Cảm biến ESP-NOW cho những thửa đất không có điện và không có wifi
Ra ngoài thửa đất thì không có ổ điện và không có wifi. Một vệ tinh ESP-NOW không cần cả hai: nó chạy bằng pin hoặc một tấm pin mặt trời và gửi số đọc của nó về một cổng đang trực tuyến.
Vệ tinh ESP-NOW thực chất là gì
Vệ tinh là một thiết bị đo nhỏ, dựng trên dòng ESP32, mà bạn đặt ngay chỗ có cây trồng. Nó không có thông tin đăng nhập wifi và cũng không có thuê bao riêng. Nó thức dậy, đọc mọi cảm biến đang nối vào, gói các giá trị thành một gói tin vài chục byte rồi phát đi qua ESP-NOW, một giao thức vô tuyến dùng đúng phần cứng 2.4 GHz như wifi nhưng bỏ qua toàn bộ thủ tục bắt tay với mạng.
Nhờ vậy một vệ tinh sống được rất lâu bằng pin hoặc một tấm pin mặt trời nhỏ: bộ phát chỉ bật trong vài phần nghìn giây mỗi lần. Và vì nó không bao giờ tham gia vào mạng nào, ngoài ruộng không có gì phải thiết lập. Bạn cấp điện và nó bắt đầu gửi. Hãy so với việc kết nối một cảm biến với wifi của bạn, thủ tục mà mọi thiết bị wifi đều phải đi qua trước đã.
Một số đọc đi đến bảng điều khiển của bạn bằng cách nào
Bốn bước, và chỉ một bước trong đó cần đến mạng.
Vệ tinh đo
Nó đọc các đầu đo của mình và dựng một gói tin, mỗi phép đo một kênh riêng.
Nó phát đi
Không ghép cặp, không chờ xác nhận. Nếu không có ai đang nghe thì gói tin đơn giản là mất, và gói tiếp theo sẽ đến ở nhịp gửi kế tiếp.
Một cổng ESP-NOW thu được
Cổng ESP-NOW là thiết bị duy nhất trong hệ thống của bạn có wifi. Nó gom gói tin của mọi vệ tinh trong tầm phủ và đẩy lên tài khoản FairGrow của bạn.
FairGrow làm phần còn lại
Thẻ thiết bị, đồ thị, diễn biến, cảnh báo và tự động hóa đều chạy trên đúng con đường như một số đọc Zigbee. Trong bảng điều khiển, vệ tinh là một thiết bị như mọi thiết bị khác.
Một điều đáng biết về kênh
Một vệ tinh chỉ đến được cổng nào đang nghe trên cùng kênh vô tuyến. Cổng lấy kênh của điểm truy cập wifi mà nó tham gia, nên nếu điểm truy cập chuyển sang một kênh mà các vệ tinh không dùng, số đọc sẽ ngừng về trong khi cả hai thiết bị trông vẫn hoàn toàn bình thường. FairGrow kiểm tra việc đó thay bạn và nói rõ trên thẻ thiết bị, nêu cả kênh nó tìm thấy và kênh nó mong đợi.
Hôm nay một vệ tinh đo được những gì
Mỗi cái dưới đây đều do chúng tôi tự dựng và tự flash, trên chip ESP32 chuẩn mà bạn mua được ở bất cứ đâu.
Vệ tinh đất
Độ ẩm đất và nhiệt độ đất, với hai hoặc ba cặp đầu đo trên một vệ tinh, để bạn đọc được nhiều tầng sâu hoặc nhiều luống chỉ từ một thiết bị. Xem thêm cảm biến độ ẩm đất nên đo bao lâu một lần.
Ánh sáng và đất
Một cảm biến ánh sáng đặt cạnh đầu đo đất, để bạn thấy ánh sáng và độ ẩm tại cùng một điểm. Có một phiên bản mang màn hình nhỏ hiển thị số đọc hiện tại ngay trên vệ tinh, dành cho lúc bạn đứng ngay bên cạnh.
Độ ướt lá
Một tấm cảm ướt báo độ ướt lá như một loại số đọc riêng, có màu riêng trong đồ thị và có chỗ riêng trong tự động hóa. Cảm biến này còn có một đầu ra so sánh: ngay khi lá ướt, vệ tinh gửi liền chứ không đợi đến nhịp kế tiếp. Chính khoảnh khắc đó là thứ một mô hình bệnh cần, nên nó quan trọng với bảo vệ cây trồng.
Máy bơm và van
Một vệ tinh không chỉ đo mà còn đóng ngắt: một máy bơm hoặc một van ở mức không quá 12 V, có báo lại trạng thái, để bạn thấy đúng trong đồ thị nó chạy khi nào và chạy bao lâu.
Cổng ESP-NOW
Thiết bị gom mọi thứ lại và nói chuyện với nền tảng qua wifi. Nó cũng tự đo cho riêng mình, nên một cổng đồng thời là một bộ ghi dữ liệu chứ không chỉ là trạm chuyển tiếp.
Cảm biến mới vẫn đang được bổ sung
Chúng tôi vẫn đang làm những cảm biến mới. Có khi vì một người trồng cần một thứ còn chưa tồn tại, có khi vì một mô hình bệnh đòi một số đọc chưa ai đo. Nếu thứ bạn cần không có trong danh sách này, hãy nói với chúng tôi: phần lớn những cái ở đây đã bắt đầu như vậy.
Cảm biến công nghiệp mà không có giá công nghiệp
Vì một vệ tinh ESP-NOW không cần ngăn xếp mạng và cũng không cần thuê bao riêng, phần cứng vẫn đơn giản. Chính điều đó cho phép chúng tôi tự thiết kế và tự dựng nó, trong một vỏ máy IP65 với linh kiện công nghiệp, thay vì mua một sản phẩm đã niêm kín của người khác.
Chúng tôi làm theo lô nhỏ trong môi trường do chính chúng tôi kiểm soát. Đó cũng là điều làm cho việc chứng nhận khả thi ở quy mô này: chứng nhận CE được dự kiến vào giữa năm 2027. Và đó là điều giữ cho giá thành thấp, nên bạn có được một cảm biến công nghiệp mà không phải trả cái giá thường đi kèm với nó.
Hiệu chuẩn diễn ra trên nền tảng, không nằm trong vệ tinh
Một số đọc đất hoặc độ ướt ở dạng thô chỉ là một con số từ đầu vào tương tự, và mức nào tính là khô, mức nào tính là ướt thì khác nhau theo từng đầu đo, từng loại đất và từng vệ tinh. Vì vậy vệ tinh gửi giá trị thô và FairGrow lo phần quy đổi.
Bạn đặt hai điểm: cảm biến đọc ra bao nhiêu khi khô và bao nhiêu khi ướt. Từ đó máy chủ tính ra phần trăm, và nếu sau này bạn tinh chỉnh lại hiệu chuẩn thì nó áp cho toàn bộ lịch sử của bạn, không chỉ cho các số đọc mới. Có thêm một độ lệch nhỏ riêng cho cảm biến nằm hơi cao hoặc hơi thấp, nên bạn chỉnh được một cái mà không phải động tới hai điểm kia.
Cập nhật một bộ ghi dữ liệu đang ở ngoài ruộng
Firmware đi qua đường vô tuyến, với một giới hạn mà chúng tôi muốn nói ra hơn là che đi.
Cách hoạt động
- Cổng chuyển tiếp lệnh cập nhật kèm một địa chỉ URL.
- Vệ tinh nạp bản ảnh trực tiếp từ HTTP vào phân vùng ứng dụng đang để trống.
- Không thẻ SD, không hệ thống tệp, không dây cáp, không phải ra tận nơi.
- Việc cập nhật chạy từ vòng lặp chính, không bao giờ từ callback vô tuyến, và mọi lỗi đều khiến bộ ghi dữ liệu khởi động lại với firmware giữ nguyên.
Một giới hạn nói thẳng
- Vệ tinh không có đường lên để tự xác nhận, nên khác với một cổng, nó không có thời hạn nào tự lùi một bản ảnh lỗi về.
- Vì vậy mọi bản dựng cho vệ tinh đều được thử trên phần cứng thật trước khi vào thư viện.
Những gì đang tới
Chúng tôi nêu ở đây để bạn lên kế hoạch được, và chỉ ghi thời điểm ở những chỗ chúng tôi sẵn sàng chịu trách nhiệm.
PAR
Một cảm biến đo bức xạ quang hợp hữu hiệu, phần ánh sáng mà cây thực sự dùng. Chúng tôi cố ý làm nó thành cảm biến riêng, tách khỏi vệ tinh ánh sáng, vì lux và PAR là hai đại lượng khác nhau và cũng được xếp loại khác nhau về hải quan lẫn chứng nhận.
Độ ướt lá bằng hồng ngoại
Chúng tôi đang phát triển một cảm biến độ ướt lá dựng trên nhiệt kế hồng ngoại MLX90614. Thay vì một tấm phải tự ướt, nó đọc nhiệt độ của lá và so với không khí, chính là nơi hiện tượng đọng nước xuất hiện trước tiên. Chứng nhận CE cho cảm biến này được dự kiến vào giữa năm 2027.
LoRaWAN cho khoảng cách xa hơn
ESP-NOW đi được khá xa khi trống trải, nhưng không phải tới mọi nơi. Với những khoảng cách nó không tới được, các bộ ghi dữ liệu LoRaWAN đang nằm trong lộ trình của chúng tôi, cùng với hỗ trợ cho những cảm biến đã dùng giao thức đó. LoRaWAN là một chuẩn mở trên băng 868 MHz, nên ở đó bạn cũng không phải mua của chúng tôi.
Zigbee hay ESP-NOW
Phần lớn người trồng dùng cả hai, và mọi thứ đổ về cùng một bảng điều khiển.
Hãy chọn Zigbee khi
- Cảm biến nằm gần nhà, nhà kính hoặc cổng của bạn.
- Bạn muốn mua phần cứng có sẵn, xem cảm biến chuẩn không bị khóa nhà cung cấp.
- Một mạng lưới thiết bị ở giữa có thể giữ cho tín hiệu đi tiếp.
- Bạn muốn dùng bộ điều phối của riêng bạn.
Hãy chọn ESP-NOW khi
- Không có ổ điện và không có điểm truy cập.
- Thửa đất nằm ngoài mạng lưới Zigbee.
- Bạn muốn đóng ngắt một máy bơm ngoài ruộng.
- Bạn muốn có mã nguồn của thiết bị mình đang chạy.
Bao gồm mã nguồn cảm biến ESP-NOW
Chúng tôi đầu tư vào firmware tốt hơn mỗi tuần, và mã nguồn các cảm biến ESP-NOW của chúng tôi đi kèm, không mất thêm chi phí. Không bị khóa nhà cung cấp: cảm biến của bạn là loại chuẩn và dữ liệu vẫn thuộc về bạn. Không phải một tệp nhị phân dán nhãn, mà là chính bản sketch, theo giấy phép MIT, để bạn đọc được cảm biến của mình làm gì trước khi giao cho nó một quyết định.
Những câu chúng tôi thường được hỏi
Vệ tinh ESP-NOW là gì?
Một thiết bị đo nhỏ tự lo được cho mình, chạy bằng pin hoặc năng lượng mặt trời, không cần wifi và không cần thẻ SIM, phát số đọc của nó tới một cổng FairGrow rồi cổng chuyển tiếp lên bảng điều khiển của bạn.
Ruộng của tôi có cần wifi không?
Không. Chỉ cổng cần wifi. Các vệ tinh không bao giờ tham gia vào mạng, và cũng vì thế mà ngoài ruộng chẳng có gì phải thiết lập trên chúng.
Nó đi được bao xa?
Xa hơn Zigbee khi trống trải, và các vệ tinh chuyển tiếp được cho nhau, nên nhiều cái cùng nhau sẽ phủ một vùng rộng hơn. Tường, tán cây dày và kim loại đều làm mất tầm, nên hãy coi mọi con số bạn đọc được ở đâu đó chỉ là điểm khởi đầu và tự đo tình huống của mình. Hãy hỏi qua hỗ trợ nếu bạn muốn được giúp lên phương án bố trí.
Vì sao số đọc của tôi không về?
Nguyên nhân thường gặp nhất là lệch kênh giữa cổng và các vệ tinh. Hãy xem thẻ thiết bị: nó nêu kênh tìm thấy và kênh mong đợi, và thường thì đó là toàn bộ câu chuyện.
Tôi dùng cảm biến của mình được không?
Được, trong phạm vi một vệ tinh hỗ trợ, và bạn nhận được mã nguồn của các cảm biến ESP-NOW nên bạn thấy chỗ cần thêm vào. Một kênh mà vệ tinh không nhận ra sẽ về dưới dạng số đọc chung chứ không bị bỏ, nên bạn giữ được dữ liệu trong lúc chờ cái tên theo sau.
Vệ tinh có đo độ ướt lá không?
Có, như một loại số đọc riêng kể từ cảm biến độ ướt lá, và bạn treo được một cảnh báo hoặc một tự động hóa lên nó. Một phiên bản hồng ngoại dựng trên MLX90614 đang được phát triển, với chứng nhận dự kiến vào giữa năm 2027.
Tôi tự cập nhật một vệ tinh được không?
Qua đường vô tuyến thì được. Cổng chuyển lệnh xuống và bộ ghi dữ liệu tự lấy bản ảnh, nên một cảm biến đặt ngoài đồng không bao giờ cần đến dây cáp.
Đo ở nơi không có ổ điện
Hãy kể cho chúng tôi thửa đất của bạn ra sao và bạn muốn biết gì từ nó. Chúng tôi sẽ nói thiết bị nào phù hợp và thiết bị nào không.