Area di Progetto di Toto Alex 5Binfo a.s. 2017/18 – ITI E. Majorana

Grugliasco (TO)

Stazione Meteo con Arduino, Anemometro Direzione/Velocita Vento e sensore di temperatura

Sensore di Temperatura e Umidità DHT11

Link per documentazione

https://playground.arduino.cc/Main/DHT11Lib

http://www.mauroalfieri.it/elettronica/dht11-arduino.html

http://www.geeetech.com/wiki/index.php/Electric_thermometer_by_using_DHT11_sensor_module

Anemometro WS2300-15

Link documentazione: http://forum.abacom-online.de/phpBB3/viewtopic.php?f=52&t=3968

Link alternativo (TX20-Principio di funzionamento molto simile e spiegazione più corretta):

https://www.john.geek.nz/2011/07/la-crosse-tx20-anemometer-communication-protocol/

SW Arduino proposto da un forum:

// Wind Sensor WS 2300-15 adapter

// Read sensor data from Digital Input D7 and sends to to PC (UART)

int senspin = 7; // Arduini Digital Pin 7 (D7 on AVR)

boolean stat; // data input status

word dataword; // what we print to PC

// Sensor uses 800 Bd. -> 1.25 ms/bit

// tested with 16 Mhz board...

int bit_ms = 1250; // Duration of 1 bit in µS

int half_bit_ms = 625; // Duration of 1/2 bit in µS

int ledpin = 13; // Pin 13 has an LED connected on most Arduino boards.

// Setup routine runs once when you press reset:

void setup() {

// initialize the digital pin as an output.

pinMode(senspin, INPUT); // Use D7 to read sensor signal

digitalWrite(senspin, HIGH); // turn the pullup on!

pinMode(ledpin, OUTPUT); // Use B5 for Data Indicator LED

Serial.begin(9600); // Set the baud rate for PC

communication

}

// Main loop:

void loop() {

dataword = 0; // Prepare data word

stat = digitalRead(senspin); // get the sensor input

while(stat == HIGH){ // wait for falling edge (sync to

startbit)

stat = digitalRead(senspin);

}

delayMicroseconds(half_bit_ms); //wait for MIDDLE of startbit, we are

now in sync

// Skip the start bit, we now it ist there ;-)

delayMicroseconds(bit_ms);

// Skip four header bits, we don´t want these...

delayMicroseconds(bit_ms);

delayMicroseconds(bit_ms);

delayMicroseconds(bit_ms);

delayMicroseconds(bit_ms);

// Now the 13 bits we want...

// *** Dataword [0..3] = WIND DIRECTION (LSB first)

// *** Dataword [4..12] = WIND SPEED (LSB first)

for (int i=0; i <= 13; i++){

stat = digitalRead(senspin);

if (stat) {

dataword = dataword + (1 << i);

}

delayMicroseconds(bit_ms); // Wait for next bit

}

Serial.println(dataword); // Print out Dataword as readable ASCII

string to PC

digitalWrite(ledpin, HIGH); // Sensor Data Indicaror LED on

delay(200); // Spent some time, to make sure finished

tranmittion

digitalWrite(ledpin, LOW); // Sensor Data Indicaror LED on

}

Dati acquisiti con software proposto dal forum:

Solo direzione vento 0=NORD - 15=N/NW

Dati ricavati soffiando sulla rotellina (velocità vento <> da zero!)

Dati acquisiti con il mio software (vedi dopo)

Dati con Direzione vento=N (0000) e N/NW (1111) dove DDDD dal 6 bit in poi.

Velocità vento=0 m/s. Dati campionati=30. Gli ultimi 6 bit indicano che il sensore non sta trasmettendo!

Dati soffiando sulla rotellina (VV<>0) e Direzione vento=N/NW=15=1111

////Autore: Vincenzo Maida

//Data: 18/04/2018 - Torino (Italy)

//Acquisizione dati da Anemometro W2003-15 (Direzione Vento e Velocità

Vento)

//Direzione Vento 4 bit. Da 0000=Nord a 1111=N/NW 16 possibili

combinazioni

//Velocità vento: 5 bit. Da 00000=0 m/s a 11111=50 m/s o 180 Km/h (

risluzione 0,1 m/s) ... Da verificare

//Monitoraggio dati acquisiti e variabili interne su monitor seriale

int pinTX=7; //pin sensore di Anemometro

int dati[30];

int i=0;

//variabili gestione monitor

unsigned long tempoCorrente,tempoIniziale;

// the setup routine runs once when you press reset:

void setup() {

//Initialize serial and wait for port to open:

Serial.begin(9600);

pinMode(pinTX,INPUT);

}

// the loop routine runs over and over again forever:

void loop() {

while(digitalRead(pinTX)==HIGH){

//Attendi

}

delayMicroseconds(625);

for(i=0; i<30; i++){

dati[i]=digitalRead(pinTX);

delayMicroseconds(1250);

}

stampa();

}

void stampa(){

Serial.println("Stampa acquisizioni:");

for(i=0;i<30;i++){

Serial.print(dati[i]);

Serial.print(" ");

}

Serial.println();

}

CONVERTITORE BINARIO DECIMALE

Utility per la conversione dei dati binari in decimale dell’anemometro.

Codice Arduino (con simulazione)

//Autore: Vincenzo Maida

//Data: 18/05/2018 - Torino (Italy)

//Acquisizione dati da Anemometro W2003-15 (Direzione Vento e Velocità Vento)

//Direzione Vento 4 bit. Da 0000=Nord a 1111=N/NW 16 possibili combinazioni

//Velocità vento: 12 bit. Da 00000=0 m/s a 00011111111=511=51,1 m/s o 180 Km/h (

risluzione 0,1 m/s). Nota: BIT utili 9. Gli ultimi tre (MSB) sono sempre a ZERO

... Da verificare

//Monitoraggio dati acquisiti e variabili interne su monitor seriale

int pinTX=7; //pin sensore di Anemometro

//Vettore di acquisizione (inizializzato per simulazione)

int dati[30]={0,1,0,1,0, //preambolo. Sempre uguale. (0-1-2-3-4)

0,0,0,1, //Direz. vento. 4 bit. dati[5]=LSB; dati[8]=MSB (5-6-

7-8)

1,1,1,1, //Velocità Vento: 12 bit. dati[9]=LSB; dati[20]=MSB

(9-10-11-12)

1,1,1,1, //VV: (13-14-15-16)

1,0,0,0, //VV: i bit dati[18], dati[19] e dati[20] sono sempre

a ZERO. Da verificare! (17-18-19-20)

1,1,1,1, //Check sum: 4 bit; somma di DV e parti di VV (da

capire come funziona!)(21-22-23-24)

1,1,1,1,1}; //Stato alto per più di 1 secondo (dati NON

utili!)(25-26-27-28-29).NOTA si può accorciare il vettore di acq. portandolo a

24/25 valori

int i=0;

//variabili gestione monitor

unsigned long tempoCorrente,tempoIniziale;

// the setup routine runs once when you press reset:

void setup() {

//Initialize serial and wait for port to open:

Serial.begin(9600);

pinMode(pinTX,INPUT);

}

// the loop routine runs over and over again forever:

void loop() {

//Ciclo di acquisizione

/*

while(digitalRead(pinTX)==HIGH){

//Attendi

}

delayMicroseconds(625);

for(i=0; i<30; i++){

dati[i]=digitalRead(pinTX);

delayMicroseconds(1250);

}

*/

// simula();

stampa();

delay(10000);

}

void stampa(){

Serial.println("Stampa acquisizioni Direzione Vento (4 bit) indice da 5 a 8

dove 5=LSB e 8=MSB. Dato binario da leggere da destra verso sinistra:");

for(i=5;i<=8;i++){

Serial.print(dati[i]);

Serial.print(" ");

}

//Serial.println();

Serial.print(" = ");

Serial.print(bintodec(5,8));

Serial.print(" DEC in gradi--> ");

Serial.println(bintodec(5,8)*22.5);

Serial.println("Stampa acquisizioni Velocità Vento (12 bit) indice da 9 a 20

dove 9=LSB e 12=MSB. Dato binario da leggere da destra verso sinistra:");

for(i=9;i<=20;i++){

Serial.print(dati[i]);

Serial.print(" ");

}

Serial.print(" = ");

Serial.print(bintodec(9,20));

Serial.print(" DEC in m/s--> ");

Serial.println(bintodec(9,20)*0.1);

}

void simula(){

for(i=0;i<30;i++){

dati[i]=random(2);

}

dati[5]=1;

dati[6]=0;

dati[7]=0;

dati[8]=1;

}

/*************************************************************

* Funzione che converte il vettore binario in decimale

* Usa array globale dati[];

* Inverte i bit: inizio=LSB e fine=MSB

* Input: indici di inizio e fine del vettore da convertire

* Output: dato convertito in decimale

**************************************************************/

int bintodec(int inizio,int fine){

int i=0;

int d=0; //numero in decimale

int e=1; //equivale a 2^0

for(i=inizio;i<=fine; i++){

d=d+dati[i]*e;

e=e*2;

}

return d;

}

Output Monitor Seriale

CLIENT WEB CON SHIELD WiFi ARDUINO

Bozza del programma che acquisisce i dati dai sensori e li invia

ciclicamente al server WEB che li memorizza nel DB

Dati simulati!

Codice Arduino UNO R3

/*

Repeating Wifi Web Client

This sketch connects to a a web server and makes a request

using an Arduino Wifi shield.

Circuit:

* WiFi shield attached to pins SPI pins and pin 7

created 23 April 2012

modified 31 May 2012

by Tom Igoe

modified 13 Jan 2014

by Federico Vanzati

http://www.arduino.cc/en/Tutorial/WifiWebClientRepeating

This code is in the public domain.

*/

#include <SPI.h>

#include <WiFi.h>

//LM 35

int sensorPin = A5;

int sensorValue = 0;

//Variabili per meteo

float vv=20.2; //Velocità vento in m/s

int dv=180; //Direzione vento in Gradi

float t=28.5; //Temperatura in °C

String query="GET

/salva_meteo.php?vv="+String(vv,DEC)+"&dv="+String(dv,DEC)+"&t="+String(t

,DEC)+" HTTP/1.1";

char ssid[] = "AndroidAP"; // your network SSID (name)

char pass[] = "prova2018"; // your network password

int keyIndex = 0; // your network key Index number (needed

only for WEP)

int status = WL_IDLE_STATUS;

// Initialize the Wifi client library

WiFiClient client;

// server address:

char server[] = "itismajo.altervista.org";

//IPAddress server(64,131,82,241);

unsigned long lastConnectionTime = 0; // last time you

connected to the server, in milliseconds

const unsigned long postingInterval = 60L * 1000L; // delay between

updates, in milliseconds. Ogni minuto

void setup() {

//Initialize serial and wait for port to open:

Serial.begin(9600);

while (!Serial) {

; // wait for serial port to connect. Needed for native USB port only

}

// check for the presence of the shield:

if (WiFi.status() == WL_NO_SHIELD) {

Serial.println("WiFi shield not present");

// don't continue:

while (true);

}

String fv = WiFi.firmwareVersion();

if (fv != "1.1.0") {

Serial.println("Please upgrade the firmware");

}

// attempt to connect to Wifi network:

while (status != WL_CONNECTED) {

Serial.print("Attempting to connect to SSID: ");

Serial.println(ssid);

// Connect to WPA/WPA2 network. Change this line if using open or WEP

network:

status = WiFi.begin(ssid, pass);

// wait 10 seconds for connection:

delay(10000);

}

// you're connected now, so print out the status:

printWifiStatus();

}

void loop() {

// if there's incoming data from the net connection.

// send it out the serial port. This is for debugging

// purposes only:

while (client.available()) {

char c = client.read();

Serial.write(c);

}

// if ten seconds have passed since your last connection,

// then connect again and send data:

if (millis() - lastConnectionTime > postingInterval) {

httpRequest();

}

}

// this method makes a HTTP connection to the server:

void httpRequest() {

// close any connection before send a new request.

// This will free the socket on the WiFi shield

client.stop();

// if there's a successful connection:

if (client.connect(server, 80)) {

acquisizioneDati();

query="GET

/salva_meteo.php?vv="+String(vv,DEC)+"&dv="+String(dv,DEC)+"&t="+String(t

,DEC)+" HTTP/1.1";

Serial.println("connecting...");

Serial.print("query= ");

Serial.println(query);

// send the HTTP PUT request:

//client.println("GET /latest.txt HTTP/1.1");

client.println(query);

client.println("Host: itismajo.altervista.org");

client.println("User-Agent: ArduinoWiFi/1.1");

client.println("Connection: close");

client.println();

// note the time that the connection was made:

lastConnectionTime = millis();

} else {

// if you couldn't make a connection:

Serial.println("connection failed");

}

}

void printWifiStatus() {

// print the SSID of the network you're attached to:

Serial.print("SSID: ");

Serial.println(WiFi.SSID());

// print your WiFi shield's IP address:

IPAddress ip = WiFi.localIP();

Serial.print("IP Address: ");

Serial.println(ip);

// print the received signal strength:

long rssi = WiFi.RSSI();

Serial.print("signal strength (RSSI):");

Serial.print(rssi);

Serial.println(" dBm");

}

void acquisizioneDati(){

randomSeed(analogRead(0));

t=random(500)/10.0;

vv=random(250)/10.0;

dv=random(360);

Serial.print("Temperatura:");

Serial.print(t);

Serial.print(" [°C] Velocita' vento: ");

Serial.print(vv);

Serial.print(" [m/s] Direzione Vento:");

Serial.print(dv);

Serial.println(" [Gradi]");

}

CLIENT WEB CON SHIELD ETHERNET

Alternativa “wired” alla WiFi

Bozza del client (non è ciclica. Da rivedere)

Codice Arduino UNO R3 (BOZZA)

/*

Web client

This sketch connects to a website (http://www.google.com)

using an Arduino Wiznet Ethernet shield.

Circuit:

* Ethernet shield attached to pins 10, 11, 12, 13

created 18 Dec 2009

by David A. Mellis

modified 9 Apr 2012

by Tom Igoe, based on work by Adrian McEwen

*/

#include <SPI.h>

#include <Ethernet.h>

//LM 35

int sensorPin = A5; // select the input pin for the potentiometer

int sensorValue = 0;

// Enter a MAC address for your controller below.

// Newer Ethernet shields have a MAC address printed on a sticker on the

shield

byte mac[] = { 0x90, 0xA2, 0xDA, 0x00, 0x33, 0x67 };

// if you don't want to use DNS (and reduce your sketch size)

// use the numeric IP instead of the name for the server:

//IPAddress server(74,125,232,128); // numeric IP for Google (no DNS)

char server[] = "itismajo.altervista.org"; // name address for Google

(using DNS)

// Set the static IP address to use if the DHCP fails to assign

IPAddress ip(192, 168, 0, 177);

// Initialize the Ethernet client library

// with the IP address and port of the server

// that you want to connect to (port 80 is default for HTTP):

EthernetClient client;

//Variabili per meteo

float vv=22.7; //Velocità vento in m/s

int dv=360; //Direzione vento in Gradi

float t=25.5; //Temperatura in °C

String query="GET

/salva_meteo.php?vv="+String(vv,DEC)+"&dv="+String(dv,DEC)+"&t="+String(t

,DEC)+" HTTP/1.1";

void setup() {

// Open serial communications and wait for port to open:

Serial.begin(9600);

/*

while (!Serial) {

; // wait for serial port to connect. Needed for native USB port only

}

*/

/*

// start the Ethernet connection:

if (Ethernet.begin(mac) == 0) {

Serial.println("Failed to configure Ethernet using DHCP");

// try to congifure using IP address instead of DHCP:

Ethernet.begin(mac, ip);

}

// give the Ethernet shield a second to initialize:

delay(1000);

Serial.println("connecting...");

Serial.println(query);

/*

// if you get a connection, report back via serial:

if (client.connect(server, 80)) {

Serial.println("connected");

// Make a HTTP request:

//client.println("GET /post_helper.php?a=5&b=2 HTTP/1.1");

client.println(query);

client.println("Host: itismajo.altervista.org");

client.println("Connection: close");

client.println();

} else {

// if you didn't get a connection to the server:

Serial.println("connection failed");

}

*/

}

void loop() {

/*

}

// if there are incoming bytes available

// from the server, read them and print them:

if (client.available()) {

char c = client.read();

Serial.print(c);

}

// if the server's disconnected, stop the client:

if (!client.connected()) {

Serial.println();

Serial.println("disconnecting.");

client.stop();

// read the value from the sensor:

*/

// do nothing forevermore:

// while (true){

sensorValue = analogRead(sensorPin);

Serial.print("Valore letto da A0:");

Serial.println(sensorValue);

Serial.print("Temperatura °C:");

Serial.println(sensorValue*0.488);

t=sensorValue*0.488;

inviaDati();

delay(50000);

// }

}

void inviaDati(){

query="GET

/salva_meteo.php?vv="+String(vv,DEC)+"&dv="+String(dv,DEC)+"&t="+String(t

,DEC)+" HTTP/1.1";

// start the Ethernet connection:

if (Ethernet.begin(mac) == 0) {

Serial.println("Failed to configure Ethernet using DHCP");

// try to congifure using IP address instead of DHCP:

Ethernet.begin(mac, ip);

}

// give the Ethernet shield a second to initialize:

delay(1000);

Serial.println("connecting...");

Serial.println(query);

// if you get a connection, report back via serial:

if (client.connect(server, 80)) {

Serial.println("connected");

// Make a HTTP request:

//client.println("GET /post_helper.php?a=5&b=2 HTTP/1.1");

client.println(query);

client.println("Host: itismajo.altervista.org");

client.println("Connection: close");

client.println();

Serial.println("Fine trasmisione");

} else {

// if you didn't get a connection to the server:

Serial.println("connection failed");

}

delay(1000);

// if there are incoming bytes available

// from the server, read them and print them:

while(client.available()) {

//Serial.println("In attesa di risposta: ");

char c = client.read();

Serial.print(c);

}

// if the server's disconnected, stop the client:

if (!client.connected()) {

Serial.println();

Serial.println("disconnecting.");

client.stop();

}

}

PROGETTO HARDWARE

Il progetto potrebbe essere costituito da:

Una Scheda Arduino UNO R3 (dim. Max 53x68x15h mm)

Una shield WiFi Arduino (connessione Internet con il server web)

Un scheda custom (circuiti per anemometro e sensori+connettori)

Una pila da 9V per alimentare il tutto

Una scatola stagna (contenitore del tutto)

Un anemometro SW2003-15

Un sensore di umidità e temperature digitale tipo: ??

Scheda custom Basetta millefori di dimensioni simili a Arduino UNO R3

1 transistor NPN tipo BC107 o equ.

1 Resistenza da 470 Ohm 1/4W

1 Resistenza da 4,7 KOhm 1/4W

2 o 4 Connettori a pettine per innesto su Arduino UNO

1 presa Jack femmina stereo per c.s. (ingresso sensore temp/umid)

1 presa RJ11 o RJ45 per c.s. (connessione anemometro più eventuale

alim. Estrerna (solo RJ45)

Alloggiamento per pila 9V da c.s. con contatti (facoltativo)

Uno spinotto a 90 gradi (basso ingombro) per alimentare Arduino UNO

con pila

Contatti per pila 9V con spinotto (in alternativa ai 2 punti

precedenti)

Uno spinotto stereo 3,5 mm per sensore temp/umid

Una spina RJ11 o RJ45 per anemometro

Figure:

RJ11 – 1 euro circa

RJ45 – 1 euro (in alternativa a RJ11)

Presa Jack da 3,5 mm per sensore temperatura/umidità. Costo 1,5 euro circa

Alloggiamento/connessione pila 9V (alimentazione) – circa 2 euro (senza pila)

Scatola stagna per contenere il tutto (dim appr. 70x100x100h mm). Costo circa 4

euro

Gewiss GW44206 Plastic

electrical junction box - electrical junction boxes (Grey, 150 mm, 70 mm, 110 mm)