DataShare-S

Nejmenší ze skupiny DataShare. Malý a relativně úsporný obvod dokáže sbírat data o okolní teplotě a vlhkosti. Je možné k němu připojit jedno externí teplotní čidlo DS18B20, má analogový/digitální vstup (max. 3,3 V), který dokáže i počítat počet impulzů, nebo je možné ho nastavit jako digitální výstup. Disponuje I2C sběrnicí na konektoru uŠup, ke které je možné připojit další snímač BMP280 (teplota, tlak), snímač LTR390 (intenzita osvětlení, UV) a BH1750 (intenzita osvětlení). Zařízení připojený snímač automaticky rozezná a hodnoty zapíše do příslušných interních registrů.
Data je možné odesílat buď na nativní cloud T-REG DataShare, ke kterému není potřeba žádná registrace, ani přihlašovací údaje (vše je závislé na ID zařízení), nebo na jakýkoliv jiný kompatiblní cloud (ThingSpeak, Tmep, …). Z internetu je možné stahovat i jednu číselnou hodnotu, tu přepočítat a uložit do jednoho z regustrů. Je možné ji použít stejně jako jakoukoliv jinou hodnotu z čidla.
DataShare vůbec nemusí být připojen k internetu – pokud slouží pouze ke spínání digitáního výstupu v závislosti na některé z interních hodnot, není konektivita vůbec vyžadována.

Zařízení je možné zakoupit na e-shopu T-REG

Přístup do databáze dat je na adrese t-reg.cz/datashare

Zařízení je možné napájet prostřednictvím USB-C portu (5V). Maximální přípustný proud včetně napájení periferií je cca 0,5 A. Další možností je napájení skrze Jack 3,5 konektor, na který se přivede napětí 3,3 V – toto napětí se pak přivádí přímo na interní 3,3 V sběrnici – proudově není nijak omezováno.

Na horní straně zařízení je modrá LED, kerá signalizuje aktivní webové rozhraní (trvalý svit), nebo aktivní odesílání dat (probliknutí za nastavený časový interval).
Na dolní straně zařízení je tlačítko – po jeho stisknutí dojde k aktivaci webového konfiguračního portálu. Zařízení začne vysílat otevřenou WiFi síť s názvem „DataShareCfg“. Po připojení k síti se zobrazí konfigurační portál (na adrese 192.168.4.1) ve kterém je možné nastavit připojení k WiFi, konfigurovat zařízení a aktualizovat firmware.

Interně je zařízení vybaveno snímačem teploty a vlhkosti SHT40. Snímač je umístěn v rohu, vedle konektoru Jack. Vzduch je přiváděn dvěma otvory. Dále je měřena interní teplota CPU.

Konektor Jack 3,5 (4pin) je kromě napájení i vstup pro teplotní čidlo čidlo (OneWire čidlo DS18B20) a analogový/digitální vstup, nebo digitální výstup. Maximální napětí analogového vstupu/výstupu je 3,3 V.

• V režimu vstupu je napětí 0..3,3V (Uin) převáděno na hodnotu 0..4095, kterou lze pomocí hodnot „Gain“ a „Offset“ přepočítat na požadovanou hodnotu. Výpočet je podle vzorce Uout = (Uin * gain) + offset. Analogová hodnota je pak pomocí proměnné „Treshold“ převedena na log 0/1 – digitální vstup. Vhodným nastavením je možné přepočítat hodnotu vstupu zpět na napětí (při hodnotě Gain 0,81 je výstupní analogová hodnota 0..3300 mV). Pokud se měří jiné napětí a je použit odporový dělič, dá se měřit a zobrazovat i vyšší napětí (POZOR! Ani krátkodobě nepřekročit maximální vstupní napětí 3,3 V proti GND).
• V režimu čítač, není analogová/digitální hodnota snímána a je počítán počet náběžných hran digitálního signálu (L < 0,8 V; H > 2,5 V).
• V režimu digitální výstup je na pinu napětí 3,3 V v případě, že je splněna podmínka pro digitální výstup.

Schéma vstupu/výstupu analogového/digitálního signálu (ze spodní strany je Jack konektor, 1_DIGITAL vede do procesoru).

Vedle je umístěn 4pin konektor JST-SH, známý též pod názvy SpakFun Qiic, Adafruit STEMMA a Laskakit uŠup se sběrnicí I2C. Zapojení pinů je 1=GND, 2=3V3, 3=SDA, 4=SCL.
K tomuto konektoru je možné zapojit jedno, nebo více různých čidel. Podporované jsou tyto snímače:

• BMP280 – teplota, tlak, nadmořská výška (od fw1.0) – zakoupit na Laskakit
• LTR390 – intenzita osvětlení, nebo UV záření (od fw1.0) – zakoupit na Laskakit
• BH1750 – intenzita osvětlení (od fw1.0) – zakouput na Laskakit
• Propojovací kablík uŠup – zakoupit na Laskakit

Po připojení napájení se nejprve inicializují jednotlivé periferie a zařízení se připojí ke zvolené WiFi síti. Data z periferií se přesunou do příslušných registrů (viz tabulka) a podle nastavení se přesunou do jednotlivých fieldů, které se odešlou do databáze. Podrobný popis komunikačního protokolu na stránce DataShare v části Konfigurace. Poté se zařízení na požadovanou dobu uspí.

Pokud není nastaven přístup k WiFi, vytvoří se po zapnutí konfigurační portál s názvem sítě „DataShareCfg„. V něm je možné nastavit jak přihlašovací údaje k WiFi, tak nastavení ostatních snímačů fieldů atd.

Pokud je nastaven přístup WiFi a WiFi síť není dostupná, vytvoří se vždy na 10 sekund zjednodušený portál s názvem sítě „DataShareConn„. V něm je možné nastavit pouze přístup k WiFi. Pro přístup do konfiguračního portálu je třeba držet cca 10 sekund tlačítko CFG – LEDka musí několikrát rychle zablikat.

Ve standardním provozu (je dostupná předkonfigurovaná WiFi síť, senzor je uspaný – LEDka je zhasnutá) se po stisku tlačítka spustí konfigurační portál. Ten se za 5 minut automaticky uzavře a zařízení se restartuje – po restartu se vždy zkouší připojit k WiFi a odeslat data. Během zobrazování webového portálu se procesor zahřívá a ovlivňuje měření interním čidlem SHT40. Ve standardním provozu, kdy je procesor v úsporném režimu a probouzí se pouze jednou za čas je ovlivňování minimální.

Níže je vidět část webového rozhraní snímače. Pod tlačítkem Configure Wifi je možné nastavit přihlášení ke zvolené WiFi síti (2. obrázek).
Modré karty zobrazují konfiguraci odesílání na web (Konfigurace serveru) a nastavení jednotlivých připojených snímačů (zobrazují se pouze snímače, které jsou připojeny).
Šedé karty zobraují konfiguraci jednotlivých fieldů. Každému Fieldu je možné přidělit jméno, jednotku, barvu a registr ze kterého jsou data načítána. Stejný registr, do kterého se ukládají hodnoty z interních a externích čidel.

Možnosti nastavení (zobrazují se pouze možnosti pro připojené snímače)

• Konfigurace cloudu
  • Adresa serveru – adresa na kterou jsou odesílána data. Je-li pole prázné, data se odesílájí na T-REG Datashare
  • Interval odesílání – určuje jak často jsou data odesílána*
• Konfigurace A/D vstupu a čítače
  • Režim IO – Volba A/D vsupu, čítače, nebo digitálního výstuu
  • Zesílení analogové hodnoty – analogová hodnota 0..3,3 V je načítána jako hodnota 0..4095. Tuto hodnotu je možné vynásobit parametrem „Zesílení analogové hodnoty“, aby byla výsledná hodnota odpovídající připojenému napětí.
  • Offset analogové hodnoty – přičítá se k výsledné analogové hodnotě
  • Prahová hodnota dig. vstupu – přepočítaná analogová hodnota vyšší než nastavená nastaví digitální vstup na „1“, jinak je „0“
  • Aktuální hodnota čítače
  • Zesílení hodnoty čítače
  • Offset hodnoty čítače
• Konfigurace teplotního a vlhkostního senzoru SHT40
  • Zesílení hodnoty teploty – výsledná teplota je vypočátána jako (teplota snímače * zesílení) * offset
  • Offset teploty
• Konfigurace UVR/ALS senzoru LTR390
  • ON = UVR mode, OFF = ALS mode – intenzita viditelného světla (ALS = Lux), nebo UV (UV index = bezrozměrné číslo)
  • Citlivost – viz datasheet
  • Integrační čas – viz datashet
  • UV Faktor – hodnota pro zkalibrování měření UV indexu
• Konfigurace tlakového senzoru BMP280
  • Tlak přepočítaný na hladinu moře (hPa) – nutné pro správný výpočet nadmořské výšky

*Procesor se probouzí za nastavený interval, posbírá data ze snímačů a pokusí se připojit k WiFi. Pokud je signál slabší, nebo se nedaří navázat spojení okamžitě, může být interval odesílání mírně odlišný od nastaveného (řádově jednotky sekund).

Tabulka registrů DataShare-S

• Aktuální verze firmware: 1.0
• Napájení: 5 V (USB-C), nebo 3,3 V (Jack)
• Odběr:
  • Při odesílání cca 70mA = 0,4 W (připojena čidla DS18B20, LR390, BMP280 a BH1750). Doba odesílání cca 2 sekundy (závisí na připojených snímačích, síle WiFi atd.)
  • Průměrně cca 1,5 mA = 8 mW (připojena všecha čidla, odesílání dat jednou za 60 sekund)
• Rozměry: 38 x 26 x 14 mm
• Integrované snímače: Teplota, vlhkost (SHT40), interní teplota CPU
• Počet Fieldů: 8
• Připojitelné snímače:
  • Analogový signál max. 3,3 V (měří analog, vyhodnocuje logickou hodnotu). Čítač nelze použít zároveň s analogovým/digitálním signálem.
  • Případně lze přepnout na měření počtu impulzů (čítač)
  • Přes sběrnici I2C je možné připojit snímače BMP280, LTR390, BH1750