WM_Mini (Watmonitor Mini) je malá DPS o veľkosti 30 x 28,6 mm. Má dva montážne otvory s priemerom 3 mm, komunikačnú zbernicu s dvoma dátovými kanálmi a 3V3 napájaním. Rovnako tak aj 2-pinové rozhranie pre pripojenie externého 5V napájania pre dobíjanie batérie (externý zdroj, solárny panel), pričom dokáže nabíjať maximálnym prúdom 120 mA. Obsahuje aj miesto pre montáž ľubovoľného modulu XIAO od Seeed Studio, ktoré majú preddefinovaný pinout a aj veľkosť. Ich veľkosť je prakticky jeden palec. Dostupné zdrojové kódy pre ESP32 XIAO moduly môžu byť použité na prepojenie WM_Mini s rozhraním Watmonitor (webové rozhranie hladinomera). V súčasnosti je vo Watmonitore dostupný príklad pre ESP32-C6, ktorý je kompatibilný aj s XIAO modulom: 
https://github.com/martinius96/hladinomer-studna-scripty/blob/master/examples/Hladinomer/HTTPS/C6_ULP/C6_ULP.ino  

Primárne použitie DPS WM_Mini je pre snímače slúžiace na meranie vzdialenosti (proximity sensors) s operačnou a napájacou logikou 3.3V. Môžeme tu zaradiť ultrazvukové senzory vzdialenosti ako SEN0208 (JSN-SR04T), SEN-13959 (HC-SR04), DYP-ME007, SEN0352 (URM13) SEN0307 (URM09), SEN0313 (A01NYUB - pozor, originálny konektor je na roztec 2.0 mm, PH typ), SEN0311 (A02YYUW), 4007 (Adafruit), Parallax PING)))™ (POLOLU) a mnoho iných v 3 či 4-pinovom prevedení. Aj 3-pinové prevedenie je možné. Parallax využíva jeden pin pre príjem a aj vysielanie ultrazvukových vĺn, mení sa tak orientácia GPIO z výstupu na vstup softvérovo. I2C rozhranie na DPS má vývody situované s identickým pinoutom ako má HC-SR04, alebo JSN-SR04T, teda dajú sa dať rovno do zbernice, alebo prepojiť priamym káblom. 

 

A01NYUB

Okrem ultrazvukových musíme spomenúť aj laserové ToF snímače. V poslednej dobe sú veľmi populárne laserové snímače VL53L0X, VL53L1X  (a ďalšie) od STMicroelectronics. Vynikajú najmä miniatúrnymi rozmermi (len niekoľko milimetrov), podporou Fast Speed I2C 400 kHz a úsporou z hľadiska spotreby. Snímače pracujú v neviditeľnom spektre 940 nm, čo je bezpečný laser 1. triedy a dokážu vykonávať desiatky meraní za sekundu. Nemá bodový lúč, ale má ho o polovicu menší v porovnaní s ultrazvukovými senzormi.  Nájde využitie aj v aplikáciách, kde môže skrz interrupt prebudiť host procesor a zareagovať na detekciu zmeny vzdialenosti, najmä v bezpečnostných aplikáciách. Tieto snímače nájdeme v moduloch TOF050C, TOF200C, TOF400C. Líšia sa maximálnou detekovateľnou vzdialenosťou 50, 200 a 400 cm. Snímače nájdu využitie aj v rôznych navigačných, autonómnych a automatizačných aplikáciách. Tieto snímače nemajú 1:1 pinout ako je na DPS a teda je potrebné ich napinovať podľa potreby.

TOF400C - VL53L1X

Rovnako tak je možné použiť aj akúkoľvek inú perifériu, ktorá má max. 2 dátové vodiče a 3.3V napájanie. Čo sa týka XIAO modulov od Seeed Studio, máme široký výber, od ktorého bude závisieť dostupná komunikačná technológia. Ako sme spomenuli, XIAO moduly majú identický pinout. To znamená, že nehrozí prepólovanie modulu. Tieto moduly sa líšia predovšetkým procesorom (MCU), ktorým sú osadené. Rôzne iné technológie ako priemyselné snímače, diferenčné senzory tlaku nebudete môcť použiť, keďže mnoho z nich je postavených na 24V napájaní, čo DPS WM_Mini neumožňuje a ani XIAO modul ako taký. Rovnako tak je mnoho periférii iba na 5V, čo tiež nie je pre túto DPS kompatibilné.

V súčasnosti XIAO moduly obsahujú jeden z následujúcich MCU a sú vyrábané v Seeed Studio:

• ESP32-C6
• ESP32-C3
• ESP32-S3
• nRF52840
• RP2040
• RP2350
• SAMD21
• RA4M1
• MG24

Pri konkrétnych XIAO moduloch môžeme pri ESP32-S3, MG24 a nRF52840 rozlišovať medzi štandardnou a Sense verziou, ktorá má isté senzorov´vybavenie priamo aj na svojej DPS. Verzie so SAMD21, RP2040, RP2350, RA4M1 môžeme pre náš účel označiť za nezaujímavé, nakoľko nemajú žiadnu bezdrôtovú komunikačnú technológiu. Ostatné spomenuté procesory ponúkajú minimálne WiFi, alebo Bluetooth konektivitu, prípadne ich kombináciu a tiež majú napr. aj špeciálne technológie pod IEEE 802.15.4, či podporu zaujímavých IoT protokolov. 

Ak sa zameriame priamo na podporu WiFi, nájdeme tu populárne ESP32 mikrokontroléry. MG24 (Multiprotocol Wireless SoC) priamo Wi-Fi ako také nepodporuje, no zato má podporu rôznych IoT štandardov a techológii na 2,4 GHz rádiu. Za zmienku stojí Matter skrz Thread, Zigbee, Bluetooth. Seeed Studio pri návrhoch schém a komponentov (elektroniky) vychádzalo z lokálnych dodávateľov, čím robí tieto moduly cenovo dostupné. Hlavné obvody súvisiace s battery managementom a reguláciou napätia padli na produkty firmy SGMICRO, čo je spoľahlivý výrobca komponentov nielen pre automotive priemysel. Rovnako tak všetky XIAO moduly sú certifikované pre európsky a aj americký trh.

Na všetkých spomenutých mikrokontrolérových architektúrach môžete urobiť aplikáciu snímača úrovne hladiny vody v nádrži, studni, alebo žumpe. Všetky tieto XIAO moduly môžete integrovať na jednoduchú prepojovaciu DPS WM_Mini a v prípade podpory WiFi ich môžete integrovať do 3rd party služieb, či rozhrania Watmonitor od Your-IoT. Osadená DPS môže vyzerať napríklad takto. Ak sa dá XIAO modul na pinové lišty, je ho možné ľahko vymeniť za iný. Vďaka tomu dosiahnete ľahkú výmenu komponentu, či jeho zámenu za inú verziu.

Čo sa týka programovania XIAO modulov, všetky majú podporu v Arduino Core. Niektoré z nich majú podporu pre PlatformIO, MicroPython, CircuitPython, či Zephyr. Najmenšia variabilita programovíach jazykov a vývojových prostredí je u MG24 a RA4M1. Každý modul má svoje špecifiká. Napríklad u ESP32-C6 je možné zapnúť externú anténu kombináciou GPIO, ale zasa napr. u nRF52840 táto možnosť nie je a viete ho používať iba s anténou na PCB. Ale podstata ostáva rovnaká a tá je v pinoute, ktorá vám umožní hardvér, ktorý prevádzkujete na určitej architektúre použiť na inej a máte istotu, že nebudete potrebovať zmeniť pinout.


ESP32-C6 a MG24 sú veľmi zaujímavé platformy aj pre ďalšie podporované sieťové technológie a protokoly. U ESP32-C6 stojí za zmienku podpora WiFi6 (2,4 GHz), vrátane TWT technológie plánovaného prebudenia a komunikácie skrz WiFi sieť. Tento MCU ale cieli predovšetkým na smart home aplikácie a to najmä z dôvodu podpory štandardu Thread pre bezdrôtovú komunikáciu, ktorý beží pod IEEE 802.15.4, rovnako ako aj podporované Zigbee. Aj CEO Espressifu sa rád pochváli s novinkami a posledne to bola certifikácie ESP32-C6 pre Thread 1.4.0. (posledný Thread štandard zo Septembra 2024).

Thread úzko súvisí s protokolom Matter, ktorý ESP32-C6 taktiež podporuje a práve toto je kombinácia, ktorá rozhýbe svet IoT, Smart Home. Aj priamo v Arduino Core, i ESP-IDF je v súčasnosti mnoho príkladov s Matter protokolom, ktoré sa dajú použiť. Matter príklady pre ESP32 sú viazané v súčasnosti na WiFi, ešte nie na Thread, ale sú k diszpozícii viaceré príklady pre OpenThread.

Čoskoro sa dočkáme podpory aj ESP32-C5 s dual-band WiFi6 (2,4 + 5 GHz). Aj toto umožní integrovať snímač hladinomera do vašej inteligentnej domácnosti. Vďaka podpore protokolu Matter a technológie Thread budete môcť čítať dáta zo senzora skrz akúkoľvek podporovanú aplikáciu (SmartThings, Google Home, Alexa, Homekit, HomeAssistant). V súčasnosti ale ku všetkým príkladom potrebujete hub, ESP32 nebude fungovať bez hubu. Na túto skutočnosť vás upozorní priamo aplikácia v procese commissiongu.

Obdobne je to aj u MG24 s tým rozdielom, že nepodporuje Wi-Fi v pravom slova zmysle, ale má podporu Matter protokolu i technológie Thread, OpenThread. Nájdeme tu ale aj Bluetooth vo verzii 5.3 a môže to tak byť tiež zaujímavý hardvér pre IoT aplikácie. Príklady pre Arduino Core pre MG24 využívajú Matter skrz Thread sieť, nie cez WiFi ako je to u ESP32-C6. Vďaka variabilite typov XIAO modulov si môžete dnes postaviť senzorový uzol pre monitorovanie hladiny vody v studni, nádrži či žumpe s ľubovoľnou technológiou, ktoré splní vaše požiadavky. 

Zároveň to môžete prpojiť cez WiFi s Watmonitorom, konkrétne na ESP32-S3 (stará dobrá Xtensa, dokonca má aj PSRAM, nakoľko má rozšírené o kameru pre real-time streaming), ESP32-C3 a ESP32-C6 už na RISC-V architektúre, alebo aj na MG24, ktorý má ozaj veľmi zaujímavú spotrebu. Rovnako tak tieto platformy podporujú aj Bluetooth v rôznych verziách, čo môže byť tiež zaujímavým riešením pre vzdialený odpočet hladiny vody. DPS WM_Mini nájde využitie najmä v rôznych predvádzacích aplikáciách, kde zaujme predovšetkým veľkosťou a variabilitou XIAO modulov podľa požiadavky konkrétnej aplikácie, ktorá nemusí byť viazaná len na monitorovanie hladiny vody.

Viac o projekte Watmonitor s možnosťou jeho vyskúšania s vašim hardvérom v plnej funkcionalite na: 
https://your-iot.github.io/Watmonitor/sk/

Ukážkové zdrojové kódy pre ESP32-WROOM-32 / ESP32-S / ESP32-C6 a ďalšie (ESP8266, Arduino) nájdete na: 
https://github.com/martinius96/hladinomer-studna-scripty/tree/master/examples/Hladinomer/HTTPS

S rozhraním Watmonitor a ukážkovými zdrojovými kódmi je kompatibilná aj DPS WM_DK1, ktorá sa líši len v použitom ESP32 module. V tomto prípade je viazaná na devkit Lolin32 (Wemos vo verzii V 1.0.0), klasický ESP32-WROOM-32 na Xtense LX6. Podporuje klasické 2,4 GHz WiFi4. Obsahuje konektor s pinoutom ultrazvukových senzorov vzdialenosti (identicky ako u XIAO s roztečou 2,54 mm). Nie je tam možnosť externého napájania, iba skrz microUSB priamo do mikrokontroléra. 

Prístupov 114

Kvalita článku