Onderwerp: Projectje sensors online Raspberry Pi 3 / Arduino

Hi,

Enige tijd geleden was ik bezig met een Arduino projectje met wat sensors, er was toen ook al gevraagd om een how-to te schrijven. Projectje heeft langs stil gelegen door omstandigheden en omdat ik moeite had alles in de Arduino te stoppen.

Oa ingegeven door een vraag om een workshop te houden op de wintermeeting ben ik weer eens met hernieuwde inzet begonnen aan dit project, echter besloten verder te gaan met een Raspberry Pi 3, of misschien een combinatie.

Nu dacht ik, ipv achteraf een how-to te schrijven is het misschien aardig in dit draadje het project wat te documenteren en alle stappen te beschrijven.
Ik ben zelf absoluut geen ervaren Pi gebruiker (Arduino iets meer maar ook zeker niet de grote expert op dit forum) dus ik ga een aantal dingen van het begin moeten uitzoeken en leren, maar misschien is dat interessant en leerzaam om mee te lezen voor sommige.

Let wel, de ervaren gebruikers hier gaan niks van mijn draadje leren, het plan is om alles zeer simpel uit te leggen en de stappen te beschrijven van hoe ik zo'n project van begin tot einde aanpak. Hopelijk simpel genoeg om te volgen voor iemand met bijna geen ervaring.

Zou hiervoor interesse zijn op dit forum? Ik vind dit aardig om te doen omdat het gewoon leuk is maar ook omdat ik van nature slecht ben in dingen netjes documenteren (zodat ik mijn project van een jaar of wat geleden heel lastig weer kan oppakken), een soort blog schrijven hier dient dan gelijk voor mij als 'notitieblok'. Bovendien kunnen geïnteresseerden hier en daar meedenken als ze dat leuk vinden (of mee bouwen zelfs).

Het plan is iig als volgt (als ik hiermee doorga zal ik nog wel eens uitleggen hoe ik bij dit plan kwam):
- Raspberry Pi 3 (eventueel met Arduino), verbonden aan een aantal sensors, en aan de Roosmux
- Relaissturing zodat de Pi om bepaalde tijden (bv 1 maal per uur) de sensors, mijn meetinstrumenten, en de mux kan aanzetten en alle data uitlezen.
- Deze data wordt dan via Wifi naar de data.sparkfun website gestuurd (gratis online service om sensor data op te loggen).
- Later op PC een applicatie maken die de data netjes laat zien, grafiekjes kan maken etc.
- Alarmsysteem dat als er echt iets mis gaat mij waarschuwt via SMS

Sensor data die ik wil doorsturen:

- Waterniveau op 2 plaatsen in de boot
- luchttemperatuur in de boot
- watertemperatuur (via dieptesensor)
- Diepte onder de kiel
- Gas detectie
- luchtdruk
- Positie (GPS)
- SOG (GPS)
- Accuspanning
- Wind (snelheid)
- Windrichting

SmS Alarm zou moeten komen op:
- (water)Temperatuur onder/boven bepaalde waarde
- Waterdetectie in de boot
- veranderende positie / SOG <>0kts
- Gasdetectie
- Accuspanning onder/boven bepaalde waarde

Laat maar eens weten of hier interesse voor is.
Ik neem iig wat ik al heb tegen die tijd mee naar de wintermeeting.

Groet
Bas

Laten we dan tjidens de wintermeet even overleggen. Ik denk dat we beide in dezelfde richting denken, maar ik ben al wat verder.

Inmiddels heb ik:

display: de multiview , nmea in en uit, en groot LCD (dus met eigen software, wat de mogelijke functies oneindig maken bijna)
Daarvoor kan dan de SYM 4. Deze heeft 4 ingangen en 8 uitgangen. Functinaliteit kan door de gebruiker vrij worden geprogrammeerd.

De SYM4 meet tevens spanning, temperatuur(intern), vochtigheid, luchtdruk, helling (XYZ).
Een van de ingangen kan als snelle nmea poort in worden gebruikt. Er is ook een nmea uit.

Dus kan de SYM4 data doorlussen. Maar ook zelf nmea berichten eraan toevoegen!

Zo kan er data doorgegeven worden naar de multiview. Maar ook alarmen. Als er bijvoorbeeld een temperatuur of bilgealarm is, wordt dat doorgegeven aan de multiview die dat dan groot laat zien, met een geluidssignaal.
De luchtdruk en temperatuur enzo kan uiteraard ook bekeken worden.

Om dan nog extra parameters te kunnen meten, zoals gps, een extra bilgeschakelaar, temperatuursensor etc kunnen kastjes achter mekaar gezet worden. Ieder kastje heeft nmea in en uit. Data erin gaat eruit en interne berichten worden toegevoegd. Bedrading is simpel en er is geen multiplexer met heel veel ingangen nodig!

In de pijplijn zit nog een temperatuurmetertje, en een galvanisch gescheiden stroommeter (voor aan accu's).

En ,hoera, de StarLora module heeft -as we speak- eindelijk de juiste payload draadloos overgekregen en kunnen decrypten. Dat was nogal een strijd.
Maar dat betekent dus dat we nu ook data naar het internet kunnen sturen, zonder gedoe met simkaart of wifi.

Krijg je een tweet dat de boot onderloopt, hoe cool is dat.

Hi Chris,
Uiteraard altijd leuk en leerzaam om te overleggen.

Zeg er wel vast bij: Ik doe dit project vooral omdat ik graag wil leren hoe dit allemaal werkt en hoe zelf zo'n project aan te pakken, ook wil ik het zeer low cost houden, dus onder 75 euro totaal of zo.

ben wel heel erg geïnteresseerd in jouw oplossing om data naar internet te sturen zonder Wifi of Sim, hoe werkt dat? Wat is StarLora?

Groet,
Bas

Bas van Dijk schreef : Ja.

Erg interessant, ik ga het volgen

StarLora is eigenlijk gewoon LORA.
long range radio, uitgerold door de kpn. Maximale data : plm om de 6 minuten 50 bytes.
dus niet geschikt voor foto's enzo ! Dan moet je 4G gebruiken.
Er is landelijke dekking. kpn werkt nog aan het verkrijgen van indoor dekking.
Data sturen naar device kan ook, maar dan maximaal 4 keer per etmaal.
De data van de kpn wordt doorgestuurd naar mijn applicatie server. Daarvanuit kan ik data versturen naar de gebruiker, door het bijvoorbeeld op een website te zetten.

50 bytes is genoeg voor het sturen van een alarm, gps positie, temperatuur en dergelijke.

Dus er zijn voldoende toepassingen te bedenken.

Er is wel een abonnement,dat zal rond de 15 euro per jaar liggen.
het versturen van de data zelf is gratis.

Post1:

Al 1 'volger' dus ik ga maar gewoon schrijven

De eerste grote beslissing in dit project was het platform. Zoals ik eerder al schreef was ik begonnen met een Arduino. Arduino is een simpel microprocessor platform dat heel geschikt is om kleine projecten te maken, de Arduino kan vanaf een PC geprogrammeerd worden met interne software (geschreven in C) die vertelt wat de Arduino moet doen. De arduino heeft een aantal mogelijkheden om te communiceren met de buitenwereld. het gaat wat te ver om die allemaal te beschrijven.

Groot voordeel is dat er enorm veel zogenaamde 'shields' bestaan, een shield is een klein bordje met elektronica erop, zoals bv een een temperatuur sensor. Omdat Arduino zo'n veel gebruikt platform is bestaat er code voor bijna alle shields die in veel gevallen zo gebruikt kunnen worden.

Ik zal de shields die ik gebruik later nog wel beschrijven maar een voorbeeld is de BMP180 die luchtdruk en temperatuur kan meten:
learn.sparkfun.com/tutorials/b...ssure-sensor-hookup-

Op deze site staan alle instructies en ook voorbeeldcode bij elkaar.

Ander voordeel van Arduino is de prijs.
Een Arduino UNO A3 (die ik gebruik) kost (bij dx.com) nog geen 8 euro.
De BMP sensor die ik hierboven als voorbeeld noemde kost 5 euro.

Waarom niet bij Arduino gebleven? Dan komen we gelijk bij een van de nadelen: de hoeveelheid geheugen is beperkt. Met al mijn sensors en de code om een SMS te versturen zat de Arduino al bijna vol.
SMS-en sturen is leuk voor een alarm maar niet echt praktisch of voordelig voor datalogging (dus bv elk half uur een update sturen), dus ik wou ook connectie met het internet en een Wifi Shield is niet zo heel goedkoop (rond de 25 euro).

Deze twee redenen (vol en prijs Wifi) besloten me naar een Raspberry Pi 3 te kijken. Prijs is rond de 35 euro maar dan heb je eigenlijk een volledige miniPC. 4 USB poorten, graphische opties, geluid, bessturingssysteem (Linux) , uitbreidbaar geheugen (micro SD kaart) EN ingebouwde WIFI support.

Nu, alle sensors werken al op de Arduino en zijn daar ook speciaal voor bedoelt, in principe is het mogelijk al deze shields rechtstreeks met de Pi te laten praten, maar dat is weer allemaal extra werk dat ik al gedaan heb (software overzetten van C naar Python, de taal van de Pi), dus ik heb besloten voorlopig de sensors op de arduino te laten draaien en deze de data naar de Pi te laten sturen. niet de meest elegante oplossing, wel voor nu de makkelijkste.
Hoe precies ga ik nog uitzoeken maar waarschijnlijk gewoon via een USB kabel.

Dus mijn opstelling wordt:

Raspberry Pi 3,
- gekoppeld aan de Roosmux met een USB kabel, roosmux stuurt dan alle NMEA data door (GPS, wind, diepte, water temperatuur)
- EN gekoppeld aan mijn Arduino, die de barometrische sensor, de waterlevel sensors, gassensor etc ziet en doorstuurt.

Alleen de Raspberry Pi zal dus continu moeten draaien.
is dit een probleem?

In rust gebruikt de Pi ongeveer 1.2 Watt, hij zal gevoed moeten worden vanuit een 12V>5V converter, ik weet niet hoe efficient dat is, moet ik nog uitzoeken maar dat lijkt me wel mee te vallen, als ik heel ruim schat dan gok ik 50% (het gaat beter zijn). Dat zou ongeveer 200mA zijn uit mijn 12V accu (P=V*I,. 200mA*12V = 2.4Watt = 2*1.2 Watt).

Met een 120AH accu zou ik dus 6000 uur of 25 dagen moeten doen.
Maar ik lig aan de walstroom dus dat is sowiezo geen probleem. Later wil ik trouwens ook een functie-inbouwen die de status van de walstroom bekijkt, weet nog niet hoe.

In principe is het mogelijk de Pi uit te laten schakelen en af en toe op te starten maar gezien de 200mA ga ik me daar nu niet druk om maken, misschien later.

Later meer

roozeboos schreef :
Ik begrijp dat jij de 868Mhz versie voor 4G gebruikt, met mogelijkheid om te registreren bij de KPN?

Bas van Dijk schreef :
Ja wordt zeer gewaardeerd, ben zelf ook op zoek naar de juiste keuze. Heb nog geen multiplexer o.i.d. en heb alle draadjes over de roosmux, RASpi, etc. gevolgd. Deze draadjes lopen vaak toch uit op een pagina's lange technische uiteenzetting die wel eens wat lastig te volgen is. Begrijp het wel op hoofdlijnen, maar een simpele uiteenzetting zou mooi zijn!

Toerenteller en alarmpjes van het dashboard van de diesel naar NMEA, dat zou ook tof zijn!

@Al weer een gijp:
Je wordt op je wenken bediend, ik zal op de wintermeeting een Arduino meenemen die de toeren telt, en waar ook een alarm aan kan.

WADnWIND schreef :
Ik weeet niet wat er 4G aan is. Het is dus het uitwisselen van kleine datapaketjes, met een max 1% gebruik van het netwerk. In de praktijk zo'n 6 minuten tussen berichten.
Het abonnement loopt via StarTracking.
DE 868MHz band klopt.

It Paradyske schreef :
gaaf!

Leuk project. Als je in plaats van de BMP280 de BME280 neemt dan kan je naast luchtdruk en temperatuur ook de luchtvochtigheid meten.

Bijvoorbeeld: ebay linkje

Waarom trouwens de sensoren zoals de BME/BMP280 niet rechtstreeks aan de Raspberry PI hangen? Die ondersteunt ook I2C allen heb je kans dat je de lib voor de aansturing zelf moet maken maar dat valt ook nog wel te overzien.

Christiaan 676 schreef :
Die 280 is een idee, behalve dat ik de 180 al heb liggen

Ik weet dat ik ze met I2C aan de Pi kan hangen, zoals ik al schreef ga ik dat ooit misschien wel doen maar nu niet, eerst een werkend systeem krijgen, precies om de reden die je noemt.

En om gelijk even daad bij woord te voegen en het zo simpel mogelijk te houden voor non-experts:
I2C is een manier om chips met elkaar te laten praten. Het voordeel ervan is dat je maar 3 verbindingen nodig hebt en dat je meerdere chips (bv dus een sensor shield bordje) aan elkaar kan koppelen.

Dus bv met zo'n BME280 bordje komen al je gegevens (luchtdruk, vochtigheid, temperatuur etc) binnen over dezelfde 3 pinnentjes op de arduino/Pi, en je kan er meerdere van die shields aan hangen.

Ook commando's naar een bordje worden via deze lijnen verstuurd.

Zowel de arduino als de pi hebben standaard software libraries die I2C ondersteunen dus je kan vrij simpel commando's sturen naar een bordje en data teruglezen.

hier in t midden :
mems beweging XYZ , barometer, temperatuur+vochtigheid:

Christiaan 676 schreef :
Heb ik in december besteld, en 2de week van januari ontvangen.
Maar nog geen tijd gevonden om er mee aan de slag te gaan.
Ik laat wat horen als dat veranderd.

roozeboos schreef :
Ik weeet niet wat er 4G aan is. Het is dus het uitwisselen van kleine datapaketjes, met een max 1% gebruik van het netwerk. In de praktijk zo'n 6 minuten tussen berichten.
Het abonnement loopt via StarTracking.
DE 868MHz band klopt.[/quote]

Voor zover mijn kennis strekt...
KPN is zo slim om ook de 800MHz band te gebruiken voor 4G, naast 1800 en 2600 MHz. De 800MHz apparatuur van KPN is ook in staat om te werken in de 868Mhz LoRa band. Hierdoor kan je met je milliwatt LoRa zendertje dus verbinding maken met het KPN netwerk via de 4G infrastructuur op 800MHz over relatief grote afstanden. Door FSK modulatie en DSP ontvangers kan een gevoeligheid van pakweg -137dBm gehaald worden. Dit is toch al snel 17-20 dB onder de hoorbare grens. (50-100x gevoeliger dan "normaal")

LoRa kan ook een autonoom netwerk maken, maar is erg afhankelijk van de antenne opstellingen en zicht verbinding. Uiteraard zijn er ook lokale commerciële aanbieders bezig.

Vandaar de connectie met 4G infrastructuur.

Mooi project. Ik ga het ook volgen.

Ik ga t ook volgen, interessant en nog onbekende materie voor mij.

Het idee was om dit draadje simpel te houden voor beginners
WADnWIND schreef :
Voor zover mijn kennis strekt...
KPN is zo slim om ook de 800MHz band te gebruiken voor 4G, naast 1800 en 2600 MHz. De 800MHz apparatuur van KPN is ook in staat om te werken in de 868Mhz LoRa band. Hierdoor kan je met je milliwatt LoRa zendertje dus verbinding maken met het KPN netwerk via de 4G infrastructuur op 800MHz over relatief grote afstanden. Door FSK modulatie en DSP ontvangers kan een gevoeligheid van pakweg -137dBm gehaald worden. Dit is toch al snel 17-20 dB onder de hoorbare grens. (50-100x gevoeliger dan "normaal")

LoRa kan ook een autonoom netwerk maken, maar is erg afhankelijk van de antenne opstellingen en zicht verbinding. Uiteraard zijn er ook lokale commerciële aanbieders bezig.

Vandaar de connectie met 4G infrastructuur.[/quote]

Interessante ontwikkelingen allemaal.

In de OpenPlotter versie, zeker de alpha 0.9.0 zitten al allerlei mogelijkheden zoals:

SignalK server, Gpio sensors, 12C sensors,1W censor, SPI sensors. MQTT en dan nu ook nog Node-Red (IBM) en Freeboard.

En uiteraard nog de bekende functie zoals OpenCPN, draadloos WIFi Access punt en een multiplexer functie.

Zou hier zeker eens naar kijken.

Dan hoef je mogelijk minder zelf "uit te vinden" qua infra structuur.

We zien het nog wel.

Succes ermee

Sensors is een. Maar de presentatie is twee.

Hierbij een voorbeeld SignalK informatie met de

"meters" op een Ipad.

Post 2: Hoe de data over te sturen.

Lora is natuurlijk prachtig maar gaat nog even wat te ver voor mij op dit moment, kijk ik later wel eens naar.

Eerste idee was om met een GSM module te werken en SMS te sturen. Voordeel is dat het snel is en je gewaarschuwd wordt. Nadeel is dat SMS natuurlijk niet geschikt is om continue data door te streamen (bv elk uur temperatuur etc).
Ook is het minder geschikt om commando's aan de Pi/Arcuino te geven, het kan wel ik heb er wat mee zitten proberen dat je bv 'Set Temp Alarm off' naar de arduino SMSt. Maar niet ideaal.

Voordeel is wel dat je in principe overal 'online' bent natuurlijk (nou ja, niet midden op zee, maar goed)
Maar de datastream is vnl interessant als ik niet vaar... Als ik vaar weet ik zelf wel hoe koud het is en hoe hard het waait... Bovendien kan de PI als er geen verbinding is de data loggen en die later doorsturen.
In de Haven is sinds kort een (gratis) Wifi verbinding dus daar moet wat mee kunnen.

Ik heb ook zitten denken om een Apache server te installeren op de PI, dan kan de Pi zelf een website online zetten, maar daarvoor moet je instellingen aan de router van de Wifi veranderen en die mogelijkheid heb ik niet.

Dus verder zoeken.

Eigenlijk zijn er twee dingen die ik wil kunnen:
1) In eerste instantie alle data kunnen zien.
2) Contact maken met de Pi, om bv van afstand wijzigingen in het programma te doen, maar ook in de toekomst eventueel om verwarming aan te kunnen schakelen, bilgepomp, etc.

De oplossing waar ik voorlopig voor kies is deze:

Om de data online te zetten ga ik een service van Sparkfun gebruiken:
data.sparkfun.com/

Om contact te maken ga ik tightVNC gebruiken, dat is een 'remote desktop' wat betekent dat je eigenlijk vanaf afstand over internet gewoon het systeem overneemt, dus ik kan thuis inloggen en dan wordt mijn PC thuis gewoon monitor, keyboard en muis van de Pi op de boot. Dan heb ik toegang tot alles. Hierover later meer.

Eerst meer over data.sparkfun.

Dat is een gratis service die veel gebruikt wordt voor schoolprojecten, weerstations, etc. Je kan daar via een simpele HTTP request data op zetten.
Een HTTP request is wat je normaal in je browser typt, bv 'www.zeilersforum.nl' is een http request.

Een normale webserver reageert op een HTTP request door je een website terug te sturen. De data.sparkfun server gebruikt de request om data op te slaan die dan later weer uitgelezen kan worden.

Om dit project te testen ga ik nu eerst het volgende doen: mijn Pi elk kwartier de temperatuur in mijn woonkamer laten pushen naar data.sparkfun.

Ik heb alvast een stream aangemaakt op data.sparkfun.
Dit is de URL om de data te bekijken:
data.sparkfun.com/streams/q51V9JRA5ATA1grb9QZz

Nu is er alleen een veld 'temperatuur' maar voor de boot komen er nog veel velden bij.

Data op deze pagina zetten is simpel, iedereen mag het proberen als je wil, ik verwijder de stream binnenkort toch weer: plak de onderstaande link in een webbrowser, verander de temperatuur (van 22.1 naar iets anders) en typ 'Enter'.
Daarna zal je op bovenstaande link de zelf toegevoegde data zien verschijnen.

data.sparkfun.com/input/q51V9J...F2Ap81j7Rk&temp=22.1

Voor mijn uiteindelijk stream ga ik natuurlijk de key hierboven om data te pushen niet geven zodat alleen ikzelf daar data op kan zetten, maar iedereen die ik de eerste link geef kan de data bekijken.

Wat ik dus moet doen in de Pi is alle data inlezen, een string maken zoals "data.sparkfun.com/input/q51V9J...F2Ap81j7Rk&temp=22.1" en die naar het internet sturen. hierover later meer maar dat is simpel te doen.

Groet,
Bas

Hmmm

Dat OpenPlotter had ik even gemist, dat ziet er ook wel interessant uit ja.

Ik ga eens kijken, bedankt.
Had de draadjes erover wel zien passeren maar ik nam aan dat het alleen om een plotter ging, ik zie nu dat er wel heel veel mogelijkheden zijn.

Groet
Bas

brambo schreef :