Zigbee датчик влажности почвы с E-Ink дисплеем Efekta eFlora
Приветствую всех читателей MYSKU! Сегодня хочу рассказать вам об одном из своих проектов, o датчике влажности почвы с небольшим экраном на электронных чернилах. Датчик работает от одной батарейки, умеет отправлять данные по воздуху, по протоколу Zigbee в вашу систему умного дома. Данный проект — это дальнейшее развитие другого моего DIY ардуино проекта датчика влажности почвы.
Сейчас датчик доступен на АлиЭкспрес в магазине EfektaLab Store. Ссылка на лот
Устройство было переработано, в сравнении с первоначальным проектом, как по железу, так и по софту. Теперь датчик работает на протоколе Zigbee 3.0. Поддерживается работа в популярных проектах, таких как Zigbee2MQTT, iobroker.zigbee, node-red-contrib-zigbee(на базе zigbee-herdsman), SLS, Homed,SpruHub.
В новой версии исключён из схемы внешний генератор на LMC555CMX, теперь сигнал генерируется на soc с2530. Печатная плата четырехслойная, с медным сенсором во внутреннем слое. Это решение обеспечивает долговечность. Медный сенсор со временем не корродирует от проникающей влаги через микротрещины в маске, которые появляются со временем.
Добавлен как обязательный элемент, датчик температуры, так как схема имеет температурный дрейф, меньше чем при использовании варианта схемы на LMC555CMX, но тем не менее присутствует. Дрейф от нагрева компенсируется программно на основе данных с сенсора shtc3, размещённого на плате. Так же датчик оснащен сенсором освещенности.
Первая версия pcb датчика
Zigbee версия pcb датчика
Корпус теперь изготавливается в Китае. Ранее корпуса печатались на бытовом FDM 3D принтере, с последующей шлифовкой и полировкой (очень трудоемкий способ). Сейчас используется технология 3D печати mjf. Данный вид печати доступен и в России, но стоимость печати одного корпуса сопоставима со стоимостью готового датчика с корпусом из Китая, даже при партии в 100 штук.
Для вывода информации? на датчике используется e-ink дисплей с диагональю 1.02 дюйма.
Характеристики дисплея:
Функциональность датчика
Датчик передает данные об измеренной влажности почвы в zigbee сеть. Так же датчик передает данные о температуре, влажности воздуха и освещенности, заряде батарейки и триггер разряда батарейки. ак же устройство запрашивает время через сеть zigbee.
Основные передаваемые данные:
Дополнительные передаваемые данные:
Конфигурационные команды:
Данные рассчитанные на стороне сервера для датчика
Linkquality (качество связи, мощность сигнала)
Датчик может отправлять данные в систему умного дома по протоколу Zigbee. Так же датчик может работать в режиме без сети, как standalone-устройство.
Датчик делает измерения влажности почвы один раз в 30 минут (по умолчанию). При изменении уровня влажности по отношению к предыдущему замеру на 1% устройство отправляет данные в систему умного дома и выводит новое значение на экран устройства. Так же во время измерения уровня влажности почвы производится измерение температуры, влажности воздуха и освещенности. При изменении любого из полученных значений, относительно предыдущего измерения, так же производится отправка данных и вывод информации на дисплей. Один раз в 12 часов (по умолчанию) производится замер напряжения батарейки, данные конвертируются в проценты и происходит отправка и вывод информации на экран. При низком значении уровня влажности почвы (ниже 20%, по умолчанию) на экран устройства выводится пиктограмма о необходимости произвести полив.
По данным влажности почвы строится график за 30 дней. При заполнении всей шкалы графика, значения на графике перестраиваются справа налево.
Датчик синхронизирует время по Zigbee сети, отображает на дисплее текущую дату. Так же на дисплее выводятся данные о заряде батарейки и статусе датчика в Zigbee. сети.
Устройство может быть сконфигурировано внешними командами отправляемыми через интерфейс контроллера Умного Дома. Внешними командами можно изменить интервал считывания сенсоров влажности почвы и температуры от 1 минуты до 12 часов, с шагом в одну минуту. В зависимости от модели вашего цветка и типа почвы, можно перестроить расчет диапазона уровня влажности почвы. Это можно сделать отправив новые значения в свойства Lower level и Upper level. Например, вашему цветку не желательна слишком сухая почва, тогда для значения 0% можно задать новое значение например в 40%, тогда 40 процентов станет 0%, датчик будет пересчитывать диапазон 40%-100% в 0%-100%.
Слева на корпусе устройства есть кнопка. Для входа в сеть ее необходимо зажать на 5 секунд. Для выхода из Zigbee сети кнопку необходимо нажать и удерживать в течение 10 секунд. При коротком нажатии, без удержания будет вызвано чтение всех сенсоров, обновление дисплея и отправка данных (если устройство работает не как одиночное устройсво, зарегистрировано в сети Zigbee).
Характеристики датчика:
Группа в телеграм DIY DEV. Тут можно пообщаться на тему разработки DIY устройств, отвечу на ваши вопросы по датчикам Efekta.
Гитхаб первой открытой версии датчика влажности почвы,… можно собрать самостоятельно.
Сейчас датчик доступен на АлиЭкспрес в магазине EfektaLab Store. Ссылка на лот
Устройство было переработано, в сравнении с первоначальным проектом, как по железу, так и по софту. Теперь датчик работает на протоколе Zigbee 3.0. Поддерживается работа в популярных проектах, таких как Zigbee2MQTT, iobroker.zigbee, node-red-contrib-zigbee(на базе zigbee-herdsman), SLS, Homed,
В новой версии исключён из схемы внешний генератор на LMC555CMX, теперь сигнал генерируется на soc с2530. Печатная плата четырехслойная, с медным сенсором во внутреннем слое. Это решение обеспечивает долговечность. Медный сенсор со временем не корродирует от проникающей влаги через микротрещины в маске, которые появляются со временем.
Добавлен как обязательный элемент, датчик температуры, так как схема имеет температурный дрейф, меньше чем при использовании варианта схемы на LMC555CMX, но тем не менее присутствует. Дрейф от нагрева компенсируется программно на основе данных с сенсора shtc3, размещённого на плате. Так же датчик оснащен сенсором освещенности.
Первая версия pcb датчика
Zigbee версия pcb датчика
Корпус теперь изготавливается в Китае. Ранее корпуса печатались на бытовом FDM 3D принтере, с последующей шлифовкой и полировкой (очень трудоемкий способ). Сейчас используется технология 3D печати mjf. Данный вид печати доступен и в России, но стоимость печати одного корпуса сопоставима со стоимостью готового датчика с корпусом из Китая, даже при партии в 100 штук.
Для вывода информации? на датчике используется e-ink дисплей с диагональю 1.02 дюйма.
Характеристики дисплея:
- модель: GDEW0102T4,
- IC Driver: UC8175,
- разрешение экрана: 128x80 пикселей (DPI 145),
- напряжение питания: 2.3в — 3.6в,
- потребление в режиме обновления изображения: 1.5мА,
- потребление в режиме глубокого сна: 200нА,
- время обновления экрана в стандартном режиме: 3сек,
- время обновления экрана в режиме частичного обновления: 300мс.
Функциональность датчика
Датчик передает данные об измеренной влажности почвы в zigbee сеть. Так же датчик передает данные о температуре, влажности воздуха и освещенности, заряде батарейки и триггер разряда батарейки. ак же устройство запрашивает время через сеть zigbee.
Основные передаваемые данные:
- Soil moisture (измеренное значение влажности почвы)
- Battery (оставшийся заряд в %)
- Battery low (триггер разряда батареек)
- Voltage (напряжение аккумулятора в милливольтах)
Дополнительные передаваемые данные:
- Temperature (измеренное значение температуры)
- Humidity (измеренная относительная влажность)
- Illuminance lux (измеренная освещенность в люксах)
- Illuminance (необработанная измеренная освещенность)
Конфигурационные команды:
- Sleep delay (время сна датчика, в минутах, по умолчанию 30 минут)
- Lower level (нижний уровень влажности почвы, который будет привязан к 0%)
- Upper level (верхний уровень влажности почвы, который будет привязан к 100%)
Данные рассчитанные на стороне сервера для датчика
Linkquality (качество связи, мощность сигнала)
Датчик может отправлять данные в систему умного дома по протоколу Zigbee. Так же датчик может работать в режиме без сети, как standalone-устройство.
Датчик делает измерения влажности почвы один раз в 30 минут (по умолчанию). При изменении уровня влажности по отношению к предыдущему замеру на 1% устройство отправляет данные в систему умного дома и выводит новое значение на экран устройства. Так же во время измерения уровня влажности почвы производится измерение температуры, влажности воздуха и освещенности. При изменении любого из полученных значений, относительно предыдущего измерения, так же производится отправка данных и вывод информации на дисплей. Один раз в 12 часов (по умолчанию) производится замер напряжения батарейки, данные конвертируются в проценты и происходит отправка и вывод информации на экран. При низком значении уровня влажности почвы (ниже 20%, по умолчанию) на экран устройства выводится пиктограмма о необходимости произвести полив.
По данным влажности почвы строится график за 30 дней. При заполнении всей шкалы графика, значения на графике перестраиваются справа налево.
Датчик синхронизирует время по Zigbee сети, отображает на дисплее текущую дату. Так же на дисплее выводятся данные о заряде батарейки и статусе датчика в Zigbee. сети.
Устройство может быть сконфигурировано внешними командами отправляемыми через интерфейс контроллера Умного Дома. Внешними командами можно изменить интервал считывания сенсоров влажности почвы и температуры от 1 минуты до 12 часов, с шагом в одну минуту. В зависимости от модели вашего цветка и типа почвы, можно перестроить расчет диапазона уровня влажности почвы. Это можно сделать отправив новые значения в свойства Lower level и Upper level. Например, вашему цветку не желательна слишком сухая почва, тогда для значения 0% можно задать новое значение например в 40%, тогда 40 процентов станет 0%, датчик будет пересчитывать диапазон 40%-100% в 0%-100%.
Слева на корпусе устройства есть кнопка. Для входа в сеть ее необходимо зажать на 5 секунд. Для выхода из Zigbee сети кнопку необходимо нажать и удерживать в течение 10 секунд. При коротком нажатии, без удержания будет вызвано чтение всех сенсоров, обновление дисплея и отправка данных (если устройство работает не как одиночное устройсво, зарегистрировано в сети Zigbee).
Характеристики датчика:
- Модель: e-Flora
- Батарейка: CR2477/CR2550 (не комплектуется)
- Беспроводной протокол: Zigbee
- Размеры: 140мм × 30мм × 18мм
- Температурный диапазон и точность: 0°C ~ + 50 °C, ± 0,3 °C
- Влажность воздуха, диапазон и точность: 0 — 100% относительной влажности, ± 3%
- Влажность почвы, диапазон и точность: 0 — 100%, ± 3%
- Освещенность, диапазон: 0-65000 (необработанные значения, RAW)
Группа в телеграм DIY DEV. Тут можно пообщаться на тему разработки DIY устройств, отвечу на ваши вопросы по датчикам Efekta.
Гитхаб первой открытой версии датчика влажности почвы,… можно собрать самостоятельно.
Самые обсуждаемые обзоры
| +20 |
2469
151
|
| +82 |
4499
112
|
Кроме цены. У меня дома порядка 20 горшков с цветами…
3250руб Х 20… Так стоп. Я же не кокс выращиваю! :)
Собссно вопросы/пожелания:
1. Насколько хватает материала датчика? Медь в пластике… Долговечность… Скажем так — на 25 лет хватит? Столько у меня живёт мой любимый ЩучийХвост :)
2. Не рассматриваете ли вы в будущем вариант с большим числом простых/дешевых датчиков, без дисплеев, корректоров и облаков, которые тупо шлют данные в некое общее для них головное устройство (БЕЗ поддержки всех этих умных домов и мега-протоколов), с которого уже на компьютере (например) можно посмотреть суммарную информацию по всем горшкам? И сходить полить наиболее страждущих :) Такой вариант, имхо, был бы более дешев и востребован. Я бы себе точно такое приобрёл. Так как цветов много и часть надо поливать 2 раза в неделю, часть — раз в неделю и какие-то вообще иногда :) Запоминать — кого когда и сколько — напрягает, а так по показаниям можно наведываться к пациентам с лейкой и вуаля :)
Такое я бы взял. В пределах, скажем 10-ки.
3. Критика. Датчик очень широкий и толстый.
Если воткнуть его в горшок с растением, которое растёт в нём довольно долго — это вызовет повреждение корневой системы и летальный исход клиента.
Не думаю что сенсор широк, по крайней мере он уже всем известных модулей с Али, ну и уже модкмовского, по ссылке где то тут в коментариях.
Срок служды у него увеличеный, для этого я и делал этот проект на 4 слойной плате. По поводу 25 лет, не уверен что вам кто то даст такую гарантию.
За такие деньги можно и садовника нанять.
Вставляешь в горшок, в программе выбираешь что за цветок, и программа показывает уровень счастья цветка в зависимости от влажности почвы, освещения, температуры и политых удобрений.
Интересно, что должно расти в горшке, чтобы в него втыкать датчик влажности за 3250р.
А что должно лежать в сумке, чтобы за неё можно было отдать сумму соизмеримую с квартирой? Возможно, перьевая ручка такой же стоимости.
Значит ли это, что эти товары не имеют своей ниши на рынке? Ничуть.
А мои фиалки прекрасно растут не в брендовых, а в китайских горшках. И смею вас заверить, не хуже ваших. Я ухаживаю за ними с душой, а не с умным домом по смартфону.
Мужик офигевая, чего так дорого? На что получает ответ — очень деньги нужны.
Ну если посмотреть на некоторую фирменную одежду за много денег, которую вьетнамцы на рынке в 90е фиг бы кому продали за пачку сухарей, то охотно верится.
Вот эта новая обувка вроде как стоила $1000 (на фото она именно новая).
Как в анекдоте про новых русских?
— Лошара, такой галстук за углом на 5000 дороже взять можно!
:)
Есть бумажные книги, зачем нужны электронные
Есть руки/ноги/глаза, зачем нужен дистроник в машине
Руки не отсохли — зачем нужен кран с инфракрасным датчиком
и т.д.
А тут есть экран, наверное удобно.
Хотя я не понимаю полумер, если есть датчик почвы, то должна быть и автополивалка. Автополив это как минимум шланги, а если уж горшок все равно с соплями в виде шланга, то можно также и пару жилок провода кинуть, и раз уж всё работает само автоматически, то на кой там дисплей?
Мне другая система подошла, где один мозг и 10 датчиков почвы, в теплице стоят.
Обвешиваться этими датчиками и тд?
Что с цифрами в горшке делать? Друзьям показывать? Накой там дисплей?
А если горшков > 5? + кроме полива еще батарейки менять )
Сухая или влажная земля — на глаз и так видно.
Самое главное — зачем оно все вообще без системы полива?
Гораздо практичнее поставить систему капельного полива и включать ее по расписанию внося правки по температуре окружающей среды. При этом если объем земли в условных горшках более-менее одинаков — то нужно всего одно устройство на 10-15 таких горшков.
Растения устроены так, что давно привыкли к переводам влажности и из-за этого средняя влажность их вполне устраивает.
P.S. как DIY прикольно, реальное применение сомнительно. Все вот эти датчики с дисплеями и тд — обычно используют ради понтов, тк если нужно реальные решения — они абсолютно другие с несколько иными ценами (абсолютная влажность) и дома оно не сдалось.
В плане науки используют несколько другие технологии и вычисляют абсолютную влажность.
Здесь-же принцип конденастора, который очень не точный. Прибор надо очень четко втыкать на глубину корней (что не всегда возможно, ориентировать одинково и тд) и показывает он величину пука риптилоида на Венере (относительную влажность).
В плане DIY вполне может быть. Там не стоит вопрос «Зачем?» )
Вобщем, это очередной «умный чайник»… вещь забавная, но на практике бесполезная и бессмысленная.
Все обошлось мне в 40$, из мороки — налить в 5литровки воду, да фильтр раз в 3 месяца продуть. Ну и один раз время полива подобрать. Ни каких умных датчиков, ничего. Зато растения чувствуют себя прекрасно, цветут и плодоносят.
Посчитайте свой вариант)
А что до «посчитай»… Я их собирал и продавал, вот тогда и считал.
То есть без датчиков и обратной связи? Периодически поливает всю грядку(все растения)?
На каждом шланге есть зажим позволяющий регулировать кол-во воды за один период для конкретного горшка.
Выставляется период (как часто: дни/часы), и время полива (минуты/секунды).
который на батарейке не проживет, корпуса нет мама лейкой польет и можно нести в ремонт — на продажу не годиться вариант только для себя.
и
без экрана Tuya Smart Zigbee Soil Tester за 2000 который правда огромный как слон
или без экрана xiaomi Flower Care за теже 2000 в адекватных размерах — но на блютусе с приложухой в телефон
В итоге проект автора зигбии + экран + автономность не вижу конкурентов.
У лоры явно покрытие лучше. Если использовать в большом доме или на участке.
Ну а в экране смысла не вижу — все равно эти датчики все показометры. Смысла в процентах совершенно нет. Должен быть сигнал — пора поливать и «норм». А наблюдать за изенением влажности растения в горшке можно уже и на экране телефона/компьютера но тоже примерно месяц. А потом надоедает.
ссылка
Ну а если что-то брендовонное, то Xiaomi Smart Flower Monitor в районе 2000р стоит.
Но…
Когда-то при отъезде в отпуск я ставил IP-камеру + NetPing + мотор + трубки + тройники + насос… Запускал по расписанию или вручную удалённо.
Потом станция полива от modkam…
Последние годы обленился, и… Строительная ёмкость, бутылки 2.5 литра и физика. И три деревца мандарина + кактус. Месяц вне дома — воды ещё на пару месяцев… Мелкие в этом году отвёз близки, и то только потому, что горшки без отверстий (стыкующиеся «соты»).
bread_level + 100 {
}
}
;-)
Итог описал ниже — никому не нужно
Автор, если интересно пообщаться на эту тему — напиши расскажу что знаю, поделюсь секретами которыми теперь можно делиться.
Намёк: Влажность почвы никого не интересует, важна потребность растения в воде
автор заменил протокол передачи данных с не популярного mySensor на более распространенный mqtt.
zigbee — это протокол беспроводной сети, как wifi и или nRF (который автор использовал до этого)
Ну это вы противопоставляете mysensors и mqtt. Так что смешалось у вас )
Вы понимаете что автор поменял mysensors на zigbee, а привычный Home Assistant и MQTT как были так и остались?
1. mysensors гейт принимает данные с устройств mysensors, используя радиоканал. Далее гейт передает эти данные условно «умному дому» используя mqtt протокол.
2. zigbee гейт принимает данные с устройств zigbee, используя радиоканал. Далее гейт передает эти данные условно «умному дому» используя mqtt протокол.
Так что, вы говорите, поменял автор?
1. Берём данные температуры с датчиков например по шине i2c и заворачиваем их в протокол передачи данных MQTT.
2. Отправляем наши данные (приготовленные по стандарту MQTT) на сервер по протоколу беспроводной сети Zigbee.
Получается такая цепочка i2c -> MQTT -> Zigbee.
3.Теперь шлюз Zigbee принимает данные и прокладка Zigbee2MQTT (заточенная на работу со шлюзом и MQTT) расшифровывает MQTT обратно в человеческий вид.
Получается такая цепочка Zigbee -> MQTT -> температура
Я поэтому и спрашиваю вы разницу между протокол передачи данных и протокол беспроводной сети улавливаете?
В место MQTT можно использовать JSON, а вместо Zigbee использовать WiFi.
А какое устройство у вас будет принимать данные, подготовленные в стандарте mqtt и отправленные по радиоканалу zigbee? Zigbee2MQTT разве не выполняет функции шлюза и без шлюза не работает? Тогда mysensors еще проще, меньше устройств, датчики напрямую работают c mysensors mqtt gate, который и шлюз и транслятор в mqtt.
upd. Почитал про zigbee2mqtt. Да уж, я думал ее можно как шлюз использовать, а эта штука чисто программный костыль, запускаемый на сервере. Преимущества перед mysensors все призрачней… Жаль что разработка остановилась…
Поэтому только шлюз.
Про Mysensors согласен — капризный он очень
Этот датчик в нише дешёвых игрушек, которые показывают непойми что и нужны непойми зачем.
А потребность в датчике есть. Нужен датчик для фермеров. Для капельного полива. Измерительная часть должна иметь два штыря из нержавейки, ну может третий с датчиком температуры, полностью залита компаундом, выдерживать длительное погружение в воду. Или, как у фирменных, 10 лет в земле. Блок сопряжения беспроводной zigbee. Принцип работы- измерение диэлектрической проницаемости на частоте от 40 мгц. Или tdr. Возможность калибровки. Точность несколько процентов в диапазоне EC почвенного раствора 300-5000. Цена до 100 долларов. Подробные инструкции по калибровке, графики, подтверждающие заявленные параметры. Объём почвы, который охватывает датчик и по которому усредняются показания, от 200 мл. Такого нет на рынке, а спрос есть!
На Али есть один датчик, похожий внешне, но с непонятными характеристиками и с косяком в прошивке, который все клянут.