Pasarela ESP32 LoRa - electrónica para ti


¡Comenta cualquier error o corrección que hayas encontrado para esta ruta para tener la oportunidad de ganar a lo grande!

En un proyecto de seguridad de calderas que completamos, recopilamos 32 lecturas de termopares de la profundidad de un área de segundo paso de una caldera de 500 MW donde la temperatura ambiente es de 65 a 70 grados centígrados en un día normal debido a fugas calientes cerca del lugar. Sin embargo, dependiendo de su posición, los termopares deben medir temperaturas entre 350 y 150 grados centígrados.

Durante el apagado de una caldera, conectamos estos termopares a estas ubicaciones estratégicas, conectamos la placa Arduino Mega, conectamos la radio LoRa para que solo la antena quedara pegada fuera del gabinete IP64 y luego conectamos la caja a un poste. El suministro de CA de 220 voltios de una fuente de alimentación de emergencia cercana se enruta a través de un adaptador de teléfono inteligente y el suministro de CC de 5 voltios ingresa al gabinete a través del pequeño orificio debajo de la caja. Los 2 juegos de 16 termopares tipo K de 32 hilos ingresan a las dos cajas cada uno a través de una ranura lateral que finalmente se sella con masilla aislante especial y sellos M. La idea general de proporcionar una pantalla LED para mostrar el estado de estos dispositivos se descartó ya que casi nadie visita este lugar incluso una vez en unos pocos días y a esta altitud y temperatura. Entonces terminamos con dos cajas negras montadas en un pedestal con 32 cables de termopar entrando en cada caja.

¡Realmente es un proyecto de llenarlo, cerrarlo y olvidarlo!

Índice del contenido

¿Quién utiliza estos datos?

Todos los datos vuelan una vez cada 10 segundos a un edificio de servicio a unos 700 metros de distancia, donde los encargados de la caldera tienen sus oficinas. El pequeño dispositivo portátil Arduino MEGA no solo almacena los datos en formato CSV sino que también los muestra en una pequeña pantalla TFT de 4 columnas. ¡También tiene la capacidad de demostrar la tasa de aumento de la temperatura con alarmas audibles/visuales! Sin embargo, este no es nuestro proyecto. Los datos vienen en un formato CSV como

14-06.23:19:02, 5700.1-251.50.2-251.00.3-166.00.4-238.00.5-131.75.6-NAN, 7-207.75.8-93.00#
14-06.23:19:12, 5700.1-251.25.2-249.75.3-166.00.4-237.75.5-131.75.6-NAN, 7-207.75.8-92.00#
14-06.23:19:22, 5675.1-251.50.2-251.25.3-166.25.4-237.00.5-131.25.6-NAN.7-207.25.8-92.25#
14-06.23:19:33, 5675.1-252.00.2-250.75.3-166.75.4-238.00.5-131.50.6-NAN, 7-207.75.8-91.75#
14-06.23:19:43, 5675.1-252.00.2-251.75.3-165.75.4-237.75.5-131.00.6-NAN, 7-207.75.8-93.25#
14-06.23:19:53, 5675.1-252.25.2-251.50.3-165.50.4-237.75.5-131.50.6-NAN, 7-207.50.8-93.25#
14-06.23:20:03, 5675.1-253.00.2-252.00.3-165.50.4-238.25.5-132.00.6-NAN, 7-207.25.8-94.50#
14-06.23:20:13, 5675.1-252.25.2-251.75.3-165.75.4-238.50.5-132.25.6-NAN, 7-207.75.8-93.50#
14-06.23:20:23, 5675.1-252.00.2-251.50.3-166.25.4-238.50.5-131.25.6-NAN, 7-207.75.8-93.25#
14-06.23:20:33, 5675.1-251.75.2-251.25.3-166.75.4-238.00.5-131.75.6-NAN, 7-208.00.8-92.00#
14-06.23:20:44, 5675.1-252.00.2-251.00.3-166.00.4-238.50.5-131.25.6-NAN, 7-207.25.8-91.75#
14-06.23:20:54, 5675.1-252.00.2-250.50.3-165.50.4-238.25.5-131.50.6-NAN, 7-207.25.8-91.50#
14-06.23:21:04,5675.1-252.25.2-250.50.3-166.00.4-238.00.5-131.50.6-NAN,7-208.00.8-92.25#
14-06.23:21:14, 5675.1-251.75.2-250.75.3-165.75.4-238.00.5-132.00.6-NAN, 7-207.75.8-92.00#
14-06.23:21:24,5675.1-251.50.2-251.00.3-166.00.4-238.75.5-132.25.6-NAN,7-208.00.8-93.50#
14-06.23:21:34, 5675.1-251.25.2-251.25.3-166.00.4-238.50.5-132.00.6-NAN, 7-207.50.8-91.75#

Todos deberían monitorear estos datos.

Hasta ahora, estos datos han sido monitoreados por el departamento de mantenimiento de calderas, ya que es el único lugar que atiende las anomalías en estos parámetros. ¡Pero un día se pasó por alto un error importante porque el día era el día de las elecciones aquí! Por lo tanto, se dictaminó que estos datos deben publicarse en la LAN/WAN para que puedan ser monitoreados 24/7 por el departamento de operaciones local y el centro de operaciones regional (24*7).

¿Como funciona?

Mientras el departamento de TI comenzó a investigar los diferentes protocolos como telnet, wget, ftp, base de datos web, etc., pensé en cargar datos en una nube donde todos puedan acceder a ellos. ¡Pero hacerlo en Arduino MEGA es un desafío! (¡aunque no imposible!)

Enrutador ESP32 LoRa

¡Es bastante fácil lograr esta hazaña en ESP32! La misma radio UART LoRa debe conectarse primero al Rx/Tx del ESP32. Mientras que el software serial funciona en Arduino, solo el hardware serial funciona en ESP32. Entonces, primero necesito conectar la radio LoRa al puerto serie del hardware. El siguiente comando se usa para configurar hardwareserial en ESP32.

Serial1.begin(9600, SERIAL_8N1, RXD1, TXD1); //
Serial2.begin(9600, SERIAL_8N1, RXD2, TXD2); //
// Para Rx = 16,15,13,34
// Para Tx = 17,12,4,35

Puede configurar sus propios pines para Tx y Rx. Creo que el pin anterior funciona muy bien. También puede configurar dos conjuntos UART para conectar dos radios LoRa. Según el libro de datos, ESP32 puede tener tres UART al mismo tiempo, también todos los pines GPIO se pueden configurar para comunicación en serie. Pero todavía tengo que hacer que el UART3 funcione para mí.

Principios de operacion

Una vez que las radios LoRa comienzan a comunicarse con el ESP32 en los UART, viene la otra parte crucial de la creación de redes: configurar la red WiFi para conectarse a Internet.

#incluir
#incluir
#incluir
#incluir
const char *ssid = "bera1";
const char *contraseña = "************";
const char *ssid1 = "bera2";
const char *contraseña1 = "************";

Tengo dos redes para usar y, dependiendo de la conectividad, el ESP32 está programado para que, si no se conecta, busque su memoria EEPROM y se reinicie para conectarse a la red alternativa. Puede proporcionar cualquier número de ssids y contraseñas y, en caso de que la conexión falle, el ESP32 los probará todos uno por uno. Incluya pequeños cambios para criterios de selección de red adicionales en el área de configuración.

el enrutador

Entonces, en esta etapa, el ESP32 está recibiendo datos en la red de radio SS y también está conectado a Internet a través de WiFi o BLE. [Bluetooth Low Energy]. Bueno, si podemos transferir los datos de una red a la otra red. [Internet] ¡el ESP32 recibe el estado de un enrutador!

Por lo tanto, debemos realizar estas hazañas ahora.

Podemos elegir nuestro propio servidor/nube en este punto o buscar un servidor/nube de terceros. Mientras nuestra nube corporativa está en construcción, decidimos cargar 8 datos muy críticos en una nube pública para su distribución y visibilidad para todos. Estas 8 fechas están disponibles en esta página.

esquema

El ESP32 obtiene datos en su Tx2, Rx2 [17,16] vide la interfaz de radio SS y luego, después de conectarse a WiFi, envía datos al servidor de Internet. No requiere que solo cargue datos en la nube pública. También puede enviar datos a su servidor personal/de empresa.

firtzing

Visite el sitio web anterior donde puede cargar datos en un servidor LAMP usando ESP32/ESP8266.

Para cargar datos en el servidor Thingspeak, se necesita una clave de carga API, que se puede obtener después de registrarse en el sitio Thingspeak.com. Después de obtener la clave API, los datos del sensor se alinean en una cadena, que luego es analizada por el

http.begin(poststr);
int httpCode=http.GET();
if (httpCode > 0) { //Comprueba el código de retorno
Carga útil de cadena = http.getString();
Serial.println("Actualizado");
}

secuelas

Atrás quedaron los días de gran poder de cómputo y carga engorrosa de datos, etc. Ahora, las pequeñas microcomputadoras tienen suficiente poder para cargar datos provenientes de un nodo usando diferentes tecnologías como SS Radio, WiFi o BLE y luego cargarlos directamente a una nube remota, o cargar servidor de base de datos. Brinda flexibilidad y mejora en gran medida la capacidad de implementación.

prototipoPrototipo de enrutador

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