PondCTRL – Live test #1

[iframe src="https://www.dennisbor.com/temporary/20190423_test1.php"]

Uiteindelijke conclusie na 24 uur testen:

PondCTRL was tijdens deze eerste test vrij stabiel. Met 98,92% geregistreerde meetwaarden durf ik deze eerste test vrij succesvol te noemen. Tijdens deze 24 uur is het eenmaal voorgekomen dat er een vreemde waarde uit de sensor gelezen werd, waardoor de hoogst gemeten waarde op 251,3┬░C uit kwam. Om foutieve sensorwaarden te filteren, zal ik in een update een filterfunctie schrijven, welke bij een afwijking van meer dan een bepaald percentage, de meting negeert.

Voorlopige conclusie na 10 uur testen:

Stabiele WiFi verbinding op ongeveer 15 meter tussen PondCTRL en router (RSSI van -78 dBm, signaalsterkte 44% *). De webinterface is toegankelijk en werkt naar behoren.

Er zijn totaal 98.73% aan meetwaarden naar de IoT-API gelogd. De software van PondCTRL is zo ingesteld dat er elke 5 seconden gelogd wordt. Meetresultaten laten zien dat de interval vrijwel altijd 5 seconden bedraagt, soms 4 of 6 (gemiddeld nog steeds 5 – kan te maken hebben met de vertraging naar de server) en een enkele keer 10 seconden (1 meetpunt wordt dan overgeslagen).

De test berekende de gemiddelde meetwaarde in eerste instantie onjuist. PondCTRL en de IoT-API werken met BCD (Binary Codec Decimals) waarbij middels een query het gemiddelde genomen werd (SELECT AVG). Dit is veranderd in een query waarbij alle meetwaarden opgehaald worden in de testperiode, waarna de som van alle waarden (geconverteerd van BCD naar normaal decimaal) gedeeld wordt door het aantal testpunten.

*) Berekening signaalsterkte is gebaseerd op de volgende formule: signaalkwaliteit = 2 * (dBm + 100)

Actiepunten volgende test

De volgende test wil ik als volgt uitbreiden:

  • Testsoftware op PondCTRL waarbij elke 30 seconden een relais geschakeld wordt, om de invloed van schakelen op het apparaat en eventuele storingen te testen.
  • Op elk van de drie relais een verbruiker aansluiten (bijvoorbeeld een lamp), zodat de invloed van stroomverbruik op het apparaat zichtbaar wordt.
  • Een separate test, waarbij het WiFi-bereik getest wordt. Het idee is om PondCTRL op een powerbank aan te sluiten en de signaalsterkte per afstand te registreren.
  • Test op stroomverbruik (watt), uiteraard zonder aangesloten verbruikers, om het verbruik van PondCTRL zelf te testen.

Eerste tests geslaagd

Alle componenten zijn geplaatst op de print en na enkele kleine aanpassingen zijn de volgende functies werkend getest:

  • Verbinding tussen ATMega328 en ESP8266. In eerste instantie wilde de ESP8266 niet starten, maar dit bleek een fout in het ontwerp waarbij VCC en CH_PD verbonden moesten worden.
  • Meten van temperatuur via een OneWire-sensor. In eerste instantie werd er niets gemeten, omdat in het ontwerp geen pull-up weerstand tussen de OneWire data-bus en VCC aanwezig was.
  • Uploaden van firmware naar de ATMega328/Loggen via serial. Dit werkt alleen indien zowel TX, RX, RST, +5V en GND aangesloten zijn op de programmerende Arduino Uno (een Arduino UNO zonder ATMega328). Voor het gemak +5V en GND jumpers toegevoegd in het nieuwe PCB ontwerp.
De eerste werkende versie, met enkele schoonheidsfoutjes die in het nieuwe ontwerp verholpen zijn.

Een praktische aanpassing is de werking van de LED. In het eerste ontwerp brandde deze altijd als het apparaat aan stond. In het volgende ontwerp is de LED instelbaar, waardoor statusinformatie door bijvoorbeeld verschillende knipperintervallen getoond kan worden.

Naast debuggen van de werking van de ATMega328, wil ik ook de ESP8266 kunnen debuggen. Hiervoor moeten een aantal extra jumpers geplaatst worden. Dit wordt nog even passen en meten om dit in het, toch al overvolle, kleine ontwerp te krijgen.

Komend weekend staat een duurtest op afstand op het programma. Ik wil het apparaat 24 uur laten draaien op een afstand van ongeveer 20 meter tussen apparaat en router. De firmware upload elke 5 seconden sensorgegevens naar de IOT-api. Een perfecte test zou 17.280 geregistreerde meetwaarden per sensor opleveren (86.400 seconden per dag / 5 seconden interval).

Eerste versie PCB besteld

Momenteel worden door Seeed (https://www.seeedstudio.io/) de eerste PCB ontwerpen van de hoofdunit en meetunit van Pond[CTRL] gefabriceerd! PCB fabricage is bij hen vrij goedkoop, alleen moet je wat langer wachten op de levering (12-22 werkdagen).

Ontwerp van de print van de hoofdunit, gemaakt in Fritzing.

Na levering zal ik de componenten plaatsen en testen en indien alles werkt zoals bedoeld, dan zal ik de behuizing in 3D gaan ontwerpen. Als alles werkt zal ik ook de Gerber-bestanden als download ter beschikking stellen.

Pond[CTRL]

Het hele IoT-project is natuurlijk niet zonder doel gestart. Pond[CTRL] wordt een vijvercomputer, gebaseerd op de ATMega328P en voorzien van WiFi-functionaliteit door middel van de ESP8266.

Wat moet Pond[CTRL] kunnen?

  • Aansturen van apparaten (geschakelde stekkerdozen) afhankelijk van pH, temperatuur en waterniveau.
  • Meten pH, temperatuur en niveau.
  • Instelbaar, datalogging en alarmeringen via de DennisBor IoT-API.
  • Als alles werkt, wellicht een IOS-app (sorry, geen Android; ik ben een Apple-fanboy).

Wat werkt er al?

  • Temperatuur- en niveaumeting en schakelen van stekkerdozen.
  • Communicatie tussen ATMega328P en ESP8266.
  • Datalogging naar de DennisBor IoT-API.

De computer zal bestaan uit twee delen: de hoofdunit (voeding, microprocessor, sockets) die via een kabel verbonden wordt met een meetunit (pH, temperatuur en vloeistofniveau). De behuizing zal ik ook zelf ontwerpen en 3D printen. Deze zal uiteraard waterdicht moeten zijn.

Het eerste PCB-ontwerp is klaar (gemaakt met Fritzing) en deze week worden de elektrische componenten geleverd. Ik zal eerst een proef-PCB maken om de juistheid van de layout (en eventuele storingen) te testen en te verhelpen. Het PCB-ontwerp van de meetunit is nog niet geheel klaar. De uiteindelijke versies zal ik te zijner tijd, inclusief onderdelenlijst, ter download beschikbaar stellen.

PCB-ontwerp, gemaakt in Fritzing en uitgeprint om met (afgeschreven) componenten, de layout te testen op onder andere ruimte-gebrek.