Nuevo proyecto: Sensor de temperatura DS18B20 y Node-Red
En esta nueva entrada (después de mucho tiempo ;-) voy a comentar un proyecto que se me ha ocurrido para poner en práctica los conocimientos adquiridos en una asignatura del grado superior de robótica industrial .
La idea es conectar un sensor de temperatura a una Raspberry Pi y que mediante NODE-RED podamos ver gráficamente los datos adquiridos a la vez que los almacenamos en una base de datos con firebase. Esto ultimo lo veremos en la próxima entrada.
En la siguiente imagen podemos ver el diseño de la interface una vez finalizado el proyecto.
Si te gusta lo que ves a continuación te explico como lo he realizado. Cabe destacar que estoy aprendiendo con lo que si ves que algún apartado se puede mejorar i o rectificar házmelo saber dejando un comentario mas abajo.
Bueno empezamos!!
PASO 1 CONOCER EL SENSOR DS18B20
El sensor utilizado para esta practica tiene el siguiente aspecto, encapsulado TO-92, integrado en una pequeña placa pcb con la resistencia de pull up incluida y los pines de conexionado, aunque también lo podemos encontrar con de tipo sonda para medición de líquidos y gases o incluso el sensor sin la pcb para que lo puedas integrar en la tuya propia.
La desviación de error respecto a la medida real varia en funcion de la temperatura que estamos midiendo. Podemos tomar como referencia la siguiente tabla:
-10ºC a +85ºC -----> precisión de +-0.5ºC
-30ºC a +100ºC -----> precisión de +-1ºC
-55ºC a +125ºC -----> precisión de +-2ºC
La resolución en la medida de temperatura viene relacionada con la configuración del núm. de bits que utiliza. Por defecto viene configurado a la máxima resolución , 12 bits equivalente a una resolución de 0.0625ºC.
El voltaje de alimentación del sensor estará entre min +3v y Max 5.5v. Tenemos la posibilidad de alimentarlo desde la patilla de VCC o desde la de señal. Si lo hacemos desde esta VCC tiene que estar conectado a potencial o (Ground) con lo que solo nos harían falta dos cables para alimentarlo y recibir la medición de los datos.
Para nuestra practica lo conectaremos por VCC (pin del centro) al pin 2 de la raspberry , ground a la izquierda(marcado con el símbolo -) hasta el pin 6 de la raspberry y señal a la derecha marcado con una S de "signal" al pin 7 (GPIO 4) de la raspberry.
El bus de comunicación que utiliza este sensor se denomina One-Wire. Este esta diseñado para el conexionado de varios sensores conectados en el mismo bus y como característica a tener en cuenta tiene la capacidad de extender el cableado a una distancia considerable sin que para ello se vea comprometida la recepción de los datos por la caida de tensión de la linea.
PASO 2 " ACTIVAR EL BUS ONE WIRE EN NUESTRA RASPBERRY PI"
Según el pinout de nuestra raspberry pi 3B el pin que viene configurado por defecto para la comunicación con protocolo onewire es el GPIO4 .
A destacar que si es necesario este pin se puede cambiar editando el archivo /boot/config.txt . Para mas info consultar la siguiente dirección web https://pinout.xyz/pinout/1_wire
Es muy posible que este protocolo de comunicaciones este desactivado por defecto con lo que si vamos a la consola y tecleamos el siguiente comando sudo raspi-config entraremos en el menú grafico de configuración de nuestra raspberry y lo activaremos siguiendo los pasos descritos en las siguientes 3 capturas de pantalla.
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| interface options |
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| enable one wire |
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| confirmar |
PASO 3 " TESTEAR NUESTRO SENSOR"
Aunque no es estrictamente necesario si que considero recomendable hacer este test de funcionamiento del sensor en nuestra raspberry. Con ello confirmaremos que la raspberry y el sensor se están comunicando por el protocolo one wire.
Ejecutamos los siguientes comandos desde la consola:
sudo modprobe w1-gpio
sudo modprobe w1-therm
Navegamos hasta el siguiente directorio:
/sys/bus/w1/devices
Dentro de devices si todo a ido bien veremos una carpeta con una numeración que empieza por 28-xxxxxx (las x pertenecerán a la identificación de tu sensor, cada uno con una diferente). Si tuviéramos mas de un sensor en nuestro sistema aparecerían tantas carpetas como sensores tengamos.
Entramos dentro y ejecutamos la siguiente instrucción: cat w1_slave
Nos encontramos algo como esto :
fb 00 ff ff 7f ff ff ff 03:crc=03 YES
fb 00 ff ff 7f ff ff ff 03 t=15687
la t es la temperatura que registra el sensor, que tenemos que dividirla entre 1000 con lo que sabemos que ahora mismo el sensor detecta 15'687ºC
Tenemos la certeza de que nuestro sensor funciona correctamente.
PASO 4 "MONITORIZAMOS EL SENSOR CON NODE -RED"
No entraremos en detalles de como funciona node red e iremos al grano en este apartado ya que si no la entrada podría eternizarse y no es la idea.
Partimos de la base de que ya tenemos instalado Node-Red en nuestro dispositivo, con lo que inicializamos el servidor con la instrucción node-red-start.
Accedemos por IP a Node-Red mediante el puerto 1880 desde el navegador de cualquier pc que este en nuestra red con el siguiente formato. IP de la raspberryPi:1880
Nos encontraremos algo como lo que puedes ver en la siguiente imagen:
Para poder monitorizar nuestro sensor tenemos que descargarnos el nodo correspondiente con lo que nos vamos al icono de las tres líneas horizontales (arriba a la derecha) y entramos en "manage palette".
Nos vamos a la pestaña Install y aquí buscamos el siguiente nodo "node-red-contrib-ds18b20 sensor"
Lo instalamos y una vez finalizado el proceso de descarga lo podremos ubicar dentro del grupo de nodos de la izquierda que engloban los destinados a la raspberry pi.
Ahora vamos a hacer el "programa" que nos permita monitorizar los valores del sensor en un grafico y en un indicador grafico .
Arrastramos en nodo timestamp que nos va a permitir establecer la regla de repetición de tiempo de medida del sensor hacia la grafica y el indicador grafico. Hacemos doble click y incluimos la siguiente configuración según la imagen.
Pulsamos DONE . Ahora arrastramos el Nodo descargado que hace referencia al sensor. Unimos el nodo timestamp con el rpi ds18b20 . Dentro de este ultimo no hacemos nada.
Verificamos que tenemos los nodos relacionados con el dashboard , tendrás un apartado a la izquierda que se llama así. Si no, tendrás que hacer los mismos pasos que cuando descargaste el nodo del sensor pero esta vez tienes que buscar "node-red-dashboard"
Una vez que lo tengas instalado arrastras el nodo denominado GAUGE, que tendrá la función de indicador de temperatura en este caso.
Hacemos doble click y lo configuramos tal y como ves en la imagen siguiente:
Muy importante crear un grupo ya que todo lo que quieras ver en la misma pagina del dashboard tiene que estar dentro del mismo grupo.
No hace falta que te diga que puedes probar según tus necesidades, el rango min y max , como quieres que se identifiques las unidades de medición, el tipo de indicador grafico etc... También puedes configurarlo para que te indique en varios colores por rangos de medición, veras que tiene muchas posibilidades.
Acuérdate de pulsar DONE siempre que hagas una modificación.
Si has llegado hasta aquí, enhorabuena, estas a punto de ver tu creación. Pulsa el botón DEPLOY, de arriba a la derecha siempre que quieras que los cambios se ejecuten.
Ahora viene lo chulo de todo esto. Introduce la dirección ip de tu raspberry como hemos hecho antes para entrar a node-red pero esta vez añadiendo /ui al final.
Quedaría tal que así
XXX.XXX.XXX.XXX:1880/ui
Sustituye las X por la ip de tu raspberry pi.
Asi visualizaremos el entorno grafico de node red y si todo a ido bien podrás visualizar la medición de temperatura del sensor gráficamente desde el indicador tal cual puedes ver en la siguiente imagen.
Ahora solo nos quedara integrar una grafica que nos permita monitorizar los datos medidos para una visualización y comparación mas cómoda.
Para esto nos vamos al apartado dashboard y arrastramos el nodo llamado Chart.
Lo configuramos como en la siguiente imagen a modo de ejemplo. Lo mas importante es que en grupo estemos dentro de pruebas.
Pulsamos DONE y seguidamente unimos la salida del nodo del sensor con la entrada del nodo grafico.
Pulsamos DEPLOY y nos vamos al navegador donde tenemos abierto el dashboard .
Refrescamos si fuese necesario y podremos ver nuestra grafica monitorizando los datos del sensor tal cual lo hemos configurado.
Con esto hemos terminado la primera parte del proyecto, en la siguiente entrada veremos como enviar los datos obtenidos a una base de datos utilizando firebase para ello.
Has podido ver que las posibilidades que nos brinda Node-Red son casi infinitas ;-) ,
Te atreves a introducir los nodos necesarios para que te diga la Máxima y la Mínima registrada durante un núm. determinado de registros? Seguro que si jeje
Espero que te haya gustado y hayas logrado llegar al final.
Un saludo y hasta la próxima entrada!!
