduino IDE para escribir el código . Si no lo tiene instalado  puede descargar la última versión del IDE aquí.

2. Puesto que estamos usando NodeMCU que no es oficialmente compatible con IDE de Arduino, tenemos que agregar el archivo JSON del dispositivo. En el IDE de Arduino añadir esta URL en  :

Archivo  > Preferencias >Gestor de URL’s Adicionales de Tarjetas : http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json

4. Seleccione la placa  pulsando en 

Herramientas > Placa >NodeMCU 1.0

4. Para utilizar la base de datos bases avanzadas en NodeMCU puede descargar la biblioteca de bases avanzadas-arduino que abstrae la API REST de las bases avanzadas  por los qeu necesitamos descargar la librería de Firebase desde github aquí.

5. Incluir el archivo zip descargado (firebase-arduino-master.zip)  en el IDE de Arduino.

Programa > Incluir Libreria  > Añadir .zip >  Seleccionar archivo  .zip descargado en el paso anterior

6. También necesitará instalar la biblioteca de ArduinoJson que puede descargarse desde el IDE de Arduino así mismo. Tenga en cuenta que la versión de la biblioteca no debe 6.x.x  por lo que debe utilizar la última 5.x.x

Programa > Incluir Libreria  > Añadir biblioteca .zip >Buscar  ArduinoJson  por Benoit Blanchon

 

Creación de una base de datos Firebase

7. Cree un nuevo proyecto de Firebase  desde la consola (necesitará   tener  cuenta de google   para crear proyecto de FireBase) y diríjase hacia la sección de base de datos. Seleccione la base de datos en tiempo real de bases avanzadas (firebase real-time database).

8. Necesitamos copiarnos   el código secreto de la base de datos para la autenticación desde el Panel de configuración > Cuentas de servicio.>Mostrar

 
 
 
Una vez copiado la clave secreta  ( que colocaremos en el código de arduino en #define FIREBASE_AUTH “XXXXXXXXXXX”),  nos iremos a la opción de DataBase, y  Realtime Database

9.Ahora debemos agregar un nodo asociado  a la base de datos de firebase. Tenemos que seleccionar Realtime Database  y  pulsar el botón de +  añadiendo el campo led . POsteriormente como veremos mas  adelante,  el  valor de  este campo decidirá si activar o desactivar el LED.

 


El tipo de dato  es booleano  ya  que según lo  pongamos a true o false esto accionará el led en el  NodeMCU ESP-12E  

 

Debemos actualizar la configuración de uso compartido de datos del proyecto NodeMCU.

 
Usar la configuración predeterminada para compartir datos de Google Analytics for Firebase , lo cual tendrá las siguientes consecuencias :
  • Compartir tus datos de Analytics con todas las funciones de Firebase
  • Comparte tus datos de Analytics con nosotros para ayudarnos a mejorar nuestros productos y servicios.
  • Comparte tus datos de Analytics con nosotros para habilitar el servicio de asistencia técnica.
  • Comparte tus datos de Analytics con nosotros para habilitar las comparativas.
  • Comparte tus datos de Analytics con los especialistas en cuentas de Google.
  • Aceptar las condiciones entre responsables del tratamiento de datos. Es obligatorio marcar esta casilla si vas a compartir tus datos de Analytics para mejorar los productos y servicios de Google. Más información


Asimismo  tenemos dos opciones de modo de uso de la BBDD:en modo bloqueo  o en  modo de prueba para el caso que nos corresponde para probar la  funcionalidad
Por último apuntaremos la  instancia de firebase  de acceso  que luego  insertamos en el código de Arduino  en  #define FIREBASE_HOST “xxxxxxxxxx.firebaseio.com/”
 
 
 
 

Configurar el IDE de Arduino y base de datos de Firebase a trabajar juntos

Ahora que hemos realizado todos los procedimientos de configuración,  vamos a comenzar la codificación  del código que ejecutaremos en  nuestro módulo NodeMCU

Para simplificar, vamos a escribir un código sencillo para encender y apagar  el LED interno  del NodeMCU    aunque realmente seria exactamente el mismo código si decidimos usar alguno de los 17 pines de entrada y salida GPIO (de propósito general), pues simplemente tendremos que conectar un led entre masa  y uno de los pines , cambiando la constante LED_BUILTIN  por un valor entero del 0 al 16  correspondiente al  número del puerto al  que hayamos conectado el led.

 

El código empleado es el siguiente:

 

         // By CRN   mayo-2019

#include <ArduinoJson.h>

#include <ESP8266WiFi.h>  

#include <FirebaseArduino.h>

// Firebase

#define FIREBASE_HOST “xxxxxxxxxxxxxxx.firebaseio.com”

#define FIREBASE_AUTH “xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx”

// Wifi

#define WIFI_SSID “wwwwwwwwwwwww”

#define WIFI_PASSWORD “pppppppppppppppppppp”


void setup()

{

Serial.begin(115200); //inicializa el puerto de salida a 115200

pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);   //configurar el puerto interno como salida 
digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);   //enciende el led interno

// conectando a la red wifi.

WiFi.begin(WIFI_SSID, WIFI_PASSWORD);  //conexión a la red wifi

delay(2000);   //espera la  conexión

Serial.println(“Conectando…”); 

while (WiFi.status() != WL_CONNECTED)  //bucle para esperar la conexión

{

Serial.println(“.”);  //mientras pintamos un puntito que sacamos por consola

delay(3000);

}

Serial.println(“Conectado”);   // ya hemos conseguido conectar por wifi

Serial.println(WiFi.localIP());   // pintamos la ip asignada 

 

// Configurando conexión a firebase

Firebase.begin(FIREBASE_HOST, FIREBASE_AUTH);  //intentamos conectarnos a la base de datos Firebase con nuestras credenciales

//fin configuración

}

 

void loop()  //bucle principal

{

//leer estado en Firebase el valor del registro led  y observar que el valor recuperado al ser booleano se asigna directamente a la variables es booleana

bool isLedOn = Firebase.getBool(“led”); // recuperamos el valor del objeto led de la sesión firebase

 

if (isLedOn)   // condicional  para decidir en función del valor recuperado de firebase si se enciende o no el led

{

digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);  //encendemos el led 
Serial.println(“LED ON “); 
delay(2000);

}

else

{

digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);    //apagamos el  led 
Serial.println(“LED OFF”);
delay(2000);

}

 

}

 

 

En  el código anterior     en primer lugar se incluyen las librerías  necesarias  para hacer  toda gestión de conexión con Fireabase, así como las comunes de arduino para gestionar json  y las propias del ESP8266 

  • #include <ArduinoJson.h>
  • #include <ESP8266WiFi.h>  
  • #include <FirebaseArduino.h>

 

Después  se definen cuatro variables de tipo constante para almacenar: 

  • #define WIFI_SSID “Nombre de Router Wifi” Cambiaremos en esa a línea  la red del router WiFi al que nos vayamos a conectar
  • #define WIFI_PASSWORD “Contraseña del Router” Cambiaremos en esa  línea contraseña de su router WiFi 
  • #define FIREBASE_HOST “xxxxxxxxx.firebaseio.com” Insertaremos quie elnombre de la instancia de Firebase asociada a su usuario, para ello haremos clic en base de datos ahora se verá el nombre de host .Pulsamos Mostrar en imagen.Copiar el nombre sin el http en el código de Arduino 
  • #define FIREBASE_AUTH “xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx”Insertaremos la palabra secreta de Forebase ,para ello iremos  a Configuración > configuración del proyecto > cuentas de servicio > base de datos secreta .Copiar y pegar la palabra secreta  en el código 

Ahora   toca inicializa el puerto de salida a 115200,  ,configurar el puerto interno como salida  enciende el led interno

Asimismo es necesario  conectar la red wifi, que hacemos con un bucle para esperar la conexión  mientras pintamos un puntito que sacamos por consola

La última parte del bloque de configuración es la  conexión a firebase donde intentamos conectarnos a la base de datos Firebase con nuestras credenciales

LLegamos  ahora al cuerpo  principal (loop )    donde leeremos el  estado en Firebase el valor del objeto  led   y actuaremos   según su valor en el estado lógico de  un pin del GPIO   donde es  interesante  observar que el valor recuperado al ser booleano se asigna directamente a la variables que también es booleana.

La magia  se hace   justo con   esta línea “bool isLedOn = Firebase.getBool(“led”); “  donde  recuperamos el valor del objeto led de la sesión firebase

Finalmente mediante  condicional   decidiremos  en función del valor recuperado de firebase si se enciende o no el led

 

 
 

 

Este código ,  donde  incluiremos nuestras  credenciales del Firebase  y de nuestra red wifi,    lo subiremos   desde el IDE de Arduino  Programas > Subir y en seguida  deberíamos ver el led interno luciendo o apagado en función del estado del objeto led en su base de datos Febase

 

Ahora intente cambiar el valor del objeto led en  la base de datos a verdadero y falso. El led debería  encenderse  o apagarse en función del valor que hayamos seleccionado en el objeto led en Firebase .

Por supuesto   puede ampliar este proyecto si decidimos cualquiera de  los 17 pines de entrada y salida GPIO (de propósito general)  asi  como  manejar  estos    mediante la creación de una aplicación web   o móvil   que accionará los  puertos en lugar de cambiar manualmente el valor de la base de datos Firebase.

Además en este articulo hemos hablado de leer un objeto de Firebase desde  un  NodeMCU   pero también   es posible  enviar datos desde la placa para salvarlos en Firebase  y luego leer estos mediante una aplicación móvil o web, Sin duda el limite esta en nuestra imaginación …

 

 

Enchufe inteligente basado en Cayenne

Actualmente Cayenne soporta Raspberry Pi, Arduino, ESP8266 y un montón de sensores y actuadores.En este ejemplo vamos un ESP8266 para realizar un enchufe inteligente


Un enchufe inteligente puede ser el primer camino sencillo para empezar la automatización del hogar ,objetivo   que sin duda esta muy pronto por llegar (en cuanto bajen aun mas los precios del hardware , pero sobre todo se mejore el software respecto a la seguridad) . Como hemos visto en este blog en numerosas ocasiones, existen muchos tipos de enchufes inteligentes disponibles en el mercado , pero aunque su precio empieza a ser razonable, desgraciadamente son soluciones cerradas  y por tanto no son personalizables  estando unidos a una solución sw que es muy difícil de cambiar.

En general, un enchufe inteligente es un dispositivo compacto que se conecta a tomas de corriente tradicionales   pudiendo actualizarse   con control remoto (normalmente por wifi) y por programación mediante diversas aplicaciones a medida   ejecutadas desde un smartphone ( o desde un pagina web).

Hoy, día de año nuevo, vamos a ver lo sencillo que es construir un enchufe inteligente mediante la plataforma Cayenne y utilizando el económico módulo wifi ESP8266

Con esta solución se consiguen varios objetivos:

  • Control local y remoto – el dispositivo basado en Cayenne puede ser fácilmente encendido/apagado usando la aplicación para smartphone Cayenne o desde la página web de Cayenne.
  • Motion Control – puede automáticamente encender o apagar con su presencia así como activar o desactivar esta opción por medio de la propia app de Cayenne.
  • Control por voz – puede activar o apagado el enchufe usando el Asistente de voz de Alexa
  • Poder de programación – se puede crear fácilmente horarios de
    encendido/apagado para sus dispositivos .También fácilmente puede configurar el temporizador de Cayenne directamente desde la aplicación.
  • Protección térmica – gracias a un sensor de temperatura incorporado automáticamente se puede apagar aparatos por sobrecalentamiento y notificar esta condicion a través de SMS o correo electrónico.
  • Monitorización remota – Por medio de la aplicación de Cayenne se puede monitorear el voltaje, corriente, temperatura y estado del enchufe (o está activado o desactivado).
  • Estadísticas de uso de energía – se puede controlar el consumo de energía de los dispositivos conectados y obtener notificaciones.

 

 

 

 

El circuito

Para este proyecto se usa  la siguiente lista de componentes:

  1.  Módulo de ESP8266-12E
  2.  Adaptador  DC5V 
  3.  Regulador de 3.3V 
  4. Modulo sharp S108T02 
  5. .  Sensor de temperatura  (DS18B20)
  6.   Sensor Consumo  (ACS712)
  7.  Sensor de  presencia PIR HC-SR501 
  8.  Cables y placa de prototipos.

 

El circuito no es demasiado complejo pues básicamente consiste en conectar los    sensores al ESP8266 , sin olvidar la alimentación de 3.3v   obtenida a partir de una fuente standard conmutada de  5v DC  y un reductor de 5v y 3.3v DC .  Puede usar  un viejo cargador de teléfono móvil y realizar la conversión de 5V a 3.3V con un circuito regulador integrado como el  AMS1117 . También puede alimentar con 5v  el circuito  usando directamente un micro-usb. 

 

Usaremos el sensor digital de temperatura DS18B20 con bus de hilo de Maxim IC , componente muy usado por cierto en muchos proyectos de registro de datos y control de temperatura

Este chip envia  al bus I2C la información de la temperatura exterior en  grados C con precisión 9-12 bits, -55C a 125C (+/- 0.5C).a.

Cada sensor tiene un número de serie único de 64 bits grabado en él lo cual permite un gran número de sensores que se utilizarán en un bus de datos.

 

DS18B20

 

Para medir el interior temperatura del enchufe se  usa el sensor de temperatura DS18B20  que alimentaremos  con 5v DC  desde  el propio  ESP8266 .Respecto a la salida digital del sensor de temperatura lo conectaremos a la una entrada digital por el  pin 13.

 

Como vemos en el esquema anterior , el sensor de proximidad    lo conectaremos al  pin  4  digital  y también a la alimentación de 5v DC  de la placa.

Respecto al sensor de consumo , éste  esta  basado en el  AC712  el cual conectaremos  en derivación ( es decir en serie ) con  la carga  AC  y a su vez con el   modulo sharp S108T02  (que es un relé de estado solido ) que  a su vez   llevaremos al enchufe para conectar la carga que deseamos controlar.

El   modulo sharp S108T02  (que es un relé de estado solido ) lo comandaremos directamente  con una salida digital   por medio del pin 5  ( al pin+)  y  masa . No debemos confundir los pines de control  (+-)  con lo pines de la  carga AC controlar rotulados con el signo de ca .

Respecto al sensor de consumo eléctrico, nos basaremos en  el modulo  ACS712  , el  cual  asimismo también debe conectarse a la carga en serie   como ya comentábamos  . Para evitar precisamente problemas en las conexiones ,  el modulo  ACS712     cuenta con dos terminales  atornillables para conectar aquí la carga  en  serie  y justo en el lado opuesto tres pines donde conectaremos la alimentación  y el pin de datos (OUT) que soldaremos al pin analógico  (ADC) del ESP8266

 

El modulo  ACS712  puede medir hasta  30 amperios gracias a su tamaño compacto fácil  de usar   basándose  en el Chip IC de producto: ACS712ELC 30 A . Su tensión de alimentación es de 5V y la tensión de salida con corrientes de hasta 30A es de185 mV/A siendo el rango de temperatura de funcionamiento entre -40 °C a 85 °C

Rrefiriéndonos al sensor PIR  podemos conectar un sensor PIR HC-SR501   que alimentaremos a 5v DC

 

hcsr501.PNG

 

El  modelo HC-SR501HC-SR501 es  un Sensor infrarrojo de bajo coste (menos de 2€  por modulo en Amazon) con placa de circuito de control donde se pueden ajustar la sensibilidad y el tiempo de retención gracias a dos resistencias ajustables que dispone en un lateral.

La gama de voltaje de trabajo es  DC 5V-20V  con un consumo de corriente de  menos de 60uA. La salida  es binaria digital  siendo el voltaje de salida de  3,3 V para un nivel alto o “1” logico  y  0V para el cero lógico (no detección de movimiento).

Lo primero que hacemos es conocer el pinout del HC-SR501, pero rápidamente al ver la serigrafía  de la placa, queda perfectamente claro :GND  para la masa , VCC para la alimentación (que tomaremos desde la Orange Pi ) y un pin de salida (OUT) que será el que nos indique si ha detectado algún movimiento.

Luego lleva un par de resistencia variables o potenciómetros que nos permiten ajustar los parámetros de sensibilidad y duración de la señal, es decir, durante cuanto tiempo vamos a querer que en pin OUT tener la salida informada.

sensor

 

El primer potenciómetro hacia la derecha sirve para ajustar la distancia de modo que el , rango de detección aumenta (unos 7 metros), por el contrario, la gama de detección disminuye (unos 3 metros).El otro potenciómetro rotándolo a la derecha sirve para retrasar  el  retardo de sensor a  tiempos más largos (sobre 300s).Si se gira la contrario el retardo sera corto (sobre 5).

 

 

Plataforma Cayenne

Gracias  a la plataforma de Cayenne , de la que hemos hablado en este blog en numerosas  ocasiones es bastante sencillo monitorizar cualquier variable física  de un modo realmente sencillo  simplemente  haciendo drug &drop desde el panel de control de Cayenne utilizando internet sin tener conocimientos  de programación conseguiendo asi controlar o monitorizar una carga AC a  en tan solo unos minutos  .

En efecto, gracias  a un  framework  genérico desarrollado por  myDevices IO Project Builder llamado Cayenne , los desarrolladores , fabricantes y  también aficionados  pueden  construir rápidamente prototipos y proyectos que requieran controlar o monitorizar   cualquier cosa conectada a  una placa  con conectividad  , permitiendo con una sóla cuenta gratuita de Cayenne, crear un número ilimitado de proyectos  mediante una solución  muy sencilla  basada en arrastrar y soltar 

Obviamente el punto fuerte de Cayenne  son las  capacidades de  IO  para que pueda controlar de forma remota sensores, motores, actuadores, incluidas los puertos  de GPIO con almacenamiento ilimitado de datos recogidos por los componentes de hardware,   triggers y alertas,  que proporcionan las herramientas necesarias para la automatización y la capacidad de configurar alertas. Ademas también puede crear cuadros de mando personalizados para mostrar su proyecto con arrastrar y soltar widgets que también son totalmente personalizables.

Para  probar Cayenne  con el  ESP12E       necesitamos  programar su ESP-12E para conectarse a su punto de acceso wifi   (el código fuente a subir  se puede descargar desde https://codebender.cc/embed/sketch:398516)

Como hemos hablado en  muchas ocasiones de Cayenne  pues en realidad está concebido para  que su manejo sea realmente sencillo   de configurar,  de modo que nos iremos a  su   url :   https://cayenne.mydevices.com/  

Tras registrarnos nos iremos  al panel de control   ,pulsaremos en  Add new   y seleccionamos generic ESP8266

A continuación nos ofrece  la API key que deberemos añadir al sw del   ESP12E      y tras reiniciarlo  ya debería poderse  comunicar con el node de Cayenne

 

Ahora la placa  está configurada con el MQTT  ( username /pwd)     así como con conectividad  wifi ,  de modo que ya   debería  de  poder conectarse al framework de Cayenne   y podemos seguir hacia adelante añadiendo sensores que deberán estar de acuerdo con el sw instalado en el ESP12E

Para visualizar los datos y controlar el dispositivo basta con añadir el widget apropiado usando arrastrar y soltar el método por lo que en  primer lugar, es necesario determinar los parámetros que quieres monitorear.

Cayenne utilizar un canal separado para cada parámetro y necesita definir cuándo configurar  un widget para cada funcionalidad

 

Estos son algunos de los widges que podemos usar para este circuito   :

 

Como vemos ,en este caso , como se aprecia en la pantalla anterior se han añadido:

  • Dos valor pantalla Widgets para mostrar temperatura y corriente.
  • Un calibrador de pantalla Widget para mostrar el voltaje.
  • Un 2 Widget de pantalla de estado para monitorear el estado de la clavija
  • Tres botón controlador Widget para el torneado de encendido y apagado el enchufe, proximidad de activación/desactivación y activación/desactivación temporizador.
  • Un regulador controlador Widget para ajustar la hora.
  • Una línea gráfico pantalla Widget para mostrar el índice de consumo de energía.
  • Dos disparadores, uno por automático apagado si se sobrecalienta y otra para correo electrónico y notificación por SMS.

 

Básicamente  el código a subir al    ESP12E     usa 5 librerías:  tres de Cayenne donde  tendremos que definir el SSID y la pwd de la red wifi así como las credenciales de Cayenne    , una cuarta de temporización para enviar muestras a intervalos prefijados ( que obviamente podemos cambiar ) 

Es de destacar  la creación  de  dos puertos virtuales  para capturar  los valores  en tiempo real de la temperatura  y la humedad tomadas ambas  del DHTXX  , lo cual nos van a permitir comunicarnos con el API de Cayenne.

Este es un ejemplo muy sencillo de utilización:

#include "CayenneDefines.h"
#include "CayenneWiFi.h"
#include "CayenneWiFiClient.h"


#define CAYANNE_DEBUG
#define CAYANNE_PRINT Serial


// Cayenne authentication token. This should be obtained from the Cayenne Dashboard.
// Change the value of token, ssid, and pwd to yours
char token[] = "xxxxxx";
char ssid[] = "xxxxxx";
char pwd[] = "xxxxx";
DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);

void setup() {
// put your setup code here, to run once:
Serial.begin(115200);
Cayenne.begin(token, ssid, pwd);
dht.begin();
}

CAYENNE_OUT(V0)
{
float t = dht.readTemperature();
Cayenne.virtualWrite(V0, t); //virtual pin
}
......
......

void loop() {
Cayenne.run();
}
 
Como es obvio  necesitaremos actualizar  en el código anterior cambiando el valor de ssid, contraseña  configurándola para la red wifi de su hogar y  también no olvidar   registrar  el  token de Cayenne que previamente habrá solicitado  desde la propia web de cayenne.

Md Hairul ha compartido el código de su prototipo  mediante licencia GPL, código, el cual  para que sea mas legible hemos añadido  unos breves lineas explicatorias.

 

// usado para enviar datos a la nube Cayenne
#include "CayenneDefines.h"
#include "CayenneWiFi.h"
#include "CayenneWiFiClient.h"

// Incluye las bibliotecas para el sensor de temperatura DS18B20
#include <OneWire.h>
#include <DallasTemperature.h>

// Habilitando la voz de Alexa
include "WemoSwitch.h"
include "WemoManager.h"
include "CallbackFunction.h"

WemoManager wemoManager;
WemoSwitch *light = NULL;

// configurar la depuración de cayenne
define CAYENNE_PRINT Serial

// tipos de datos
define TYPE_DIGITAL_SENSOR "digital_sensor"
define TYPE_VOLTAGE "voltage"
define TYPE_CURRENT "current"

// tipos de unidades
define UNIT_DIGITAL "d"
define UNIT_VOLTS "v"
define UNIT_AMP "a"

// El pin e datos está conectado al puerto 2 del ESP8622
define ONE_WIRE_BUS 2

// Configurar una instancia de OneWire para comunicarse con cualquier dispositivo OneWire (no solo IC de temperatura Maxim / Dallas)
OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS);

// Pasar la referencia oneWire al sensor de temperatura.
DallasTemperature sensors(&oneWire);
define PLUG 5
define pirPin 4

//variables
int timer_flag = 0;
int timer_time = 120;
int pir_flag = 0;
long timer_millis = 0;
int calibrationTime = 30;
long unsigned int lowIn;
long unsigned int pause = 60000;
boolean lockLow = true;
boolean takeLowTime;
int PIRValue = 0;
unsigned long lastMillis = 0;
int mVperAmp = 185; // usar 100 para el modulo de 20A y 66 para el módulo
int RawValue= 0;
int ACSoffset = 500; //solo para el modulo esp8266
double Voltage = 0;
double current = 0;
float temp = 0;

// Información de la red WiFi que debe personalizarse con lso datos de su red.
const char ssid[] = "xxxxxxxx";
const char wifiPassword[] = "xxxxxxxxx";

// información de autentificación Cayenne que deben obtenerse desde el tablero de Cayenne.
const char username[] = "xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx";
const char password[] = "xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx";
const char clientID[] = "xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx";

void setup() {
Serial.begin(9600);
pinMode(PLUG, OUTPUT);
pinMode(pirPin, INPUT);

//configurar cayenne
Cayenne.begin(username, password, clientID, ssid, wifiPassword);

// Poner en marcha la biblioteca de sensores de temperatura
sensors.begin();

// iniciar wemo library
wemoManager.begin();

// Formato: Alexa invocation name, local port no, on callback, off callback
light = new WemoSwitch("Smart Plug", 80, plugOn, plugOff);
wemoManager.addDevice(*light);
delay(100);
digitalWrite(PLUG, LOW);
}





void loop() //aquí comienza el bucle infinito de lecturas y envios
{
Cayenne.loop();
wemoManager.serverLoop();
if(timer_flag){
check_time();
}
if(pir_flag)
{
PIRSensor();
}
read_temperature();
int voltage = 220; // definir voltaje standard
read_current();
float energy = 0.7 * voltage * current * millis()/(1000 * 60);
//en kWh, asumiendo un factor de potencia de 0.7

if (millis() - lastMillis > 10000)
{
lastMillis = millis();

// Enviar datos a Cayenne desde aquí.
//Este ejemplo simplemente envía el tiempo de actividad actual en milisegundos.

Cayenne.virtualWrite(1, voltage, TYPE_VOLTAGE, UNIT_VOLTS);
Cayenne.virtualWrite(2, current, TYPE_CURRENT, UNIT_AMP);
Cayenne.virtualWrite(3, temp, TYPE_TEMPERATURE, UNIT_CELSIUS);
Cayenne.virtualWrite(4, energy, TYPE_ENERGY, UNIT_KW_PER_H);
}

}


CAYENNE_IN(5)
// recepción de datos del canal 5 (encendido / apagado)
{
int value = getValue.asInt(); //aceptar y convertir valor a entero
Serial.println(value);
digitalWrite(PLUG, value); //cambiar el estado de
Cayenne.virtualWrite(7, value, TYPE_DIGITAL_SENSOR, UNIT_DIGITAL);
}



CAYENNE_IN(6)
// recepción de datos del canal 6 (encendido / apagado)
{
int value = getValue.asInt(); //aceptar y convertir valor a entero
Serial.println(value);
timer_time = value;
}


CAYENNE_IN(8)
//Datos recibidos desde el canal 6 de proximidad on / off
{
int value = getValue.asInt(); //accept and convert value to Int
Serial.println(value);
pir_flag = value;
}
CAYENNE_IN(10)

// recepción de datos del temporizador de activación / desactivación del canal 6
{
int value = getValue.asInt();// aceptar y convertir valor a Int
 Serial.println(value);
timer_flag = value;
timer_millis = millis();
}

// Función predeterminada para procesar comandos del actuador desde el Tablero de Cayenne.
//También puede usar funciones para canales específicos, por ejemplo, CAYENNE_IN (1) para los comandos del canal 1.



CAYENNE_IN_DEFAULT()
{
CAYENNE_LOG("CAYENNE_IN_DEFAULT(%u) - %s, %s", request.channel, getValue.getId(), getValue.asString());
//Procesar mensaje aquí. Si hay un error, establezca un mensaje de error utilizando getValue.setError (),
//por ejemplo, getValue.setError ("Mensaje de error")
;
}

void read_temperature(){
// llamada a sensores.requestTemperaturas () para emitir una temperatura global // solicitud a todos los dispositivos en el bus
Serial.print("Recuperando temperaturas…");
sensors.requestTemperatures(); // Envía el comando para obtener temperaturas.
Serial.println("HECHO");
// Después de que tengamos las temperaturas, podemos imprimirlas aquí. // Usamos la función ByIndex, y como ejemplo obtenemos la temperatura solo del primer sensor.
Serial.print("Temperatura para el dispositivo 1 (indice 0) es: ");
temp = sensors.getTempCByIndex(0);
Serial.println(temp);
}


void read_current()
{
//1000 lecturas analógicas para promediar
for(int i = 0; i < 1000; i++)
{
RawValue = RawValue + analogRead(A0); // agregar cada lectura A / D a un total
}
Voltage = ((RawValue / 1000) / 1023.0) * 1000;
// Gets you mV, max is 1000mV
current = ((Voltage - ACSoffset) / mVperAmp);
}

void check_time()
{
if(((millis()-timer_millis)/60000) > timer_time)
{
digitalWrite(PLUG, !digitalRead(PLUG));
Cayenne.virtualWrite(7, !digitalRead(PLUG), TYPE_DIGITAL_SENSOR, UNIT_DIGITAL);
timer_flag = 0;
}
}


void PIRSensor()
{
if(digitalRead(pirPin) == HIGH)
{
if(lockLow)
{
PIRValue = 1;
lockLow = false;
Serial.println("Movimiento detectado.");
digitalWrite(PLUG, HIGH);
Cayenne.virtualWrite(7, 1, TYPE_DIGITAL_SENSOR, UNIT_DIGITAL);
delay(50);
}
takeLowTime = true;
}
if(digitalRead(pirPin) == LOW) {
if(takeLowTime){
lowIn = millis();takeLowTime = false;
}
if(!lockLow && millis() - lowIn > pause) {
PIRValue = 0;
lockLow = true;
Serial.println("Movimiento terminado.");
digitalWrite(PLUG, LOW);
Cayenne.virtualWrite(7, 0, TYPE_DIGITAL_SENSOR, UNIT_DIGITAL);
delay(50);
}
}
}

void plugOn()
{
Serial.print("Conmutar 1 a encendido …");
digitalWrite(PLUG, HIGH);
Cayenne.virtualWrite(7, 1, TYPE_DIGITAL_SENSOR, UNIT_DIGITAL);
}

void plugOff()
{
Serial.print("Conmutar 1 a apagado …");
digitalWrite(PLUG, LOW);
Cayenne.virtualWrite(7, 0, TYPE_DIGITAL_SENSOR, UNIT_DIGITAL);
}

En el siguiente vídeo podemos ver el resultado de este interesante proyecto

 

 

 

 

 

Fuente https://www.instructables.com/id/Smart-Plug/

Control de nivel de agua con NodeMCU y Cayenne

Veremos lo sencillo que es monitorizar el nivel de liquidos y actuar en consecuencia desde un dispositivo conectado a Internet por Wifi


En  este post  vamos   a ver nuevamente la gran versatilidad del sw de Cayenne , en este caso para controlar el nivel de un liquido   monitorando  este en tiempo real gracias al framework   de IoT gratuito  de Cayenne.

La finalidad de este proyecto es asegurar que un  depósito de agua siempre este lleno , porque podría suceder  que el suministro de agua sólo fluya a determinadas franjas horarias   por   lo que debemos permitir el flujo  solo cuando haya suministro  y el deposito no este lleno

Por tanto , el funcionamiento es relativamente simple  pues únicamente  la válvula se cerrará cuando el agua alcance el nivel superior del sensor.

La lista de materiales necesaria  para este proyecto es bastante reducida siendo el hardware necesario  el siguiente:

Picture of Bill of Materials

2. Sensor de nivel de líquido (calibrar primero para obtener el nivel de valor e inferior nivel superior)

Si usted necesita el sensor más profundo, puede cortar la tira superior del sensor y tome algún cable a dos lados del sensor

Picture of Bill of Materials

3. Módulo de relé de CH

Picture of Bill of Materials

4. Válvula solenoide 12V

5. 12V 2A fuente de alimentación

6. Cables de puente

 

En cuanto al Software necesario:

1. Arduino IDE

2. Cayenne para iOS/Android/Web Browser

Conectar NodeMCU Sensor líquido, módulo de relés y válvulas

ESP12E    esta basado en Arduino  pero cuenta   también conectividad wifi integrando la propia antena en la placa de circuito impreso en unas  dimensiones de  25.6mm x 34.2mm .  Además, por motivos de reducción de espacio esta placa no integra conexión usb  , para lo cual necesitaremos un USB FTDI   para programarlo o un  controlador Setup CH340g.

Esta placa cuenta con 11 pines digitales de entrada / salida, todos los pines tienen interruptor / pwm / I2C / 1-wire    siendo su chip principal el  ESP8266 CH340G

Una gran diferencia con una placa Arduino es que solo cuenta  con 1 entrada analógica (entrada máxima de 3,3 V)

 

Las conexiones son muy sencillas:

  • VIN (+5V): lo conectaremos a NodeMCU y al modulo Rele
  • 3.3V   : Alimentemos el sensor
  • GND : Sensor , Arduino y Rele
  • A0 de Arduino : a la salida del  sensor
  • D5 de Arduino : a la entra de control del Rele

 

Respecto al firmware necesitara  subir el código a NodeMCU, pera el cual debería   programar el NodeMCU con el IDE de Arduino.

Para  probar Cayenne  con el  ESP12E       necesitamos  programar su ESP-12E para conectarse a su punto de acceso wifi   .

Básicamente  el código a subir al    ESP12E     usa 3 librerías de Cayenne donde  tendremos que definir el SSID y la pwd de la red wifi así como las credenciales de Cayenne    ,

Es de destacar  la creación  de  dos puertos virtuales  para capturar  el  nivel de líquidos   en tiempo real  por el puerto A0  asi como accionar el rele por el puerto 14  , lo cual nos van a permitir comunicarnos con el API de Cayenne

Asimismo para efectos de pruebas se deja habilitado la salida por el pruerto serie de modo que podamos ver desde el IDE de Arduino  la evolucion del nivel del liquido y las actuaciones corresponientes

#include “CayenneDefines.h”
#include “CayenneWiFi.h”
#include “CayenneWiFiClient.h”
#define CAYENNE_PRINT Serial // Comment this out to disable prints and save space
#define RELAY_PIN 14 // RELAY PIN

const int sensorPin= A0; //sensor pin connected to analog pin A0
float liquid_level;
int liquid_percentage;
int top_level = 512;
int bottom_level = 3;

// Cayenne authentication token. This should be obtained from the Cayenne Dashboard.
char token[] = “”; // Insert your token here
char ssid[] = “”; // Insert your SSID here
char pwd[] = “”; // Insert your SSID password here

void setup() {
Serial.begin(115200);
Cayenne.begin(token, ssid, pwd);
pinMode(sensorPin, INPUT);
pinMode(RELAY_PIN, OUTPUT);
}

void loop() {
liquid_level = analogRead(sensorPin);
liquid_percentage = ((liquid_level-bottom_level)/top_level)*100;
Serial.println(liquid_level);
delay(100);
Cayenne.run();
}

CAYENNE_OUT(V10)
{
Cayenne.virtualWrite(V10, liquid_percentage);
}

CAYENNE_IN(V1)
{
// get value sent from dashboard
int currentValue = getValue.asInt(); // 0 to 1

// assuming you wire your relay as normally open
if (currentValue == 0) {
digitalWrite(RELAY_PIN, HIGH);
} else {
digitalWrite(RELAY_PIN, LOW);
}
}

Necesitara  subir  el programa anterior  WATER_CONTROL.ino, editar la contraseña del token, SSID de su red Wifi  , usaurio de Cayyene  así como editar valor nivel  inferior y superior

Entonce conecte su NodeMCU con el Cable USB al ordenador y cargue el código en NodeMCU mediante el IDE de Arduino.

Configuración Cayenne Dashboard

Hemos hablado en  muchas ocasiones de Cayenne  pues en realidad está concebido para  que su manejo sea realmente sencillo   de configurar

Nos iremos a  su   url :   https://cayenne.mydevices.com/  

Tras registrarnos nos iremos  al panel de control   ,clicamos en  Add new   y seleccionamos generic ESP8266

A continuación nos ofrece  la API key que deberemos añadir al sw del   ESP12E      y tras reiniciarlo  ya debería poderse  comunicar con el node de Cayenne

 

Si la placa  pues   está configurada con el MQTT  ( username /pwd)     asi como con conectividad  wifi ,  ya   debería  de  poder conectarse al framework de Cayenne   y podemos seguir hacia adelante añadiendo sensores que deberían estar de acuerdo con el sw instalado en el ESP12E

En este caso como hemos definido  dos puertos virtuales para nivel de liquiodso  y contol   necesitamos añadir dos widgets  asociados a esos dos canales:

  • Añadir widget de válvula interruptor del tablero de instrumentos del Cayenne y seleccione Virtual Pin 1.
  • Añadir Sensor analógico widget de Dashboard de cayena y el nombre de nivel de agua, seleccione Virtual Pin 10, unidad porcentaje

Picture of Setting Up Cayenne

Picture of Setting Up Cayenne

 

 

Configuración de  triggers

Los triggers  o disparadores en Cayenne son una forma de hacer que su placa  reaccione a un cambio  de un sensor conectado a él. Esto podría ser algo tan simple como un valor de temperatura superior a un cierto valor o incluso sólo si el ESP12E pierde la conexión, lo cual como se podría imaginar puede ser muy potente en la creación de dispositivos inteligentes que reaccionan a los alrededores ( como por ejemplo, si la habitación se pone demasiado fría, encienda un  calefactor, etc ).

El proceso de agregar un disparador es muy sencillo como vamos a ver a continuación:

  1. Ir a añadir en la esquina superior izquierda del tablero de instrumentos.
  2. Seleccionar un trigger desde el cuadro de abajo.
  3. Nombrar el trigger con un texto identificativo
  4. Ahora arrastrar y soltar su  ESP12E  desde la esquina izquierda en el caso de la caja.
  5. Por debajo de esto seleccionar el sensor 
  6. Ahora en el cuadro de selección a continuación, puede enviar  una notificación( bien a una dirección de correo electrónico o  a un  número de teléfono de un mensaje de texto pudiendo agregar ambos) o  una acción que en nuestro caso  sera activar desactiva  un relé. Asegúrese de marcar las casillas de verificación también.
  7. Ahora haga clic en “Save trigger”.

Haga  este  proceso para las  dos casuisticas:

  • Agregar desencadenadores y si el nivel del agua por encima de 100% entonces la válvula interruptor apague.
  • Agregar desencadenadores y si el nivel del agua por debajo de 100% entonces la válvula del interruptor se encienda
Picture of Setting Up CayennePicture of Setting Up Cayenne

 

Fuente   instructables.com