Descripció general del projecte Hem de seguir el guio de tfg?
En aquest apartat hem
El sensor que implementarem en el nostre projecte és un sensor de pressió sonora de la marca de components 'PCB Artists' (I2C Decibel Sound Level Meter Module). Hem escollit aquest sensor per la seva precisió. Es tracta d'un sensor de qualitat, de gama mitja podriem dir. No es troba al nivell de sonometres professionals (amb preus molt elevats) però és prou bó per oferir dades fiables. Les característiques principals d'aquest sensor són:
- Precisió de ±2 dB SPL
- Rang de mesura de 35 dB a 115 dB
- Rang de mesura de 30 Hz a 8 kHz
- Comunicació amb protocol I2C (Adress = 0x48)
- Alimentació 5mA @ 3.3V (measurement) and 100uA (sleep)
- Es pot seleccionar ponderació de freqüències: ponderació A, ponderació C, ponderació Z
- Temps de 'averaging' de la mesura ajustable 10ms to 10,000 ms
- 2 modes de mesura: 125ms (fast mode) i 1,000ms (slow mode)
- Threshold detection and interrupt
- 100-reading buffer to allow host MCU to sleep
El sensor per defecte s'inicialitza amb la següent configuració:
-
Ponderació A: la utilitzada per determinar el soroll ambiental d'activitats. És la utilitzada pels diferents càlculs de nivell equivalent diurn i nocturn que es regulen a les ciutats. (dBA)
-
1000 ms averaging duration (“slow mode” de sonòmetres comercials que trobem al mercat)
-
Interrupt function disabled
-
L'historial de registres s'actualitza segons el 'averaging duration' (1000 ms) i es manté un registre de valor màxim i mínim.
Aquesta configuració per defecte és la que utlitzarem en el nostre projecte.
La comunicació entre el sensor i el microcontrolador es fa per mitjà d'un bus I2C. Es tracta d'una conexió sincrona que només requereix d'un bus de dos canals:
- CLK: canal pel qual s'envia el senyal de rellotge per poder sincronitzar els dispositius que comunica.
- SDA: canal pel qual s'envia la informació que es transmet. Aquesta anirà sincronitzada amb la senyal de rellotge.
L'alimentació del sensor es realitza a través del pin de 3V3. Els canals del bus I2C es conecten a la ESP32 pels pins: GPIO22 i GPIO21
Hem creat un codi de prova per comprovar el funcionament del sensor i la comunicació amb el microcontrolador. Aquest codi permet provar diferents configuracions del sensor, pero pel nostre projecte només ens cal el següent:
Implementem dues llibreries:
include <Arduino.h>
include <Wire.h> //per la comunicació I2C amb el sensorDefinim dos valors constants que utilitzarem en la comunicació I2C:
define PCBARTISTS_DBM 0x48 //identificador del dispositiu I2C
define I2C_REG_DECIBEL 0x0A //registre de memoria que conté la mesura en dBA SPLDefinim una funció que ens permet llegir un únic byte del dispositiu I2C:
byte reg_read(byte addr, byte reg)
{
Wire.beginTransmission(addr);
Wire.write(reg);
Wire.endTransmission();
Wire.requestFrom(addr, (uint8_t)1);
byte data = Wire.read();
return data;
}En el block 'setup' iniciem els objectes necessaris:
void setup()
{
Serial.begin(115200);
Wire.begin();
}En el 'loop' bàsicament llegim el registre de memòria del dispositiu I2C que es correspon amb el nivell de pressió sonora detectat (1 byte). Posteriorment es mostra aquest nivell pel serial monitor. Es repeteix aquest procés cada 2 segons:
void loop()
{
byte sound_level = reg_read(PCBARTISTS_DBM, I2C_REG_DECIBEL);
Serial.print("Sound Level (dB SPL) = ");
Serial.println(sound_level);
delay(2000);
}Un cop ja hem comprovat que el sensor genera dades reals i que el microcontrolador les llegeix correctament, podem implementar el codi anterior al nostre projecte.
Implementarem les mateixes llibreries que en el codi de prova, aixi com les constants de conexió I2C i la funció per llegir registres reg_read().
La principal diferència és que enlloc d'imprimir el valor obtingut pel Serial Monitor, l'enviarem al servidor de Sentilo fent ús de la funció send_PUT_request().
void loop()
{
...
byte SPL_dBA = reg_read(PCBARTISTS_DBM, I2C_REG_DECIBEL);
send_PUT_request(client, SPL_dBA);
...
}* El valor SPL_dBA és de tipus byte; és la pròpia funció "send_PUT_request" la que s'encarrega de transformar-lo a string. Més informació sobre aquesta funció en el següent apartat (2. Transmissió dades al Sentilo). //editar titol i link quan s'hagi fet aqueta part)
El sonòmetre està pensat per ser col·locat en una façana o finestra de manera senzilla. Per tal de facilitar la instal·lació, l'alimentació del microcontrolador serà per mitjà d'una bateria o pila.
Les dades del Sentilo seràn actualitzades cada //temps interval a concretar encara//. Per tant, en tot aquest interval de temps no cal que el microcontrolador estigui en ple rendiment. És per aquest motiu que implementem una funció que ens permeti induir el microcontrolador en un estat de "Deep Sleep" durant un cert periode de temps:
void DeepSleep(uint64_t interval)//microsegons
{
esp_sleep_enable_timer_wakeup(interval); //"despertador"
Serial.println("Mode Deep Sleep");
esp_deep_sleep_start();
}Cridarem aquesta funció cada vegada que el microcontrolador hagi acabat la comunicació amb el servidor i hagi enviat les dades. És a dir que el cridarem al final de cada iteració del "loop":
void loop()
{
...
byte SPL_dBA = reg_read(PCBARTISTS_DBM, I2C_REG_DECIBEL);
send_PUT_request(client, SPL_dBA);
...
...
DeepSleep(300000000); //interval de temps expresat en microsegons
}En aquest apartat, es detalla la implementació de la transmissió de dades recollides pel sensor al servidor Sentilo. Aquest procés implica l'ús de la connexió WiFi de l'ESP32 per comunicar-se amb el servidor mitjançant sol·licituds HTTP PUT. A continuació, es descriu com s'ha realitzat aquesta transmissió.
Per connectar-se amb el servidor Sentilo i transmetre les dades del sensor, es configuren les constants relacionades amb la connexió al servidor. Això inclou l'adreça del servidor, el token d'identificació, el proveïdor i el nom del sensor. Aquestes constants s'utilitzen en la construcció de les sol·licituds HTTP PUT.
const char* host = "147.83.83.21";
const char* token = "847a9b815a70f7b6d9176bb9e746471ccdb9bf22689505752dba31fe0ef567cf";
const char* provider = "grup_4-101@provider_sonometre";
const char* sensor = "Sensor_sonometre";Per transmetre les dades al servidor Sentilo, es crea una sol·licitud HTTP PUT utilitzant la funció make_put_request. Aquesta funció pren el valor del nivell de pressió sonora (SPL_dBA) com a paràmetre i construeix la sol·licitud amb els paràmetres necessaris com a part de la URL i amb l'encapçalament.
String make_put_request(byte SPL_dBA)
{
String request = "PUT /data/";
request += String(provider);
request += '/';
request += String(sensor);
request += '/';
request += String(SPL_dBA);
request += " HTTP/1.1\r\nIDENTITY_KEY: ";
request += String(token);
request += "\r\n\r\n";
return request;
}Un cop construïda la sol·licitud PUT, aquesta és enviada al servidor utilitzant la funció send_PUT_request. Aquesta funció pren la sol·licitud com a paràmetre i utilitza el client WiFi per establir la connexió amb el servidor i enviar la sol·licitud.
void send_PUT_request(byte SPL_dBA)
{
String request = make_put_request(SPL_dBA);
client.print(request);
}Finalment, en el bucle principal del programa, es llegeix el valor del sensor, es construeix la sol·licitud PUT i es transmeten les dades al servidor Sentilo. Després d'això, el microcontrolador es posa en mode "Deep Sleep" per un temps específic per estalviar energia abans de la propera transmissió de dades.
void loop()
{
...
byte SPL_dBA = reg_read(PCBARTISTS_DBM, I2C_REG_DECIBEL);
send_PUT_request(SPL_dBA);
...
DeepSleep(300000000); // Interval de temps expressat en microsegons
}Aquest procés es repeteix a intervals regulars per mantenir actualitzades les dades al servidor Sentilo.
definicio del que s'ha fet en aquest apartat