7. díl - Senzory (teplota, vlhkost, pir) v chytrém domě

Následující návod vám nabídne rozšíření základní instalace OpenHAB o nepřeberné množství senzorů kompatibilních s deskami Arduino. Jako základ vám ukážeme použitelný kód pro sběr informací ze senzorů teploty a vlhkosti (DHT22,DS18B30) a pohybového senzoru (HC-SR501).

Co budeme potřebovat:

2. díl - OpenHAB na Raspberry Pi

Originál Arduino Mega s originál Ethernet 2 Shieldem (DIN držák)

KRONE svorky /DIN držák

Senzory kompatibilní s Arduinem (např. DHT22 - teplota, vlhkost, DS18B30 - teplota podlah, HC-SR501- pohybový senzor atp.)

Arduino je pro náš otevřený systém inteligentního domu kritickým prvkem. Díky velkému množství aplikací a kompatibilního hardware jsou možnosti rozšíření téměř neomezené. Navíc samotná deska a kompatibilní senzory jsou cenově bezkonkurenční. Konkrétně doporučujeme desku Arduino Mega s Ethernet shieldem. Je vybavena až 50 piny pro vstup/výstup a s Ethernet shieldem umí komunikaci v protokolu MQTT prostřednictvím LAN připojení.

Napájení a propojení

TIP: U senzorů DHT22 se někdy objeví nějaký zadrhel a přestanou posílat data. Musí dojít až k odpojení napájení. Řešíme to spíaným napajením jedné červené Krone svorky kde jsou pověšené všechny DHT senzory. U DS18B20 se podívejte na schéma zapojení zde.

Software

V následující části naleznete sketch a makefile pro Arduino se vzorovým kódem čidel DHT22 a HC-SR501 a DS18B30 na jednom Arduinu. Sketch je kus kódu, který je po uploadu na Arduino cyklicky opakován.

Ukázkový sketch

V tomto jednoduchém sketchi jsou použité knihovny SPI.h, Ethernet2.h, DHT.h, PubSubClient.h, OneWire.h, DallasTemperature.h.  V adresáři pro Arduino se musí nacházet Makefile (název souboru) s obsahem níže. Zde je uvedeno, jaké knihovny budeme načítat a kde jsou umístěny. Knihovny můžete vyhledat na internetu a stáhnout. Dále je v Makefile jednoznačná specifikace Arduina, já používám specifický název, jak se Arduino hlásí na cestě /dev/serial/by-id/usb-Arduinoxxxx  Jednoduše jděte v SSH na Raspberry do této složky a zkuste zapojit/odpojit dané Arduino a zaznamenejte si jaký název se zde objeví. Jmeno zařízení zkopírujte do Makefile níže. V sketchi jsou pak deklarované proměnné (piny), na kterých jsou připojeny jednotlivé relé desky a logika odposlechu MQTT pro akci, nějaký reconnect, atd.

Vzorový "Makefile"

ARDUINO_DIR = /usr/share/arduino
BOARD_TAG    = mega2560
ARDUINO_PORT = /dev/serial/by-id/usb-Arduino__www.arduino.cc__0042_85531303630351119291-if00 (nahraďte vlastním názvem)
USER_LIB_PATH = /usr/share/arduino/libraries
ARDUINO_LIBS = Ethernet2 SPI pubsubclient DHT OneWire DallasTemperature
include /usr/share/arduino/Arduino.mk

Vzorový sketch " Sensors.ino"

/*
 Arduino 4 (PA04)
 
  - connects to an MQTT server
  - publishes "hello world" to the topic "pihome"
  - subscribes to the specific topic pihome/xxx
  - collect and sends a values from PIR, DHT22 and DS18B20 sensors
  - multiple arduino's with same generic sketch can run parallel to each other
  - multiple arduino's need each to have a unique ip-addres, unique mac address and unique MQTT client-ID
  - tested on arduino-mega with W5100 ethernet shield
*/

//------------------------------------------------------------------------------

//MQTT
#include <PubSubClient.h>
#include <Ethernet2.h>

//DHT+DS18B20
#include <DHT.h>
#include <OneWire.h>
#include <DallasTemperature.h>

//Time variables
unsigned long time_now = 0;
unsigned long time_now1 = 0;

//Strings for MQTT
char buff_ST111[10];
char buff_ST121[10];
char buff_ST131[10];
char buff_ST141[10];
char buff_ST151[10];
char buff_ST152[10];
char buff_ST161[10];
char buff_ST201[10];
char buff_ST211[10];
char buff_ST221[10];
char buff_ST231[10];
char buff_ST241[10];

char buff_SH111[10];
char buff_SH121[10];
char buff_SH131[10];
char buff_SH141[10];
char buff_SH151[10];
char buff_SH152[10];
char buff_SH161[10];
char buff_SH201[10];
char buff_SH211[10];
char buff_SH221[10];
char buff_SH231[10];
char buff_SH241[10];



//Variables for floor temperatures
float SF111 =0;
float SF121 =0;
float SF131 =0;
float SF151 =0;
float SF152 =0;
float SF201 =0;
float SF211 =0;
float SF221 =0;
float SF231 =0;
float SF241 =0;

char buff_SF111[10];
char buff_SF121[10];
char buff_SF131[10];
char buff_SF151[10];
char buff_SF152[10];
char buff_SF201[10];
char buff_SF211[10];
char buff_SF221[10];
char buff_SF231[10];
char buff_SF241[10];


// No motion detected at start
int SP111 = 0;
int SP121 = 0;
int SP131 = 0;  
int SP141 = 0;     
int SP151 = 0;
int SP152 = 0;
int SP161 = 0;
int SP201 = 0;
int SP211 = 0;
int SP221 = 0;
int SP231 = 0;
int SP241 = 0;

//Last values for PIR
int lastSP111 = LOW;
int lastSP121 = LOW;
int lastSP131 = LOW;  
int lastSP141 = LOW;     
int lastSP151 = LOW;
int lastSP152 = LOW;
int lastSP161 = LOW;
int lastSP201 = LOW;
int lastSP211 = LOW;
int lastSP221 = LOW;
int lastSP231 = LOW;
int lastSP241 = LOW;

//OneWire (DS1820)
#define ONE_WIRE_BUS 9
OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS);
DallasTemperature sensors(&oneWire);
//**********Change this Dallas sensosrs MAC to your devices**********//
DeviceAddress mac_SF111   = { 0x28, 0xFF, 0x8D, 0xCB, 0x55, 0x16, 0x3, 0x28 };
DeviceAddress mac_SF121   = { 0x28, 0xFF, 0x8D, 0xCB, 0x55, 0x16, 0x3, 0x28 };
DeviceAddress mac_SF131   = { 0x28, 0xFF, 0x8D, 0xCB, 0x55, 0x16, 0x3, 0x28 };
DeviceAddress mac_SF151   = { 0x28, 0xFF, 0x8D, 0xCB, 0x55, 0x16, 0x3, 0x28 };
DeviceAddress mac_SF152   = { 0x28, 0xFF, 0x8D, 0xCB, 0x55, 0x16, 0x3, 0x28 };
DeviceAddress mac_SF201   = { 0x28, 0xFF, 0x8D, 0xCB, 0x55, 0x16, 0x3, 0x28 };
DeviceAddress mac_SF211   = { 0x28, 0xFF, 0x8D, 0xCB, 0x55, 0x16, 0x3, 0x28 };
DeviceAddress mac_SF221   = { 0x28, 0xFF, 0x8D, 0xCB, 0x55, 0x16, 0x3, 0x28 };
DeviceAddress mac_SF231   = { 0x28, 0xFF, 0x8D, 0xCB, 0x55, 0x16, 0x3, 0x28 };
DeviceAddress mac_SF241   = { 0x28, 0xFF, 0x8D, 0xCB, 0x55, 0x16, 0x3, 0x28 };

//DHT22
#define DHTP111 22
#define DHTP121 24  
#define DHTP131 26    
#define DHTP141 28
#define DHTP151 30
#define DHTP152 32  
#define DHTP161 34    
#define DHTP201 36
#define DHTP211 38
#define DHTP221 40  
#define DHTP231 42    
#define DHTP241 44

#define DHTTYPE DHT22    
     
DHT DHT111(DHTP111, DHTTYPE);
DHT DHT121(DHTP121, DHTTYPE);
DHT DHT131(DHTP131, DHTTYPE);
DHT DHT141(DHTP141, DHTTYPE);
DHT DHT151(DHTP151, DHTTYPE);
DHT DHT152(DHTP152, DHTTYPE);
DHT DHT161(DHTP161, DHTTYPE);
DHT DHT201(DHTP201, DHTTYPE);
DHT DHT211(DHTP211, DHTTYPE);
DHT DHT221(DHTP221, DHTTYPE);
DHT DHT231(DHTP231, DHTTYPE);
DHT DHT241(DHTP241, DHTTYPE);


//PIR's pins
int SP111P = 23;    
int SP121P = 25;    
int SP131P = 27;    
int SP141P = 29;    
int SP151P = 31;    
int SP152P = 33;    
int SP161P = 35;
int SP201P = 37;
int SP211P = 39;
int SP221P = 41;
int SP231P = 43;
int SP241P = 45;
 
// Arduino MAC address must be unique for every node in same network
// To make a new unique address change last letter
// Arduino 4
byte mac[]    = { 0xCC, 0xFA, 0x0B, 0xC4, 0x19, 0x01 };  

// Unique static IP address
IPAddress ip(10 ,0 ,0 ,174);

// IP Address of your MQTT broker (OpenHAB server)
byte server[] = { 10, 0, 0, 24 };

// Handle and convert incoming MQTT messages ----------------------------------------
void callback(char* topic, byte* payload, unsigned int length) {
  }   
    
// Initiate instances -----------------------------------
EthernetClient arduino4;
PubSubClient client(server, 1883, callback, arduino4);

void setup(){
   //Only for diagnostics when you need to read DS18B20 mac addresses
   //Serial.begin(115200);
       
       sensors.begin();      
       DHT111.begin();
       DHT121.begin();
       DHT131.begin();
       DHT141.begin();   
       DHT151.begin();
       DHT152.begin();
       DHT161.begin();
       DHT201.begin();   
       DHT211.begin();
       DHT221.begin();
       DHT231.begin();
       DHT241.begin();   
    
  // Setup ethernet connection to MQTT broker
  Ethernet.begin(mac, ip);
  if (client.connect("arduino4", "openhabian", "openhabian")) {
    client.publish("pihome", "Hello world - here Arduino PA04 with IP 10.0.0.174");
  }
     
  pinMode(SP111P, INPUT);
  pinMode(SP121P, INPUT);
  pinMode(SP131P, INPUT);
  pinMode(SP141P, INPUT);
  pinMode(SP151P, INPUT);
  pinMode(SP152P, INPUT);
  pinMode(SP161P, INPUT);
  pinMode(SP201P, INPUT);
  pinMode(SP211P, INPUT);
  pinMode(SP221P, INPUT);
  pinMode(SP231P, INPUT);
  pinMode(SP241P, INPUT);    
}


//-----------------------------------------------
long lastReconnectAttempt = 0;

boolean reconnect() {
  if (client.connect("arduino4", "openhabian", "openhabian")) {
    // Once connected, publish an announcement...
    client.publish("pihome","Arduino 4 - reconnected");
  }
  return client.connected();
}
//----------------------------------------------

void loop()
{
  if (!client.connected()) {
    long now = millis();
    if (now - lastReconnectAttempt > 5000) {
      lastReconnectAttempt = now;
      // Attempt to reconnect
      if (reconnect()) {
        lastReconnectAttempt = 0;
      }
    }
  } else {
    // Client connected

    client.loop();
}
//Only for diagnostics when you need to read DS18B20 mac addresses
//if(millis() >= time_now1 + 5000){
//   time_now1 += 5000;
//     //Print all physical addresses for oneWire to Serial port
//     byte i;
//     byte addr[8];
//     int id=0;     
//     
//     Serial.print("test");
//     
//     while(oneWire.search(addr))
//     {
//         Serial.print(id);
//         Serial.print(": ");
//       for( i = 0; i < 8; i++) {      
//         Serial.print(addr[i], HEX);
//         Serial.print(" ");
//         }    
//         Serial.println("");      
//       id++;   
//     }
//     oneWire.reset_search();
//     
//}  

// Collect sensor data every 30 sec
if(millis() >= time_now + 30000){
   time_now += 30000;
     
//============DHT Sensors - Temperature + Humidity============

    
    //DHT sensor - read temp, convert and send via MQTT  

      //Temperature
      float ST111 = DHT111.readTemperature();
      if ((ST111 >=-20) && (ST111<= 99)){
         dtostrf(ST111,3, 1, buff_ST111);
         client.publish("pihome/sensor/temp/st111", buff_ST111);
         }   
      float ST121 = DHT121.readTemperature();
      if ((ST121 >=-20) && (ST121<= 99)){
         dtostrf(ST121,3, 1, buff_ST121);
         client.publish("pihome/sensor/temp/st121", buff_ST121);
         }                 
      float ST131 = DHT131.readTemperature();
      if ((ST131 >=-20) && (ST131<= 99)){
         dtostrf(ST131,3, 1, buff_ST131);
         client.publish("pihome/sensor/temp/st131", buff_ST131);
         }      
      float ST141 = DHT141.readTemperature();
      if ((ST141 >=-20) && (ST141<= 99)){
         dtostrf(ST141,3, 1, buff_ST141);
         client.publish("pihome/sensor/temp/st141", buff_ST141);
         }
      float ST151 = DHT151.readTemperature();
      if ((ST151 >=-20) && (ST151<= 99)){
         dtostrf(ST151,3, 1, buff_ST151);
         client.publish("pihome/sensor/temp/st151", buff_ST151);
         }                 
      float ST161 = DHT161.readTemperature();
      if ((ST161 >=-20) && (ST161<= 99)){
         dtostrf(ST161,3, 1, buff_ST161);
         client.publish("pihome/sensor/temp/st161", buff_ST161);
         }  
      float ST201 = DHT201.readTemperature();
      if ((ST201 >=-20) && (ST201<= 99)){
         dtostrf(ST201,3, 1, buff_ST201);
         client.publish("pihome/sensor/temp/st201", buff_ST201);
         }
      float ST211 = DHT211.readTemperature();
      if ((ST211 >=-20) && (ST211<= 99)){
         dtostrf(ST211,3, 1, buff_ST211);
         client.publish("pihome/sensor/temp/st211", buff_ST211);
         }
      float ST221 = DHT221.readTemperature();
      if ((ST221 >=-20) && (ST221<= 99)){
         dtostrf(ST221,3, 1, buff_ST221);
         client.publish("pihome/sensor/temp/st221", buff_ST221);
         }
      float ST231 = DHT231.readTemperature();
      if ((ST231 >=-20) && (ST231<= 99)){
         dtostrf(ST231,3, 1, buff_ST231);
         client.publish("pihome/sensor/temp/st231", buff_ST231);
         }
      float ST241 = DHT241.readTemperature();
      if ((ST241 >=-20) && (ST241<= 99)){
         dtostrf(ST241,3, 1, buff_ST241);
         client.publish("pihome/sensor/temp/st241", buff_ST241);
         }                 
              
    
      //Humidity
      float SH111 = DHT111.readHumidity();
      if ((SH111 >=5) && (SH111<= 99)){
         dtostrf(SH111,3, 1, buff_SH111);
         client.publish("pihome/sensor/humidity/sh111", buff_SH111);
         }   
      float SH121 = DHT121.readHumidity();
      if ((SH121 >=5) && (SH121<= 99)){
         dtostrf(SH121,3, 1, buff_SH121);
         client.publish("pihome/sensor/humidity/sh121", buff_SH121);
         }   
      float SH131 = DHT131.readHumidity();
      if ((SH131 >=5) && (SH131<= 99)){
         dtostrf(SH131,3, 1, buff_SH131);
         client.publish("pihome/sensor/humidity/sh131", buff_SH131);
         }   
      float SH141 = DHT141.readHumidity();
      if ((SH141 >=5) && (SH141<= 99)){
         dtostrf(SH141,3, 1, buff_SH141);
         client.publish("pihome/sensor/humidity/sh141", buff_SH141);
         }   
      float SH151 = DHT151.readHumidity();
      if ((SH151 >=5) && (SH151<= 99)){
         dtostrf(SH151,3, 1, buff_SH151);
         client.publish("pihome/sensor/humidity/sh151", buff_SH151);
         }   
      float SH161 = DHT161.readHumidity();
      if ((SH161 >=5) && (SH161<= 99)){
         dtostrf(SH161,3, 1, buff_SH161);
         client.publish("pihome/sensor/humidity/sh161", buff_SH161);
         }   
      float SH201 = DHT201.readHumidity();
      if ((SH201 >=5) && (SH201<= 99)){
         dtostrf(SH201,3, 1, buff_SH201);
         client.publish("pihome/sensor/humidity/sh201", buff_SH201);
         }
      float SH211 = DHT211.readHumidity();
      if ((SH211 >=5) && (SH211<= 99)){
         dtostrf(SH211,3, 1, buff_SH211);
         client.publish("pihome/sensor/humidity/sh211", buff_SH211);
         }   
      float SH221 = DHT221.readHumidity();
      if ((SH221 >=5) && (SH221<= 99)){
         dtostrf(SH221,3, 1, buff_SH221);
         client.publish("pihome/sensor/humidity/sh221", buff_SH221);
         }   
      float SH231 = DHT231.readHumidity();
      if ((SH231 >=5) && (SH231<= 99)){
         dtostrf(SH231,3, 1, buff_SH231);
         client.publish("pihome/sensor/humidity/sh231", buff_SH231);
         }   
      float SH241 = DHT241.readHumidity();
      if ((SH241 >=5) && (SH241<= 99)){
         dtostrf(SH241,3, 1, buff_SH241);
         client.publish("pihome/sensor/humidity/sh241", buff_SH241);
         }                   
         
      
                  
//=============DS18B20 sensors temp waterproof==================
      
      sensors.requestTemperatures();
      SF111=sensors.getTempC(mac_SF111);
      SF121=sensors.getTempC(mac_SF121);
      SF131=sensors.getTempC(mac_SF131);
      SF151=sensors.getTempC(mac_SF151);
      SF152=sensors.getTempC(mac_SF152);
      SF201=sensors.getTempC(mac_SF201);
      SF211=sensors.getTempC(mac_SF211);
      SF221=sensors.getTempC(mac_SF221);
      SF231=sensors.getTempC(mac_SF231);
      SF241=sensors.getTempC(mac_SF241);
       
      if ((SF111 >=-10) && (SF111<= 150)){
      dtostrf(SF111,3, 1, buff_SF111);      
      client.publish("pihome/sensor/floortemp/sf111", buff_SF111);
      }
      if ((SF121 >=-10) && (SF121<= 150)){
      dtostrf(SF121,3, 1, buff_SF121);      
      client.publish("pihome/sensor/floortemp/sf121", buff_SF121);
      }
      if ((SF131 >=-10) && (SF131<= 150)){
      dtostrf(SF131,3, 1, buff_SF131);      
      client.publish("pihome/sensor/floortemp/sf131", buff_SF131);
      }
      if ((SF151 >=-10) && (SF151<= 150)){
      dtostrf(SF151,3, 1, buff_SF151);      
      client.publish("pihome/sensor/floortemp/sf151", buff_SF151);
      }
      if ((SF152 >=-10) && (SF152<= 150)){
      dtostrf(SF152,3, 1, buff_SF152);      
      client.publish("pihome/sensor/floortemp/sf152", buff_SF152);
      }
      if ((SF201 >=-10) && (SF201<= 150)){
      dtostrf(SF201,3, 1, buff_SF201);      
      client.publish("pihome/sensor/floortemp/sf201", buff_SF201);
      }
      if ((SF211 >=-10) && (SF211<= 150)){
      dtostrf(SF211,3, 1, buff_SF211);      
      client.publish("pihome/sensor/floortemp/sf211", buff_SF211);
      }
      if ((SF221 >=-10) && (SF221<= 150)){
      dtostrf(SF221,3, 1, buff_SF221);      
      client.publish("pihome/sensor/floortemp/sf221", buff_SF221);
      }
      if ((SF231 >=-10) && (SF231<= 150)){
      dtostrf(SF231,3, 1, buff_SF231);      
      client.publish("pihome/sensor/floortemp/sf231", buff_SF231);
      }
      if ((SF241 >=-10) && (SF241<= 150)){
      dtostrf(SF241,3, 1, buff_SF241);      
      client.publish("pihome/sensor/floortemp/sf241", buff_SF241);
      }
      
}      

//===========================PIR SENSORS====================================
  SP111 = digitalRead(SP111P);
  if (SP111 != lastSP111) {  
   if (SP111 == HIGH) {
    client.publish("pihome/sensor/pir","SP111on");           
   }
  }
  lastSP111 = SP111;
 
  SP121 = digitalRead(SP121P);
  if (SP121 != lastSP121) {  
   if (SP121 == HIGH) {
    client.publish("pihome/sensor/pir","SP121on");           
   }
  }
  lastSP121 = SP121;   
 
  SP131 = digitalRead(SP131P);
  if (SP131 != lastSP131) {  
   if (SP131 == HIGH) {
    client.publish("pihome/sensor/pir","SP131on");           
   }
  }
  lastSP131 = SP131;   
 
  SP141 = digitalRead(SP141P);
  if (SP141 != lastSP141) {  
   if (SP141 == HIGH) {
    client.publish("pihome/sensor/pir","SP141on");           
   }
  }
  lastSP141 = SP141;

  SP151 = digitalRead(SP151P);
  if (SP151 != lastSP151) {  
   if (SP151 == HIGH) {
    client.publish("pihome/sensor/pir","SP151on");           
   }
  }
  lastSP151 = SP151;
 
  SP152 = digitalRead(SP152P);
  if (SP152 != lastSP152) {  
   if (SP152 == HIGH) {
    client.publish("pihome/sensor/pir","SP152on");           
   }
  }
  lastSP152 = SP152;
 
  SP201 = digitalRead(SP201P);
  if (SP201 != lastSP201) {  
   if (SP201 == HIGH) {
    client.publish("pihome/sensor/pir","SP201on");           
   }
  }
  lastSP201 = SP201;   
 
  SP201 = digitalRead(SP201P);
  if (SP201 != lastSP201) {  
   if (SP201 == HIGH) {
    client.publish("pihome/sensor/pir","SP201on");           
   }
  }
  lastSP211 = SP211;
 
  SP211 = digitalRead(SP211P);
  if (SP211 != lastSP211) {  
   if (SP211 == HIGH) {
    client.publish("pihome/sensor/pir","SP211on");           
   }
  }
  lastSP211 = SP211;
 
  SP221 = digitalRead(SP221P);
  if (SP221 != lastSP221) {  
   if (SP221 == HIGH) {
    client.publish("pihome/sensor/pir","SP221on");           
   }
  }
  lastSP201 = SP201;
 
  SP231 = digitalRead(SP231P);
  if (SP231 != lastSP231) {  
   if (SP231 == HIGH) {
    client.publish("pihome/sensor/pir","SP231on");           
   }
  }
  lastSP231 = SP231;                       
 
  SP241 = digitalRead(SP241P);
  if (SP241 != lastSP241) {  
   if (SP241 == HIGH) {
    client.publish("pihome/sensor/pir","SP241on");           
   }
  }
  lastSP241 = SP241;    
   
delay(500);

 
}

// End of sketch ---------------------------------

OpenHAB

V OpenHAB by jste již měli dle tutoriálu mít items pro senzory připravené. A to stačí! Zkuste si v prohlížeči přejít na váš OpenHAB a podívat se na teploty a vlhkosti u jednotlivých pokojů. Po zapojení senzorů by se zde měli objevovat hodnoty.

Tip: Chcete-li mít možnost přizpusobovat chování PIR v aplikaci, přečtěte si článek v blogu Pokročilé nastavení PIR.