Sensores ESP-NOW para parcelas sem energia nem wifi
Em pleno campo não há tomada nem wifi. Um satélite ESP-NOW não precisa de nenhum dos dois: funciona com uma bateria ou um painel solar e envia as suas leituras para um gateway que está online.
O que é realmente um satélite ESP-NOW
Um satélite é um pequeno dispositivo de medição da família ESP32 que colocas onde está a cultura. Não tem credenciais de wifi nem subscrição própria. Acorda, lê os sensores que lhe estão ligados, mete os valores num pacote de algumas dezenas de bytes e transmite-o por ESP-NOW, um protocolo de rádio que usa o mesmo hardware de 2,4 GHz do wifi mas salta toda a ligação à rede.
É por isso que um satélite dura muito tempo com uma bateria ou um pequeno painel solar: o rádio só está ligado durante milissegundos de cada vez. E como nunca entra numa rede, não há nada para configurar no campo. Ligas e ele transmite. Compara com ligar um sensor ao teu wifi, por onde qualquer equipamento wifi tem de passar primeiro.
Como uma leitura chega ao teu painel
Quatro passos, e só um deles precisa de uma rede.
O satélite mede
Lê as suas sondas e constrói um pacote, com um canal próprio para cada medição.
Transmite
Sem emparelhamento e sem aviso de receção para esperar. Se ninguém estiver à escuta, o pacote perde-se e o seguinte sai na batida a seguir.
Um gateway capta
O gateway ESP-NOW é o único dispositivo da tua instalação que tem wifi. Recolhe os pacotes de todos os satélites ao alcance e envia-os para a tua conta FairGrow.
O FairGrow faz o resto
Ficha, gráfico, histórico, alarmes e automações seguem todos o mesmo caminho de uma leitura Zigbee. Um satélite é um equipamento do teu painel como qualquer outro.
Uma coisa que convém saber sobre canais
Um satélite só alcança um gateway que esteja à escuta no mesmo canal de rádio. O gateway adota o canal do ponto de acesso a que se liga, por isso, se o teu ponto de acesso mudar para um canal que os satélites não usam, as leituras deixam de chegar enquanto os dois equipamentos parecem perfeitamente saudáveis. O FairGrow verifica isso por ti e diz na ficha do equipamento qual o canal encontrado e qual o esperado.
O que um satélite mede hoje
Cada um destes dispositivos é construído e gravado por nós, em silício ESP32 padrão que podes comprar em qualquer lado.
Satélite de solo
Humidade e temperatura do solo, com dois ou três pares de sondas num mesmo satélite, para leres várias profundidades ou vários canteiros a partir de um único dispositivo. Vê também com que frequência um sensor de humidade do solo deve medir.
Luz e solo
Um sensor de luz ao lado de uma sonda de solo, para veres luz e humidade no mesmo ponto. Uma versão traz um pequeno ecrã que mostra o valor atual no próprio satélite, para quando estás à frente dele.
Molhamento foliar
Uma lâmina de molhamento que reporta o molhamento foliar como grandeza própria, com cor própria no gráfico e lugar próprio na automação. O sensor tem ainda uma saída de comparador: assim que a folha fica molhada, o satélite transmite logo em vez de esperar pela batida seguinte. É exatamente esse instante que um modelo de doença precisa, e por isso conta para a proteção das culturas.
Bomba e válvula
Um satélite que não se limita a medir mas também comuta: uma bomba ou uma válvula a 12 V no máximo, com o estado devolvido, para veres no gráfico exatamente quando trabalhou e durante quanto tempo.
O gateway ESP-NOW
O dispositivo que recolhe tudo e fala com a plataforma por wifi. Também mede por conta própria, por isso um gateway é ao mesmo tempo um registador de dados e não apenas uma estação de retransmissão.
Continuam a chegar sensores novos
Continuamos a trabalhar em sensores novos. Às vezes porque um produtor precisa de algo que ainda não existe, às vezes porque um modelo de doença pede uma leitura que ninguém faz. Se o que precisas não está nesta lista, diz-nos: foi assim que a maioria destes começou.
Sensores industriais sem o preço habitual
Como um satélite ESP-NOW não precisa de pilha de rede nem de subscrição própria, o hardware mantém-se simples. É isso que nos permite desenhá-lo e construí-lo nós mesmos, numa caixa IP65 com componentes industriais, em vez de comprar um produto fechado a outro fabricante.
Construímos em pequenas séries no nosso próprio ambiente controlado. É também isso que torna a certificação viável nesta escala: a certificação CE está prevista para meados de 2027. E é isso que mantém o preço de custo baixo, para que fiques com um sensor industrial sem o preço que normalmente o acompanha.
A calibração faz-se na plataforma, não no satélite
Uma leitura bruta de solo ou de molhamento é um número de uma entrada analógica, e o que conta como seco e o que conta como molhado varia conforme a sonda, o solo e o satélite. Por isso o satélite envia o valor bruto e o FairGrow faz a conversão.
Defines dois pontos: o que o sensor lê em seco e o que lê em molhado. A partir daí o servidor calcula a percentagem, e se afinares a calibração mais tarde, vale para todo o teu histórico e não só para as leituras novas. Para um sensor que fica um pouco alto ou um pouco baixo há um pequeno desvio à parte, com o qual o acertas sem mexer nos dois pontos.
Atualizar um registador de dados em pleno campo
O firmware vai pelo ar, com um limite que preferimos dizer a esconder.
Como funciona
- O gateway encaminha o comando de atualização com um endereço.
- O satélite transfere a imagem diretamente por HTTP para a sua partição de aplicação livre.
- Sem cartão SD, sem sistema de ficheiros, sem cabo e sem deslocação ao local.
- A atualização corre a partir do ciclo principal, nunca da receção de rádio, e a qualquer falha o registador de dados reinicia com o firmware inalterado.
Um limite assumido
- Um satélite não tem canal de retorno para se confirmar a si próprio, por isso, ao contrário de um gateway, não há prazo que reverta sozinho uma imagem defeituosa.
- É por isso que cada compilação de satélite é testada em hardware real antes de entrar na biblioteca.
O que vem a seguir
Fica aqui para poderes planear com isso, e com data apenas onde estamos dispostos a que no-la cobrem.
PAR
Um sensor de radiação fotossinteticamente ativa, a parte da luz que a planta realmente usa. De propósito um sensor separado do satélite de luz, porque lux e PAR são grandezas diferentes e são classificadas de forma diferente também para alfândega e certificação.
Molhamento foliar por infravermelhos
Estamos a desenvolver um sensor de molhamento foliar baseado num termómetro de infravermelhos MLX90614. Em vez de uma placa que tem de se molhar a ela própria, lê a temperatura da folha e compara-a com a do ar, que é onde a condensação aparece primeiro. A certificação CE desse sensor está prevista para meados de 2027.
LoRaWAN para distâncias maiores
O ESP-NOW chega longe em espaço aberto, mas não a todos os sítios. Para as distâncias que não alcança, temos registadores de dados LoRaWAN no nosso roteiro, juntamente com o suporte para os sensores que já usam esse protocolo. O LoRaWAN é uma norma aberta na banda dos 868 MHz, por isso também aí não tens de comprar a nós.
Zigbee ou ESP-NOW
A maioria dos produtores usa os dois, e tudo acaba no mesmo painel.
Escolhe Zigbee quando
- O sensor está perto da tua casa, da estufa ou do gateway.
- Queres comprar hardware de prateleira, vê sensores padrão sem dependência.
- Uma malha de equipamentos pelo meio mantém o sinal.
- Queres usar o teu próprio coordenador.
Escolhe ESP-NOW quando
- Não há tomada nem ponto de acesso.
- A parcela fica fora da malha Zigbee.
- Queres comandar uma bomba em pleno campo.
- Queres o código-fonte do dispositivo que estás a usar.
Código-fonte dos sensores ESP-NOW incluído
Investimos todas as semanas num firmware melhor, e o código-fonte dos nossos sensores ESP-NOW vem incluído, sem custo adicional. Sem dependência de fornecedor: os teus sensores são standard e os teus dados continuam a ser teus. Não um binário com um autocolante, mas o sketch, sob licença MIT, para poderes ler o que o teu sensor faz antes de lhe confiares uma decisão.
Perguntas que nos chegam
O que é um satélite ESP-NOW?
Um pequeno dispositivo de medição autónomo que funciona a bateria ou a solar, não precisa de wifi nem de cartão SIM e transmite as suas leituras a um gateway FairGrow que as encaminha para o teu painel.
Preciso de wifi na minha parcela?
Não. Só o gateway precisa de wifi. Os satélites nunca entram numa rede, e é também por isso que não há nada para configurar neles no campo.
Até onde alcança?
Mais longe do que o Zigbee em espaço aberto, e os satélites podem retransmitir uns pelos outros, por isso vários juntos cobrem uma área maior. Paredes, cultura densa e metal custam alcance a todos, por isso toma qualquer número que leias em qualquer lado como ponto de partida e mede a tua própria situação. Pergunta através do suporte se quiseres ajuda a planear uma disposição.
Porque é que as minhas leituras não chegam?
A causa mais comum é um canal diferente entre o gateway e os satélites. Vê a ficha do equipamento: indica o canal encontrado e o canal esperado, e normalmente é essa a história toda.
Posso usar os meus próprios sensores?
Sim, dentro do que um satélite suporta, e como recebes o código-fonte dos sensores ESP-NOW, vês onde acrescentar um. Um canal que um satélite não reconhece chega como leitura genérica em vez de ser descartado, por isso ficas com os dados enquanto a etiqueta se põe em dia.
Um satélite mede o molhamento foliar?
Sim, como grandeza própria desde o sensor de molhamento foliar, e podes pendurar-lhe um alarme ou uma automação. Está em desenvolvimento uma versão de infravermelhos baseada num MLX90614, com certificação prevista para meados de 2027.
Posso atualizar um satélite sozinho?
Pelo ar sim. O gateway passa o comando e o registador de dados vai buscar a imagem sozinho, por isso um sensor no campo nunca precisa de um cabo.
Medir onde não há tomada
Diz-nos como é a parcela e o que queres saber dela. Nós dizemos que dispositivos servem e quais não servem.