Czujniki ESP-NOW na pola bez prądu i wifi
W polu nie ma gniazdka ani wifi. Satelita ESP-NOW nie potrzebuje żadnego z nich: działa na baterii albo na panelu słonecznym i wysyła swoje odczyty do bramy, która jest online.
Czym naprawdę jest satelita ESP-NOW
Satelita to małe urządzenie pomiarowe z rodziny ESP32, które stawia się tam, gdzie rośnie uprawa. Nie ma danych dostępowych do wifi ani własnego abonamentu. Budzi się, odczytuje podłączone czujniki, pakuje wartości w pakiet o wielkości kilkudziesięciu bajtów i nadaje go przez ESP-NOW, protokół radiowy działający na tym samym sprzęcie 2,4 GHz co wifi, ale pomijający całe nawiązywanie połączenia.
Dlatego satelita długo wytrzymuje na akumulatorze albo małym panelu słonecznym: radio włącza się na milisekundy. A ponieważ nigdy nie dołącza do sieci, w terenie nie ma czego konfigurować. Włączasz go i nadaje. Dla porównania zobacz podłączanie czujnika do wifi, przez które każde urządzenie wifi musi najpierw przejść.
Jak odczyt trafia na pulpit
Cztery kroki, a tylko jeden z nich potrzebuje sieci.
Satelita mierzy
Odczytuje swoje sondy i buduje jeden pakiet, z osobnym kanałem dla każdego pomiaru.
Nadaje
Bez parowania i bez potwierdzenia odbioru, na które trzeba czekać. Jeśli nikt nie słucha, pakiet po prostu przepada, a kolejny wychodzi przy następnym cyklu.
Brama to odbiera
Brama ESP-NOW to jedyne urządzenie w instalacji, które ma wifi. Zbiera pakiety wszystkich satelitów w zasięgu i wysyła je na konto FairGrow.
FairGrow robi resztę
Karta, wykres, historia, alarmy i automatyzacje idą tą samą drogą co odczyt Zigbee. Satelita jest urządzeniem na pulpicie jak każde inne.
Jedna rzecz, którą warto wiedzieć o kanałach
Satelita dociera tylko do bramy, która nasłuchuje na tym samym kanale radiowym. Brama przejmuje kanał punktu dostępowego, do którego się łączy, więc jeśli punkt dostępowy przejdzie na kanał nieużywany przez satelity, odczyty przestają przychodzić, a oba urządzenia wyglądają zupełnie zdrowo. FairGrow sprawdza to za Ciebie i pisze na karcie urządzenia, jaki kanał zastał i jakiego oczekiwał.
Co satelita mierzy dzisiaj
Każde z tych urządzeń budujemy i programujemy sami, na standardowym układzie ESP32, który można kupić wszędzie.
Satelita glebowy
Wilgotność i temperatura gleby, z dwiema lub trzema parami sond na jednym satelicie, dzięki czemu z jednego urządzenia odczytasz kilka głębokości albo kilka zagonów. Zobacz też jak często czujnik wilgotności gleby powinien mierzyć.
Światło i gleba
Czujnik światła obok sondy glebowej, dzięki czemu widać światło i wilgotność w tym samym miejscu. Jedna wersja ma mały wyświetlacz pokazujący bieżącą wartość na samym satelicie, na moment, gdy stoisz obok.
Zwilżenie liści
Zwilżana powierzchnia, która raportuje zwilżenie liści jako osobną wielkość, z własnym kolorem na wykresie i własnym miejscem w automatyzacji. Czujnik ma też wyjście komparatora: w chwili, gdy liść robi się mokry, satelita nadaje od razu, zamiast czekać na kolejny cykl. Właśnie ten moment jest potrzebny modelowi chorobowemu, dlatego liczy się dla ochrony roślin.
Pompa i zawór
Satelita, który nie tylko mierzy, ale i przełącza: pompę albo zawór o napięciu najwyżej 12 V, ze stanem odsyłanym z powrotem, dzięki czemu na wykresie widać dokładnie, kiedy pracował i jak długo.
Brama ESP-NOW
Urządzenie, które wszystko zbiera i rozmawia z platformą przez wifi. Mierzy też na własny rachunek, więc brama jest zarazem rejestratorem danych, a nie tylko stacją przekaźnikową.
Nowe czujniki nadal dochodzą
Pracujemy dalej nad nowymi czujnikami. Czasem bo producent potrzebuje czegoś, czego jeszcze nie ma, czasem bo model chorobowy prosi o odczyt, którego nikt nie wykonuje. Jeśli tego, czego potrzebujesz, nie ma na tej liście, napisz: tak zaczęła się większość z nich.
Czujniki przemysłowe bez typowej ceny
Ponieważ satelita ESP-NOW nie potrzebuje stosu sieciowego ani własnego abonamentu, sprzęt pozostaje prosty. Właśnie dlatego możemy go sami zaprojektować i zbudować, w obudowie IP65 z komponentami przemysłowymi, zamiast kupować zamknięty produkt od kogoś innego.
Budujemy w małych seriach we własnym kontrolowanym środowisku. To właśnie sprawia, że certyfikacja jest w tej skali osiągalna: certyfikacja CE jest planowana na połowę 2027. I to właśnie utrzymuje niski koszt wytworzenia, dzięki czemu dostajesz czujnik przemysłowy bez ceny, która zwykle za tym idzie.
Kalibracja odbywa się na platformie, a nie w satelicie
Surowy odczyt gleby albo zwilżenia to liczba z wejścia analogowego, a to, co uchodzi za suche i co za mokre, różni się dla każdej sondy, każdej gleby i każdego satelity. Dlatego satelita wysyła wartość surową, a FairGrow robi przeliczenie.
Ustawia się dwa punkty: ile czujnik pokazuje na sucho i ile na mokro. Od tej chwili serwer liczy procenty, a jeśli później dopracujesz kalibrację, obejmie ona całą historię, a nie tylko nowe odczyty. Dla czujnika, który leży nieco wyżej lub niżej, jest osobne małe przesunięcie, którym go korygujesz bez ruszania tych dwóch punktów.
Aktualizacja rejestratora danych w terenie
Firmware idzie drogą radiową, z jednym ograniczeniem, które wolimy nazwać niż przemilczeć.
Jak to działa
- Brama przekazuje polecenie aktualizacji wraz z adresem.
- Satelita pobiera obraz prosto przez HTTP do nieużywanej partycji aplikacji.
- Bez karty SD, bez systemu plików, bez kabla i bez wyjazdu w teren.
- Aktualizacja działa z pętli głównej, nigdy z odbioru radiowego, a przy każdym błędzie rejestrator danych startuje ponownie z niezmienionym firmware.
Jedno uczciwie nazwane ograniczenie
- Satelita nie ma łącza zwrotnego, którym mógłby się potwierdzić, więc w odróżnieniu od bramy nie ma terminu, który sam cofnąłby wadliwy obraz.
- Dlatego każda kompilacja satelity jest sprawdzana na prawdziwym sprzęcie, zanim trafi do biblioteki.
Co jeszcze nadejdzie
Piszemy o tym tutaj, żebyś mógł to uwzględnić w planach, a datę podajemy tylko tam, gdzie chcemy być z niej rozliczani.
PAR
Czujnik promieniowania fotosyntetycznie czynnego, czyli tej części światła, którą roślina faktycznie wykorzystuje. Celowo osobny czujnik obok satelity światła, bo luksy i PAR to różne wielkości, a także inaczej klasyfikowane dla celów celnych i certyfikacyjnych.
Zwilżenie liści w podczerwieni
Rozwijamy czujnik zwilżenia liści oparty na termometrze podczerwieni MLX90614. Zamiast płytki, która sama musi zmoknąć, odczytuje temperaturę liścia i porównuje ją z temperaturą powietrza, bo właśnie tam kondensacja pokazuje się najpierw. Certyfikacja CE tego czujnika planowana jest na połowę 2027 roku.
LoRaWAN na większe odległości
ESP-NOW na otwartej przestrzeni sięga daleko, ale nie wszędzie. Na odległości, których nie pokonuje, w naszym planie rozwoju są rejestratory danych LoRaWAN, a razem z nimi obsługa czujników, które już pracują w tym protokole. LoRaWAN to otwarty standard w pasmie 868 MHz, więc i tam nie musisz kupować u nas.
Zigbee czy ESP-NOW
Większość producentów używa obu rozwiązań, a wszystko trafia na ten sam pulpit.
Wybierz Zigbee, gdy
- Czujnik stoi blisko domu, szklarni albo bramy.
- Chcesz kupić sprzęt z półki, zobacz standardowe czujniki bez uzależnienia od dostawcy.
- Siatka urządzeń po drodze utrzymuje sygnał.
- Chcesz używać własnego koordynatora.
Wybierz ESP-NOW, gdy
- Nie ma gniazdka ani punktu dostępowego.
- Pole leży poza siatką Zigbee.
- Chcesz przełączać pompę w terenie.
- Chcesz mieć kod źródłowy urządzenia, które uruchamiasz.
Kod źródłowy czujników ESP-NOW w zestawie
Co tydzień inwestujemy w lepszy firmware, a kod źródłowy naszych czujników ESP-NOW dostajesz w zestawie, bez dodatkowych kosztów. Żadnego uzależnienia od dostawcy: Twoje czujniki są standardowe, a Twoje dane pozostają Twoje. Nie plik binarny z naklejką, tylko szkic, na licencji MIT, żebyś mógł przeczytać, co robi Twój czujnik, zanim powierzysz mu decyzję.
Pytania, które do nas trafiają
Czym jest satelita ESP-NOW?
Małe, samodzielne urządzenie pomiarowe zasilane akumulatorem lub panelem słonecznym, które nie potrzebuje wifi ani karty SIM i nadaje swoje odczyty do bramy FairGrow, a ta przekazuje je na pulpit.
Czy potrzebuję wifi na polu?
Nie. Wifi potrzebuje tylko brama. Satelity nigdy nie dołączają do sieci i właśnie dlatego nie ma na nich czego ustawiać w terenie.
Jaki ma zasięg?
Dalej niż Zigbee na otwartej przestrzeni, a satelity potrafią przekazywać dane jeden za drugi, więc kilka razem pokrywa większy obszar. Ściany, gęsty łan i metal odbierają zasięg, więc każdą liczbę przeczytaną gdziekolwiek traktuj jako punkt wyjścia i zmierz własną sytuację. Napisz przez wsparcie, jeśli chcesz pomocy przy rozplanowaniu.
Dlaczego moje odczyty nie przychodzą?
Najczęstszą przyczyną jest różnica kanałów między bramą a satelitami. Sprawdź kartę urządzenia: podaje kanał zastany i kanał oczekiwany, i zwykle to cała historia.
Czy mogę używać własnych czujników?
Tak, w granicach tego, co obsługuje dany satelita, a dostajesz kod źródłowy czujników ESP-NOW, więc widać, gdzie dołożyć czujnik. Kanał, którego satelita nie rozpoznaje, przychodzi jako odczyt ogólny, zamiast zostać odrzucony, więc dane zostają, a etykieta nadrabia później.
Czy satelita mierzy zwilżenie liści?
Tak, jako osobna wielkość od czasu czujnika zwilżenia liści, i można podpiąć pod niego alarm albo automatyzację. Wersja na podczerwień oparta na MLX90614 jest w opracowaniu, certyfikacja planowana na połowę 2027 roku.
Czy mogę sam zaktualizować satelitę?
Drogą radiową tak. Brama przekazuje polecenie, a rejestrator danych sam pobiera obraz, więc czujnik w polu nigdy nie potrzebuje kabla.
Pomiar tam, gdzie nie ma gniazdka
Napisz, jak wygląda pole i czego chcesz się o nim dowiedzieć. Powiemy, które urządzenia pasują, a które nie.