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Lesson 48: Wetterüberwachung mit ThingSpeak

Dieses Projekt sammelt Temperatur- und Druckdaten mithilfe eines atmosphärischen Drucksensors. Die gesammelten Daten werden dann in regelmäßigen Zeitintervallen über ein ESP8266-Modul und ein Wi-Fi-Netzwerk an die ThingSpeak-Cloud-Plattform übertragen.

Benötigte Komponenten

Für dieses Projekt benötigen wir folgende Komponenten.

Es ist definitiv praktisch, ein ganzes Kit zu kaufen, hier ist der Link:

Name	ITEMS IN THIS KIT	LINK
Universal Maker Sensor Kit	94	Universal Maker Sensor Kit

Sie können sie auch separat von den untenstehenden Links kaufen.

Component Introduction	Purchase Link
Arduino UNO R3 or R4	KAUFEN
Steckbrett	KAUFEN
ESP8266-Modul	-
Temperatur-, Feuchtigkeits- und Drucksensor (BMP280)	-

Verkabelung

../_images/Lesson_48_Iot_weather_monitor_uno_bb.png

Konfiguration von ThingSpeak

ThingSpeak ™ ist ein IoT-Analyseplattformdienst, der es Ihnen ermöglicht, Live-Datenströme in der Cloud zu aggregieren, zu visualisieren und zu analysieren. ThingSpeak bietet sofortige Visualisierungen von Daten, die von Ihren Geräten an ThingSpeak gesendet werden. Mit der Möglichkeit, MATLAB®-Code in ThingSpeak auszuführen, können Sie eine Online-Analyse und Verarbeitung der Daten durchführen, während sie eintreffen. ThingSpeak wird häufig für die Prototypenerstellung und die Nachweisführung von IoT-Systemen verwendet, die Analyse erfordern.

1) Erstellung eines ThingSpeak-Kontos

Das erste, was Sie tun müssen, ist ein Konto bei ThingSpeak zu erstellen. Seit der Zusammenarbeit mit MATLAB können Sie Ihre MathWorks-Anmeldeinformationen verwenden, um sich bei ThingSpeak anzumelden.

Wenn Sie noch keine haben, müssen Sie ein Konto bei MathWorks erstellen und sich bei der ThingSpeak-Anwendung anmelden.

2) Erstellung des Kanals

Nach dem Anmelden erstellen Sie einen neuen Kanal, um die Daten zu speichern, indem Sie zu „Channels“ > „My Channels“ gehen und auf „New Channel“ klicken.

../_images/05-thingspeak_channel_1_shadow.png

Für dieses Projekt müssen wir einen Kanal namens „Weather Monitor“ mit zwei Feldern erstellen: Feld 1 für „Temperatur“ und Feld 2 für „Atmosphärischen Druck“.

../_images/05-thingspeak_channel_2_shadow.png

Code

Öffnen Sie die Datei Lesson_48_Iot_Weather_Monitor.ino im Pfad universal-maker-sensor-kit\arduino_uno\Lesson_48_Iot_Weather_Monitor, oder kopieren Sie diesen Code in Arduino IDE.

Bemerkung

Um die Bibliothek zu installieren, verwenden Sie den Arduino Library Manager und suchen Sie nach „Adafruit BMP280“ und installieren Sie sie.

Sie müssen die mySSID und myPWD des WLANs eingeben, das Sie verwenden.

String mySSID = "your_ssid";     // WiFi SSID
String myPWD = "your_password";  // WiFi Password

Sie müssen auch das myAPI mit Ihrem ThingSpeak Channel API-Schlüssel ändern.
```
String myAPI = "xxxxxxxxxxxx";  // API Key
```
Hier finden Sie Ihren einzigartigen API-SCHLÜSSEL, den Sie privat halten müssen.
Nach Auswahl des richtigen Boards und Ports klicken Sie auf die Upload-Schaltfläche.
Öffnen Sie den Seriellen Monitor (stellen Sie die Baudrate auf 9600) und warten Sie auf eine Meldung wie eine erfolgreiche Verbindung.

Codeanalyse

Initialisierung und Bluetooth-Einrichtung
```
// Set up Bluetooth module communication
#include <SoftwareSerial.h>
const int bluetoothTx = 3;
const int bluetoothRx = 4;
SoftwareSerial bleSerial(bluetoothTx, bluetoothRx);
```
Wir beginnen damit, die SoftwareSerial-Bibliothek einzuschließen, um uns bei der Bluetooth-Kommunikation zu helfen. Die TX- und RX-Pins des Bluetooth-Moduls werden dann definiert und mit den Pins 3 und 4 auf dem Arduino verbunden. Schließlich initialisieren wir das Objekt bleSerial für die Bluetooth-Kommunikation.
LED Pin-Definitionen
```
// Pin numbers for each LED
const int rledPin = 10;  //red
const int yledPin = 11;  //yellow
const int gledPin = 12;  //green
```
Hier definieren wir, an welchen Arduino-Pins unsere LEDs angeschlossen sind. Die rote LED ist an Pin 10, die gelbe an Pin 11 und die grüne an Pin 12.
setup() Funktion
```
void setup() {
   pinMode(rledPin, OUTPUT);
   pinMode(yledPin, OUTPUT);
   pinMode(gledPin, OUTPUT);

   Serial.begin(9600);
   bleSerial.begin(9600);
}
```
In der setup() Funktion setzen wir die LED-Pins auf OUTPUT. Wir starten auch die serielle Kommunikation für sowohl das Bluetooth-Modul als auch die Standard-Serielle (die mit dem Computer verbunden ist) mit einer Baudrate von 9600.

Hauptschleife() für die Bluetooth-Kommunikation

void loop() {
   while (bleSerial.available() > 0) {
      character = bleSerial.read();
      Serial.println(character);

      if (character == 'R') {
         toggleLights(rledPin);
      } else if (character == 'Y') {
         toggleLights(yledPin);
      } else if (character == 'G') {
         toggleLights(gledPin);
      }
   }
}

In unserer Hauptschleife loop(), überprüfen wir kontinuierlich, ob Daten vom Bluetooth-Modul verfügbar sind. Wenn wir Daten empfangen, lesen wir das Zeichen und zeigen es im Seriellen Monitor an. Abhängig vom empfangenen Zeichen (R, Y oder G) schalten wir die entsprechende LED mit der toggleLights() Funktion um.

Funktion zum Umschalten der Lichter
```
void toggleLights(int targetLight) {
   digitalWrite(rledPin, LOW);
   digitalWrite(yledPin, LOW);
   digitalWrite(gledPin, LOW);

   digitalWrite(targetLight, HIGH);
}
```
Diese Funktion, toggleLights(), schaltet zuerst alle LEDs aus. Nachdem sichergestellt wurde, dass alle aus sind, schaltet sie die angegebene Ziel-LED ein. Dies stellt sicher, dass immer nur eine LED eingeschaltet ist.