土壌水分量の測定実験 続き

どうやって校正するのか色々実験を考えて、
　１）取りあえず市販の土壌１リットルに800ml位の水を加えて、継続的に重量を測りながら計測値をプロットしてゆけば蒸発するのは水だけなので、何とか構成が出来るのではないか？　と実験をしてみましたが２週間室内放置でも、土壌水分量は思うように下がらず、また、計量装置（圧力センサーを利用した簡単なもの）も精度が低く、敢え無くギブアップ。
　　　市販の土壌の粒径を揃えなかったのも失敗の原因の一つ。
　２）それでは、と再度市販の園芸用土壌を購入して、今度は最も目の細かい篩でふるいをかけ、１ℓのビーカーにいれ、一つを電子レンジで１０分間過熱して、乾燥土壌を作ってみました。レンジにかける前と後の重量から１ℓの土壌から83g(83ml)の水分（容量比で8%+)が飛んでいるので、ある程度の乾燥には達しているように思われます。　これと、レンジにかけなかった土壌とを使って、写真のようなセンサーで測定してみると、確かに電圧に差が認められる（水分が増えると電圧が下がる）ことが確認できたので、OPアンプを１倍の反転増幅器に組みなおしました。　　現在の処、過剰水分の土壌を用意していないので、これで問題ないか、もう少し確認する必要があります。

この実験結果を反映させ、動作の安定化を図るために、一部回路を修正しました。　データシートにはR2=∞のチャートが出ていたので、R2を省略していましたが、これが無いとうまく発信してくれない状態が頻繁に起こることがわかり、220KΩで設置しました。　また、アンテナ端は510Ωで終端。

興味から土壌水分と土壌の温度を測りたく、LM60を一方のプローブの先端に付けました。この為、一方のプローブは５φの銅パイプに替えました。
これで、センサーと出力電圧の処は、ほぼ完成？温度と水分計測の切り替え回路（リレーにするか、半導体で切り替えるか、まだ決めていません）なので、ESP8266のADCとI2Cによるディスプレーの実験を始めました。
例によって、ブレッドボードにSwitchScienceのESP-WROOM-02とAQM0802を載せて、5Vの外部電源からMINMAXのM78AR033-0.5で3.3V(3.286V)を作って、取りあえずToutを使ったADCでどの程度のことが出来るのか、とLCDへの表示のスケッチの検討を始めてみました。　スケッチは左。　ACQ0802へのI2Cによる表示部分はQuiitaさんのここを利用させていただきました。

ADCの値が想像以上に安定しないので戸惑っています。　テスターで測る限り0.559Vと極めて安定なんですけど、、、。　ブレッドボードの所為だろうか？（ジャンパワイアを少し弄ったら、振れが少なくなったような気もするのですが、、ひょっとしてToutのインピーダンスの所為？）　　暫くはこれで悩まされそう、、、。　これでも、10 ms 毎に100回測定の平均値なのですがねー、、、。　　
また、ディスプレイへの表示についても、要検討。

電源をどうするか、単４電池？ 5V電源？　筐体をどうする？　今の処、秋葉あたりでかき集めてきた部品の組み合わせで3500円くらいで出来るが、アクリルの筐体が価格の30%以上占めるのは今一。　ま、量が増えれば単価は下がるか、、、。　でも、誰が何のために使うかな？　ちょっと自信が無くなってきましたねー。　今日のニュースでやっていた秋葉の思いつき新商品の犬の心が読める？装置みたいな話かな？

> ３月２４日：　探せばあるもので、AQM0802のライブラリはおれ工房さんの物の__AVR__関連を読み飛ばすように cpp を書き直してを使わさせていただき、無事簡単に表示が出来るようになりました。
　　　　：

   lcd.setCursor(0,0);
   temp= measure_temp();
   lcd.print(String(temp));
   lcd.print(" C");
　　　　：

BME280に変えてみる

DHT11でモニターが走ってサーバーにもデータを送ってくるようになったが、手元にBME280があったのでこれも試してみることにする。　これも”Todotaniのはやり物Log”のESP-WROOM-02でI2Cセンサーを使用するを参考にさせていただき、Embedded Adventureのコードを利用してみた。　単にArduinoでBME280からデータを引っ張り出して、シリアルモニターに出すプログラムなので、不必要なところをコメントアウトして、DHT11用のコードのESP-WROOM-02の部分をコピペで作ってみました。
当然かもしれませんが、問題なく動きますので、気圧データもとれる此方を、折角なので、基板に収めて室内に暫く侍らしてみることにします。
ソースを見れば分かるように、BME280からデータを引っぱり出すまでに少し時間が掛かる（終わるまてループで待っている）ので、リポートする時間がぴったり1時間毎になりません。　15時から21時までの6時間で13秒程遅れているので、常に遅れる方向にズレるのであれば、delayの時間を調整して、出来るだけ正確に一時間毎にリポートするようにする必要があります。　deep sleepにすれば解決するのかな？
　
BME280はちょっとコストが高いのと、裸の基板の上に載っているので、実際にどんな形状の筐体に収めるのか、ちょっと工夫が要ると思う。

もう少しコストが抑えられないかなー、、。

======================== WeatherMonitorBME280.ino ==============================
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// BME280 MOD-1022 weather multi-sensor Arduino demo
// Written originally by Embedded Adventures

#include
#include
extern "C" {
  #include "user_interface.h"
}

#include

// ESP8266 related codes added by t.Yamada
const char* ssid = "Buffalo-G-4CC0"; // SSID to access network
const char* password = "65rhwrit3nnee"; // password to connect to the network
const char* host = "192.168.1.3"; // host address
const char* Identifier = "MyRoom";  // Identifier to locate the monitor
// Create an instance of the server
// specify the port to listen on as an argument
WiFiServer server(80);


// Arduino needs this to pring pretty numbers
void printFormattedFloat(float x, uint8_t precision) {
char buffer[10];

  dtostrf(x, 7, precision, buffer);
  Serial.print(buffer);

}

// Global declaration to use for WiFi
float t;
float h;
float p;

//print out the measurements
//and set the most accurete values to global variables - added by T.Yamada
void printCompensatedMeasurements(void) {

float temp, humidity,  pressure, pressureMoreAccurate;
double tempMostAccurate, humidityMostAccurate, pressureMostAccurate;
char buffer[80];

  temp      = BME280.getTemperature();
  humidity  = BME280.getHumidity();
  pressure  = BME280.getPressure();
 
  pressureMoreAccurate = BME280.getPressureMoreAccurate();  // t_fine already calculated from getTemperaure() above
 
  t = tempMostAccurate     = BME280.getTemperatureMostAccurate();
  h = humidityMostAccurate = BME280.getHumidityMostAccurate();
  p = pressureMostAccurate = BME280.getPressureMostAccurate();
  Serial.println("                Good  Better    Best");
  Serial.print("Temperature  ");
  printFormattedFloat(temp, 2);
  Serial.print("         ");
  printFormattedFloat(tempMostAccurate,2);
  Serial.println();
 
  Serial.print("Humidity     ");
  printFormattedFloat(humidity, 2);
  Serial.print("         ");
  printFormattedFloat(humidityMostAccurate,2);
  Serial.println();

  Serial.print("Pressure     ");
  printFormattedFloat(pressure, 2);
  Serial.print(" ");
  printFormattedFloat(pressureMoreAccurate,2);
  Serial.print(" ");
  printFormattedFloat(pressureMostAccurate,2);
  Serial.println();
}


// setup wire and serial

void setup()
{
  Wire.begin();
  Serial.begin(115200);

  wifi_set_sleep_type(LIGHT_SLEEP_T);  // couldn't use deep sleep....
  delay(10);
  // We start by connecting to a WiFi network
  Serial.println();
  Serial.println();
  Serial.print("Connecting to ");
  Serial.println(ssid); 
  WiFi.begin(ssid, password);
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    delay(500);
    Serial.print(".");
  }
  Serial.println("");
  Serial.println("WiFi connected");
  Serial.println("IP address: ");
  Serial.println(WiFi.localIP());
 
}

// main loop

void loop()
{

  uint8_t chipID;
 
  Serial.println("Welcome to the BME280 MOD-1022 weather multi-sensor test sketch!");
  Serial.println("Embedded Adventures (www.embeddedadventures.com)");
  chipID = BME280.readChipId();
 
  // find the chip ID out just for fun
  Serial.print("ChipID = 0x");
  Serial.print(chipID, HEX);
 

  // need to read the NVM compensation parameters
  BME280.readCompensationParams();
 
  // Need to turn on 1x oversampling, default is os_skipped, which means it doesn't measure anything
  BME280.writeOversamplingPressure(os1x);  // 1x over sampling (ie, just one sample)
  BME280.writeOversamplingTemperature(os1x);
  BME280.writeOversamplingHumidity(os1x);
  /*
  // example of a forced sample.  After taking the measurement the chip goes back to sleep
  BME280.writeMode(smForced);
  while (BME280.isMeasuring()) {
    Serial.println("Measuring...");
    delay(50);
  }
  Serial.println("Done!");
 
  // read out the data - must do this before calling the getxxxxx routines
  BME280.readMeasurements();
  Serial.print("Temp=");
  Serial.println(BME280.getTemperature());  // must get temp first
  Serial.print("Humidity=");
  Serial.println(BME280.getHumidity());
  Serial.print("Pressure=");
  Serial.println(BME280.getPressure());
  Serial.print("PressureMoreAccurate=");
  Serial.println(BME280.getPressureMoreAccurate());  // use int64 calculcations
  Serial.print("TempMostAccurate=");
  Serial.println(BME280.getTemperatureMostAccurate());  // use double calculations
  Serial.print("HumidityMostAccurate=");
  Serial.println(BME280.getHumidityMostAccurate()); // use double calculations
  Serial.print("PressureMostAccurate=");
  Serial.println(BME280.getPressureMostAccurate()); // use double calculations
  */
  // Example for "indoor navigation"
  // We'll switch into normal mode for regular automatic samples
 
  BME280.writeStandbyTime(tsb_0p5ms);        // tsb = 0.5ms
  BME280.writeFilterCoefficient(fc_16);      // IIR Filter coefficient 16
  BME280.writeOversamplingPressure(os16x);    // pressure x16
  BME280.writeOversamplingTemperature(os2x);  // temperature x2
  BME280.writeOversamplingHumidity(os1x);     // humidity x1
 
  BME280.writeMode(smNormal);
  char temp[80];
  while (1) {
    while (BME280.isMeasuring()) {
      delay(50);
    }
   
    // read out the data - must do this before calling the getxxxxx routines
    BME280.readMeasurements();
    printCompensatedMeasurements();

    // Use WiFiClient class to create TCP connection
    Serial.print("connecting to ");
    Serial.println(host);
    WiFiClient client;
    const int httpPort = 80;
    if (!client.connect(host, httpPort)){
      Serial.println("connection failed");
      return;
    }
    String url = "/weather/weather_log.php";
           url += "?location=" + String(Identifier); // ID to identify location
           url += "&temperature="+String(t);
           url += "&humidity=" +String(h);
           url += "&pressure=" +String(p);
    Serial.print("Requesting URL: ");
    Serial.println("GET "+url);

    client.print(String("GET ") + url + " HTTP/1.1\r\n" +
                  "Host: " + host + "\r\n" +
                  "Connection: close\r\n\r\n");
    delay(50);
   
    // Read all the lines of the reply from server and print them to Serial
    Serial.println("Returned message from server: ");
    while(client.available()){
      String line = client.readStringUntil('\r');
      Serial.print(line);
    }
 
    Serial.println();
    Serial.println("closing connection");

    //ESP8266 Deep Sleap mode
    //1:μ秒での復帰までのタイマー時間設定 (60分)  2:復帰するきっかけの設定（モード設定）
    //ESP.deepSleep(1 * 60 * 1000 * 1000 , WAKE_RF_DEFAULT); 

    //deepsleepモード移行までのダミー命令
    // delay(1000);
    delay (60*60*1000-800);  // 60 min delay
  }
}

ESP-WROOM-02を使ってみるー気温、湿度モニター

思い通りに動くので気をよくして、温度湿度モニターまで進めることに、、、。

手元に秋月で買ったDHT11があったので早速動かしてみることにした。　DHT11を使ったモニターはArduinoIDEのスケッチのサンプルにDHTtesterというのがあるので、それを使いました。　全く問題なく動くことを確認したので、これにWiFiClient機能を追加しました。　　サーバーにLoggerを立てていないので、実際に接続しての動作は確認していませんが、文字列として確かに送信されているので、動作しているようです。　deep sleepを60分にして、シリアルモニターで動作確認を実施中。　これがうまくゆけば、取りあえず庭で使う温湿度計として筐体を含めて検討することにします。　（サーバープログラムはphpでもデータを取得時間とともにファイルに書き込むだけなので省略）

あれ、deep sleepがこれでは動きません？！　メッセージが文字化けしているので、どうなっているのか、見当がつかない。
参考文献３を見て、簡単なプログラムで確認したのですが、何故か立ち上がらない（PG startが出てこない！）。　　使ったボードの内部でRSTがどっかに接続されているとか、、、。　SwitchScienceのfull set versionでもう一度確認する必要がありますが、少なくともこのボードではdeep sleepが使えないのかもしれません。（要確認）



次は土壌水分のセンサーの検討を始めなくては、、、。


参考にした記事：
 　WROOM から温度湿度センサー値を スマホ ストリーミング 表示
　 ESP-WROOM-02 を使った リモート温度・湿度・気圧計の製作
   ESP8266の真骨頂Deep-Sleepモードの使い方 
   ESP-WROOM-02プログラミング：スリープのテスト


20160127 追記　＞ apahce24/php55をFreeBSDサーバに立ち上げて、取りあえずデータ送信の確認。 phpは10年近く前に弄ったことがありましたが大きなプログラムを書くのには適さないのとデバグが面倒で捨てましたが、今回もちっちゃなプログラムの癖して . （ピリオド）が一個抜けていて手こずりました。　その上に、スケッチも”Connection: close\r\:n\r\n"のコロンがセミコロンになっていたのに気が付くのに半日掛かってしまいました。　目が悪いkとを言い訳にしよう！！
　取りあえず、これでサーバにデータの蓄積は出来るようになりましたので、csvでなくてPostgreSQLに蓄積させてゆくようにしよう！ ave/min/max等便利な関数があるので、データを取り出すときの処理が簡単になる可能性がありますし、データの安全性も向上させることが出来ますので、、、。　何故PostgreSQLって？　慣れているから。


================== WeatherMonitorUsing DHT11.ino ====================
// Example testing sketch for various DHT humidity/temperature sensors

#include "DHT.h"
#include

#define DHTPIN 5     // Use IO5

// Uncomment whatever type you're using!
#define DHTTYPE DHT11   // DHT 11

// Initialize DHT sensor.
DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);

const char* ssid = "Buffalo-G-4CC0"; // SSID to access network
const char* password = "65rhwrit3nnee"; // password to connect to the network
const char* host = "192.168.1.3"; // host address
const char* Identifier = "A";  // Identifier to locate the monitor

// Create an instance of the server
// specify the port to listen on as an argument
WiFiServer server(80);

unsigned long number = 0;
 
void setup() {
  Serial.begin(115200);
  Serial.println("DHTxx test!");
   
  delay(10);
  // We start by connecting to a WiFi network
  Serial.println();
  Serial.println();
  Serial.print("Connecting to ");
  Serial.println(ssid);
 
  WiFi.begin(ssid, password);
 
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    delay(500);
    Serial.print(".");
  }
 
  Serial.println("");
  Serial.println("WiFi connected");
  Serial.println("IP address: ");
  Serial.println(WiFi.localIP());
  // DHT11 to start.
  dht.begin();
}
int value = 0;

void loop() {
  // Wait a few seconds between measurements.
  delay(5000);
  ++value;

  // Reading temperature or humidity takes about 250 milliseconds!
  // Sensor readings may also be up to 2 seconds 'old' (its a very slow sensor)
  float h = dht.readHumidity();
  // Read temperature as Celsius (the default)
  float t = dht.readTemperature();
  // Read temperature as Fahrenheit (isFahrenheit = true)
  float f = dht.readTemperature(true);
  // Check if any reads failed and exit early (to try again).
  if (isnan(h) || isnan(t) || isnan(f)) {
    Serial.println("Failed to read from DHT sensor!");
    return;
  }

  // Compute heat index in Fahrenheit (the default)
  float hif = dht.computeHeatIndex(f, h);
  // Compute heat index in Celsius (isFahreheit = false)
  float hic = dht.computeHeatIndex(t, h, false);
  Serial.print("Temperature: ");
  Serial.print(t);
  Serial.print(" *C\t");
  Serial.print(f);
  Serial.print(" *F\t");
  Serial.print("; Humidity: ");
  Serial.print(h);
  Serial.print(" %\t");
  Serial.print("Heat index: ");
  Serial.print(hic);
  Serial.print(" *C ");
  Serial.print(hif);
  Serial.println(" *F");

  // Use WiFiClient class to create TCP connection
  Serial.print("connecting to ");
  Serial.println(host);
  WiFiClient client;
  const int httpPort = 80;
  if (!client.connect(host, httpPort)){
    Serial.println("connection failed");
    //return;
  }
  String url = "/temperature/tempera_log.php";
        url = url + "?ID"= Identifier; // ID to identify location
        url = url + "&temperature="+String(t);
        url = url + "&humidity=" +String(h);
  Serial.print("Requesting URL: ");
  Serial.println(url);

  client.print(String("Get ")+url+" HTTP/1.1\r\n"
                + "Host: " + host + "\r\n"
                + "Connection; close\r\n\r\n");   <--- connection="" span="">
  delay(10);
   
  // Read all the lines of the reply from server and print them to Serial
  while(client.available()){
    String line = client.readStringUntil('\r');
    Serial.print(line);
  }
 
  Serial.println();
  Serial.println("closing connection");

 //ESP8266 Deep Sleap mode
 //1:μ秒での復帰までのタイマー時間設定 (60分)  2:復帰するきっかけの設定（モード設定）
  ESP.deepSleep(60 * 60 * 1000 * 1000 , WAKE_RF_DEFAULT); 

  //deepsleepモード移行までのダミー命令
  delay(1000);
}
=================================================================

  

ESP-WROOM-02を弄ってみる

ESP-WROOM-02にはArduinoが内蔵されているしWifiの技適も通っているので、これを使ってサーバ上のデータロガーにデータを送ることを考えてみる。　というわけで、ESP-WROOM-02でググってみると、同じようなことを既に実現されている方が数多居られる事がわかったので、取りあえず、ここの記事を手本として利用させていただき、まずは実験。

USB2.0の供給電源では不安がありそうなので、別途５V電源を用意して、5V->3.3Vとして取り敢えず動くことを確認する。
使用したESP-...はマイクロテクニカの物


１）ATコマンドで動くか？
　　実行モードで動かしてみると、ATコマンドの一部は受け付けるが、肝心のAT+CWLAPなどを入れるとErrorと返ってきてWiFiの動作が確認できません。　（原因は不明）

２）Arduinoとして動くのか？　
「おい、おい、Wifi出来ないの？」ということで、Arduinoとして動くのか恐る恐る確認。 Arduinoの定石（？）pinMode(13,OUTPUT)でLEDをつけたり消したり。　プログラムモードに切り替え、リセットスイッチを一旦押してプログラムをロードしてやると「動くジャーン！」　どうもモジュールは問題なさそう。

３）ではWifiとして使える？　
　ATコマンドがうまく行かなかったがプログラムは動きそうなので、WiFiサーバを実験してみる。

ソー スはサンプルスケッチから持ってきて、ピンを2から13に変更して2)で試験した状態のままプログラムをロード。動かしてみる。  「お、接続できるじゃん！」　で、Firefoxから 192.168.1.21/gpio/1にアクセスすると、「やったね。LED点灯した。」
ということで、 一応使えそうです。



今度は、温度湿度センサーから、サーバのデータロガーに定期的にデータを送る実験をして、うまく行けば、庭の温度湿度を定期的に観測するステーションを作ることにします。　これも、制作例が興味本位の Trial 安堵 Errorにありましたので、参考（丸写し?）にさせていただく予定。 deep sleep モードで1時間に一回程度のアップロードで、単3電池でどの位持つのか興味がありますねー。　屋外での使用になると、電子回路の動作だけでなく、耐候性とか別の要素も必要になってきますし、WiFiですので、密封した缶に入れるわけにもいきませんし、、、。

と、取りあえず「WiFiが動く」ことを確認したので、センサーとのインターフェースを考えて、、、。