Αισθητήρες ESP-NOW για αγροτεμάχια χωρίς ρεύμα και WiFi
Στο χωράφι δεν υπάρχει πρίζα ούτε WiFi. Ένας δορυφόρος ESP-NOW δεν χρειάζεται τίποτα από τα δύο: δουλεύει με μπαταρία ή φωτοβολταϊκό και στέλνει τις μετρήσεις του σε μια πύλη με σύνδεση στο διαδίκτυο.
Τι είναι στην πραγματικότητα ένας δορυφόρος ESP-NOW
Ο δορυφόρος είναι μια μικρή συσκευή μέτρησης, βασισμένη στην οικογένεια ESP32, που την τοποθετείτε εκεί όπου βρίσκεται η καλλιέργεια. Δεν έχει διαπιστευτήρια WiFi ούτε δική της συνδρομή. Ξυπνά, διαβάζει όσους αισθητήρες είναι συνδεδεμένοι πάνω της, βάζει τις τιμές σε ένα πακέτο λίγων δεκάδων byte και το εκπέμπει μέσω ESP-NOW, ενός ασύρματου πρωτοκόλλου που τρέχει στο ίδιο υλικό των 2,4 GHz με το WiFi αλλά παρακάμπτει όλη τη διαδικασία σύνδεσης σε δίκτυο.
Γι’ αυτό ένας δορυφόρος ζει πολύ καιρό με μια μπαταρία ή ένα μικρό φωτοβολταϊκό: ο πομπός ανοίγει κάθε φορά για λίγα χιλιοστά του δευτερολέπτου. Και επειδή δεν μπαίνει ποτέ σε δίκτυο, δεν υπάρχει τίποτα να ρυθμίσετε στο χωράφι. Του δίνετε ρεύμα και αρχίζει να στέλνει. Συγκρίνετέ το με τη σύνδεση ενός αισθητήρα στο WiFi σας, από την οποία περνά πρώτα κάθε συσκευή WiFi.
Πώς φτάνει μια μέτρηση στον πίνακα ελέγχου σας
Τέσσερα βήματα, και μόνο ένα από αυτά χρειάζεται δίκτυο.
Ο δορυφόρος μετρά
Διαβάζει τις σόντες του και φτιάχνει ένα πακέτο, με χωριστό κανάλι για κάθε μέτρηση.
Εκπέμπει
Χωρίς ζεύξη και χωρίς επιβεβαίωση παραλαβής. Αν δεν ακούει κανείς, το πακέτο απλώς χάνεται, και το επόμενο ακολουθεί στον επόμενο παλμό.
Μια πύλη το πιάνει
Η πύλη ESP-NOW είναι η μία συσκευή στην εγκατάστασή σας που έχει WiFi. Συλλέγει τα πακέτα κάθε δορυφόρου μέσα στην εμβέλεια και τα στέλνει στον λογαριασμό σας στο FairGrow.
Το FairGrow κάνει τα υπόλοιπα
Κάρτα, γράφημα, ιστορικό, ειδοποιήσεις και αυτοματισμοί περνούν όλα από την ίδια διαδρομή με μια μέτρηση Zigbee. Ένας δορυφόρος είναι μια συσκευή στον πίνακα ελέγχου σας όπως κάθε άλλη.
Ένα πράγμα που αξίζει να ξέρετε για τα κανάλια
Ένας δορυφόρος φτάνει μόνο σε πύλη που ακούει στο ίδιο κανάλι. Η πύλη παίρνει το κανάλι του access point στο οποίο συνδέεται, άρα αν το access point μετακινηθεί σε κανάλι που δεν χρησιμοποιούν οι δορυφόροι, οι μετρήσεις σταματούν να έρχονται ενώ και οι δύο συσκευές φαίνονται εντελώς υγιείς. Το FairGrow το ελέγχει για σας και σας το λέει στην κάρτα της συσκευής, αναφέροντας το κανάλι που βρήκε και το κανάλι που περίμενε.
Τι μετρά σήμερα ένας δορυφόρος
Κάθε μία από αυτές τη φτιάχνουμε και την προγραμματίζουμε εμείς, σε τυπικό πυρίτιο ESP32 που μπορείτε να προμηθευτείτε από οπουδήποτε.
Δορυφόρος εδάφους
Υγρασία και θερμοκρασία εδάφους, με δύο ή τρία ζεύγη σόντας σε έναν δορυφόρο, ώστε να διαβάζετε πολλά βάθη ή πολλά παρτέρια από μία μόνο συσκευή. Δείτε επίσης πόσο συχνά πρέπει να μετρά ένας αισθητήρας υγρασίας εδάφους.
Φως και έδαφος
Ένας αισθητήρας φωτός δίπλα σε μια σόντα εδάφους, ώστε να βλέπετε φως και υγρασία στο ίδιο σημείο. Μια έκδοση έχει μικρή οθόνη που δείχνει την τρέχουσα τιμή πάνω στον ίδιο τον δορυφόρο, για όταν στέκεστε δίπλα του.
Υγρασία φύλλων
Μια πλάκα διαβροχής που αναφέρει την υγρασία φύλλων ως δική της μέτρηση, με δικό της χρώμα στο γράφημα και δική της θέση στους αυτοματισμούς. Ο αισθητήρας έχει και έξοδο συγκριτή: τη στιγμή που βρέχεται το φύλλο, ο δορυφόρος στέλνει αμέσως αντί να περιμένει τον επόμενο παλμό του. Αυτή η στιγμή είναι ακριβώς ό,τι χρειάζεται ένα μοντέλο ασθενειών, άρα έχει σημασία για τη φυτοπροστασία.
Αντλία και βαλβίδα
Ένας δορυφόρος που δεν μετρά μόνο αλλά και χειρίζεται: μια αντλία ή μια βαλβίδα στα 12 V το ανώτερο, με αναφορά της κατάστασής της, ώστε να βλέπετε στο γράφημα πότε ακριβώς δούλεψε και για πόση ώρα.
Η πύλη ESP-NOW
Η συσκευή που συλλέγει τα πάντα και μιλά στην πλατφόρμα μέσω WiFi. Μετρά και για δικό της λογαριασμό, άρα μια πύλη είναι και καταγραφέας δεδομένων, όχι μόνο σταθμός αναμετάδοσης.
Έρχονται συνεχώς νέοι αισθητήρες
Δουλεύουμε συνεχώς σε νέους αισθητήρες. Άλλοτε γιατί ένας παραγωγός χρειάζεται κάτι που δεν υπάρχει ακόμη, άλλοτε γιατί ένα μοντέλο ασθενειών ζητά μια μέτρηση που δεν παίρνει κανείς. Αν αυτό που χρειάζεστε δεν είναι σε αυτή τη λίστα, πείτε μας: έτσι ξεκίνησαν τα περισσότερα από αυτά.
Βιομηχανικοί αισθητήρες χωρίς τη βιομηχανική τιμή
Επειδή ένας δορυφόρος ESP-NOW δεν χρειάζεται στοίβα δικτύου ούτε δική του συνδρομή, το υλικό παραμένει απλό. Αυτό είναι που μας επιτρέπει να το σχεδιάζουμε και να το φτιάχνουμε εμείς, σε περίβλημα IP65 με βιομηχανικά εξαρτήματα, αντί να αγοράζουμε ένα σφραγισμένο προϊόν από κάποιον άλλον.
Κατασκευάζουμε σε μικρές σειρές, σε δικό μας ελεγχόμενο χώρο. Αυτό είναι επίσης που κάνει την πιστοποίηση εφικτή σε αυτή την κλίμακα: η πιστοποίηση CE προγραμματίζεται για τα μέσα του 2027. Και είναι αυτό που κρατά χαμηλό το κόστος παραγωγής, ώστε να έχετε έναν βιομηχανικό αισθητήρα χωρίς την τιμή που συνήθως τον συνοδεύει.
Η βαθμονόμηση γίνεται στην πλατφόρμα, όχι στον δορυφόρο
Μια ακατέργαστη μέτρηση εδάφους ή διαβροχής είναι ένας αριθμός από αναλογική είσοδο, και το τι λογίζεται ξηρό και τι υγρό διαφέρει ανά σόντα, ανά έδαφος και ανά δορυφόρο. Γι’ αυτό ο δορυφόρος στέλνει την ακατέργαστη τιμή και το FairGrow κάνει τη μετατροπή.
Ορίζετε δύο σημεία: τι δείχνει ο αισθητήρας όταν είναι ξηρός και τι όταν είναι υγρός. Από εκεί και πέρα ο διακομιστής υπολογίζει το ποσοστό, και αν αργότερα βελτιώσετε τη βαθμονόμηση, αυτή ισχύει για όλο το ιστορικό σας και όχι μόνο για τις νέες μετρήσεις. Υπάρχει χωριστή μικρή μετατόπιση για αισθητήρα που κάθεται λίγο ψηλά ή λίγο χαμηλά, ώστε να τον διορθώσετε χωρίς να πειράξετε τα δύο σημεία.
Ενημέρωση ενός καταγραφέα δεδομένων μέσα στο χωράφι
Το firmware πηγαίνει ασύρματα, με ένα όριο που προτιμάμε να πούμε παρά να κρύψουμε.
Πώς λειτουργεί
- Η πύλη προωθεί την εντολή ενημέρωσης με ένα URL.
- Ο δορυφόρος ρέει το αρχείο απευθείας από HTTP στο αχρησιμοποίητο διαμέρισμα εφαρμογής του.
- Καμία κάρτα SD, κανένα σύστημα αρχείων, κανένα καλώδιο και καμία επίσκεψη στο χωράφι.
- Η ενημέρωση τρέχει από τον κύριο βρόχο, ποτέ από το callback του πομπού, και κάθε αποτυχία επανεκκινεί τον καταγραφέα δεδομένων με το firmware αμετάβλητο.
Ένα ειλικρινές όριο
- Ένας δορυφόρος δεν έχει σύνδεση ανόδου για να επιβεβαιωθεί, άρα σε αντίθεση με μια πύλη δεν υπάρχει προθεσμία που να επαναφέρει μόνη της ένα κακό αρχείο.
- Γι’ αυτό κάθε έκδοση firmware δορυφόρου δοκιμάζεται σε πραγματικό υλικό πριν φτάσει στη βιβλιοθήκη.
Τι έρχεται
Τα αναφέρουμε εδώ για να μπορείτε να προγραμματίσετε, και βάζουμε ημερομηνία μόνο όπου δεχόμαστε να μας κρατήσουν σε αυτήν.
PAR
Ένας αισθητήρας για τη φωτοσυνθετικά ενεργό ακτινοβολία, το μέρος του φωτός που χρησιμοποιεί πραγματικά το φυτό. Σκόπιμα χωριστός αισθητήρας από τον δορυφόρο φωτός, γιατί τα lux και το PAR είναι διαφορετικά μεγέθη και κατατάσσονται διαφορετικά και στο τελωνείο και στην πιστοποίηση.
Υγρασία φύλλων με υπέρυθρες
Αναπτύσσουμε έναν αισθητήρα υγρασίας φύλλων βασισμένο σε υπέρυθρο θερμόμετρο MLX90614. Αντί για πλάκα που πρέπει να βραχεί η ίδια, διαβάζει τη θερμοκρασία του φύλλου και τη συγκρίνει με τον αέρα, εκεί όπου εμφανίζεται πρώτα η συμπύκνωση. Η πιστοποίηση CE γι’ αυτόν τον αισθητήρα προγραμματίζεται για τα μέσα του 2027.
LoRaWAN για μεγαλύτερες αποστάσεις
Το ESP-NOW φτάνει μακριά σε ανοιχτό χώρο, αλλά όχι παντού. Για τις αποστάσεις που δεν καλύπτει, στο σχέδιο πορείας μας υπάρχουν καταγραφείς δεδομένων LoRaWAN, μαζί με υποστήριξη για τους αισθητήρες που χρησιμοποιούν ήδη αυτό το πρωτόκολλο. Το LoRaWAN είναι ανοιχτό πρότυπο στη ζώνη των 868 MHz, άρα κι εκεί δεν θα χρειαστεί να αγοράσετε από εμάς.
Zigbee ή ESP-NOW
Οι περισσότεροι παραγωγοί τρέχουν και τα δύο, και όλα καταλήγουν στον ίδιο πίνακα ελέγχου.
Επιλέξτε Zigbee όταν
- Ο αισθητήρας βρίσκεται κοντά στο σπίτι, το θερμοκήπιο ή την πύλη σας.
- Θέλετε να αγοράσετε έτοιμο υλικό, δείτε τυπικούς αισθητήρες χωρίς εξάρτηση.
- Ένα δίκτυο συσκευών ενδιάμεσα μπορεί να κρατήσει το σήμα ζωντανό.
- Θέλετε να χρησιμοποιήσετε τον δικό σας συντονιστή.
Επιλέξτε ESP-NOW όταν
- Δεν υπάρχει πρίζα ούτε access point.
- Το αγροτεμάχιο είναι πέρα από το δίκτυο Zigbee.
- Θέλετε να χειριστείτε μια αντλία μέσα στο χωράφι.
- Θέλετε τον κώδικα της συσκευής που τρέχετε.
Περιλαμβάνεται ο πηγαίος κώδικας των αισθητήρων ESP-NOW
Επενδύουμε κάθε εβδομάδα σε καλύτερο firmware, και τον πηγαίο κώδικα των αισθητήρων μας ESP-NOW τον παίρνετε μαζί, χωρίς επιπλέον κόστος. Χωρίς κλείδωμα: οι αισθητήρες σας είναι τυπικοί και τα δεδομένα σας μένουν δικά σας. Όχι ένα binary με ένα αυτοκόλλητο πάνω του, αλλά το sketch, με άδεια MIT, ώστε να διαβάσετε τι κάνει ο αισθητήρας σας πριν του εμπιστευτείτε μια απόφαση.
Ερωτήσεις που δεχόμαστε
Τι είναι ένας δορυφόρος ESP-NOW;
Μια μικρή αυτάρκης συσκευή μέτρησης που δουλεύει με μπαταρία ή φωτοβολταϊκό, δεν χρειάζεται WiFi ούτε κάρτα SIM, και εκπέμπει τις μετρήσεις της σε μια πύλη FairGrow, η οποία τις προωθεί στον πίνακα ελέγχου σας.
Χρειάζομαι WiFi στο χωράφι μου;
Όχι. Μόνο η πύλη χρειάζεται WiFi. Οι δορυφόροι δεν μπαίνουν ποτέ σε δίκτυο, και γι’ αυτό δεν υπάρχει τίποτα να ρυθμίσετε πάνω τους μέσα στο χωράφι.
Πόσο μακριά φτάνει;
Πιο μακριά από το Zigbee σε ανοιχτό χώρο, και οι δορυφόροι μπορούν να αναμεταδίδουν ο ένας για τον άλλον, ώστε αρκετοί μαζί να καλύπτουν μεγαλύτερη έκταση. Τοίχοι, πυκνή καλλιέργεια και μέταλλο κόβουν εμβέλεια, άρα δείτε κάθε αριθμό που διαβάζετε οπουδήποτε ως αφετηρία και μετρήστε τη δική σας περίπτωση. Ρωτήστε μέσω υποστήριξης αν θέλετε βοήθεια στον σχεδιασμό της διάταξης.
Γιατί δεν έρχονται οι μετρήσεις μου;
Η πιο συχνή αιτία είναι ασυμφωνία καναλιού μεταξύ της πύλης και των δορυφόρων. Δείτε την κάρτα της συσκευής: αναφέρει το κανάλι που βρήκε και το κανάλι που περίμενε, και αυτό συνήθως εξηγεί τα πάντα.
Μπορώ να χρησιμοποιήσω δικούς μου αισθητήρες;
Ναι, μέσα σε ό,τι υποστηρίζει ένας δορυφόρος, και παίρνετε τον πηγαίο κώδικα των αισθητήρων ESP-NOW, ώστε να δείτε πού να προσθέσετε έναν. Ένα κανάλι που δεν αναγνωρίζει ένας δορυφόρος φτάνει ως γενική μέτρηση αντί να πεταχτεί, άρα κρατάτε τα δεδομένα ώσπου να προλάβει η ετικέτα.
Μετρά ένας δορυφόρος υγρασία φύλλων;
Ναι, ως δική της μέτρηση από τον αισθητήρα υγρασίας φύλλων, και μπορείτε να κρεμάσετε πάνω της μια ειδοποίηση ή έναν αυτοματισμό. Μια έκδοση με υπέρυθρες βασισμένη σε MLX90614 είναι σε ανάπτυξη, με την πιστοποίηση προγραμματισμένη για τα μέσα του 2027.
Μπορώ να ενημερώσω εγώ έναν δορυφόρο;
Ασύρματα, ναι. Η πύλη περνά την εντολή παρακάτω και ο καταγραφέας δεδομένων κατεβάζει μόνος του το αρχείο, οπότε ένας αισθητήρας στο χωράφι δεν χρειάζεται ποτέ καλώδιο.
Μέτρηση εκεί που δεν υπάρχει πρίζα
Πείτε μας πώς είναι το αγροτεμάχιο και τι θέλετε να μάθετε από αυτό. Θα σας πούμε ποιες συσκευές ταιριάζουν και ποιες όχι.