Sensores

Nesta página você liga dois sensores e fornece os seus dados ao portal. Primeiro SHT31 (clima do armário), depois termistor (temperatura do aquecedor). Este é o passo "obtive dados" antes de adicionar lógica de controlo.

O princípio de trabalho com o núcleo é simples: o seu código em loop() escreve leituras frescas em campos s_link.telemetry.*, e a fachada publica-os na nuvem a cada telemetryPeriodMs da Config. Não é necessário publicar manualmente.

Campos de telemetria

Para o nosso armário usamos três campos (índice [0] - primeira e única câmara):

Campo	O que armazena	Flag em Config
s_link.telemetry.airTempC[0]	temperatura do ar, °C	hasAirTemp
s_link.telemetry.airHumidityPct[0]	humidade do ar, %	hasAirHumidity
s_link.telemetry.heaterTempC[0]	temperatura do aquecedor, °C	hasHeaterTemp

Estas três flags activam-se aqui mesmo, no Config (veja a listagem completa no fim do capítulo). A flag diz ao portal e à aplicação que o dispositivo tem tal sensor: sem ela a célula não aparece no cartão.

Regra: o código do sensor não deve bloquear loop()

A fachada idryer-core serve Wi-Fi e MQTT no mesmo loop(). Portanto, ao ler sensores não pode chamar delay() - uma pausa quebra a sessão de rede. O sensor é pesquisado por um temporizador, e o valor pronto é apenas lido. Os drivers prontos do ecossistema já são construídos assim.

Passo 1. SHT31: clima do armário

Não é necessário escrever driver SHT31 do zero - a classe pronta Sht31ClimateSensor está no exemplo deste capítulo, example/09-cabinet. Usa a biblioteca robtillaart/SHT31 e lê o sensor sem bloqueio.

1. Adicione a biblioteca SHT31 a lib_deps do seu platformio.ini:

   lib_deps =
       robtillaart/SHT31 @ ^0.5.0
   

2. Copie para a sua pasta src/ quatro ficheiros do driver:

   git clone https://github.com/pavluchenkor/Build-Your-Own-iDryer.git ~/byo-idryer
   cp ~/byo-idryer/example/09-cabinet/src/{Sht31ClimateSensor.h,Sht31ClimateSensor.cpp,IClimateSensor.h,sensor_reading.h} src/
   

3. Ligue o sensor por I2C (veja Esquema de ligação) e leia-o em src/main.cpp:

#include <Wire.h>
#include <iDryer.h>
#include "Sht31ClimateSensor.h"

static Sht31ClimateSensor s_climate(&Wire);
static bool               s_climateOk = false;

void setup() {
    Serial.begin(115200);
    Wire.begin(8, 9);                 // SDA, SCL — pinos da sua placa
    s_climateOk = s_climate.begin();  // encontra automaticamente 0x44 ou 0x45
    s_link.begin();
    // Dispositivo desassociado no portal: apagar o segredo e aguardar nova vinculação.
    s_link.onCommand("revoke", [](JsonObjectConst) { s_link.handleRevoke(); });
}

void loop() {
    s_link.loop();

    if (s_climateOk) {
        s_climate.tick(millis());
        SensorReading r = s_climate.get();
        if (r.ok) {
            s_link.telemetry.airTempC[0]       = r.temperature;
            s_link.telemetry.airHumidityPct[0] = r.humidity;
        }
    }
}

O driver entrega um instantâneo das leituras pela estrutura SensorReading de sensor_reading.h:

struct SensorReading {
    float    temperature = NAN;   // °C, NAN se não há valor
    float    humidity    = NAN;   // % RH, NAN se não há valor
    float    pressure    = NAN;   // hPa, para sensores futuros
    uint32_t ts_ms       = 0;     // millis() no momento da leitura
    bool     ok          = false; // true, se temperatura e humidade são válidas
    int      err         = 0;     // código de erro, 0 - sem erro
};

Após o firmware no portal aparecerão temperatura e humidade do armário - essa é a primeira retroacção do dispositivo.

Passo 2. Termistor: temperatura do aquecedor

Não tenho uma classe de termistor pronta para ESP32, portanto escrevemos directamente em src/main.cpp. O termistor está ligado a um pino ADC através de um divisor de tensão (veja Esquema de ligação): o controlador mede a tensão no ponto médio, calcula a resistência do termistor e depois a temperatura.

#include <math.h>

static const int   THERM_PIN  = 2;         // pino ADC
static const float SERIES_R   = 4700.0f;   // resistor divisor, Ω
static const float NOMINAL_R  = 100000.0f; // resistência do termistor a 25 °C, Ω
static const float NOMINAL_T  = 25.0f;     // °C
static const float BETA       = 3950.0f;   // coeficiente B da folha técnica do termistor

// Retorna temperatura do aquecedor em °C.
static float readHeaterTempC() {
    int   raw = analogRead(THERM_PIN);          // 0..4095 em ESP32
    float v   = (float)raw / 4095.0f;           // fracção da escala completa
    float r   = SERIES_R * (1.0f - v) / v;      // resistência do termistor, Ω
    // Equação de Steinhart-Hart na forma do parâmetro B - veja a Wikipédia:
    // https://en.wikipedia.org/wiki/Steinhart%E2%80%93Hart_equation
    float tK  = 1.0f / (1.0f / (NOMINAL_T + 273.15f) + logf(r / NOMINAL_R) / BETA);
    return tK - 273.15f;
}

Em loop() escreva o resultado na telemetria junto da leitura SHT31:

s_link.telemetry.heaterTempC[0] = readHeaterTempC();

Esta é leitura simplificada - ajuste os parâmetros para o seu termistor

As constantes NOMINAL_R e BETA dependem do termistor específico - pegue-as na sua folha técnica (termistor caseiro comum - Generic 3950, 100 kΩ). A fórmula divisor corresponde ao esquema de Esquema de ligação: termistor para 3,3V, resistor para GND. Com outro encaminhamento a fórmula muda. ADC em ESP32 é não-linear, portanto para medições precisas as leituras são calibradas - nos controladores iDryer em série para isso usa-se tabela de termistor (biblioteca Thermistor).

Verificação de termistor com multímetro - Verificação de termistor.

Passo 3. Sem sensores à mão? Modo demo

Dá para percorrer o caminho até ao cartão sem hardware: as leituras são calculadas por um modelo do armário. Copie o ficheiro demo_sensors.h do mesmo exemplo:

cp ~/byo-idryer/example/09-cabinet/src/demo_sensors.h src/

e acrescente ao platformio.ini a flag de construção:

build_flags =
    -DDEMO_SENSORS=1

Ambos os ramos ficam escondidos atrás de uma única função, e o loop() não sabe de onde vieram os valores:

static void readSensors() {
#ifdef DEMO_SENSORS
    demoSensors(s_link.telemetry);
#else
    // leitura de SHT31 e do termistor - como acima
#endif
}

O modelo comporta-se como um armário de verdade: o ambiente oscila lentamente em torno de 24 °C, o aquecedor ligado aquece o ar, desligado deixa arrefecer, no aquecimento a humidade cai. A potência de aquecimento o modelo lê da telemetria, por isso a lógica do capítulo Controlo de aquecimento vê a resposta e a histerese funciona. As capturas de ecrã desta secção foram feitas exactamente assim.

Para o dispositivo em funcionamento a flag não se usa: nesse caso é compilado o ramo com os sensores de verdade.

Completo src/main.cpp após este capítulo

Abaixo está o ficheiro inteiro. Novas linhas em relação ao capítulo anterior são marcadas // ← capítulo 5; o resto não mudou.

O que era — src/main.cpp após o capítulo 4

#include <iDryer.h>

static const iDryer::Config CFG = {
    .deviceType        = iDryer::DeviceType::Unknown,   // dispositivo próprio: o cartão é construído pelo manifesto
    .unitsCount        = 1,
    .telemetryPeriodMs = 5000,
    .statusPeriodMs    = 10000,
    .hardwareVersion   = "1.0",
    .firmwareVersion   = "0.1.0",
    .model             = "DIY Storage Cabinet",
};
static iDryer::Link s_link(CFG);

void setup() {
    Serial.begin(115200);
    s_link.begin();
    // Dispositivo desassociado no portal: apagar o segredo e aguardar nova vinculação.
    s_link.onCommand("revoke", [](JsonObjectConst) { s_link.handleRevoke(); });
}

void loop() {
    s_link.loop();
}

#include <iDryer.h>
#include <Wire.h>                  // ← capítulo 5
#include <math.h>                  // ← capítulo 5
#include "Sht31ClimateSensor.h"    // ← capítulo 5
#include "demo_sensors.h"    // ← capítulo 5: leituras sem sensores (-DDEMO_SENSORS=1)

static const iDryer::Config CFG = {
    .deviceType        = iDryer::DeviceType::Unknown,   // dispositivo próprio: o cartão é construído pelo manifesto
    .unitsCount        = 1,
    .hasAirTemp        = true,     // ← capítulo 5
    .hasAirHumidity    = true,     // ← capítulo 5
    .hasHeaterTemp     = true,  // ← capítulo 5
    .telemetryPeriodMs = 5000,
    .statusPeriodMs    = 10000,
    .hardwareVersion   = "1.0",
    .firmwareVersion   = "0.1.0",
    .model             = "DIY Storage Cabinet",
};
static iDryer::Link s_link(CFG);

// ← capítulo 5: sensor de clima SHT31
static Sht31ClimateSensor s_climate(&Wire);
static bool               s_climateOk = false;

// ← capítulo 5: termistor do aquecedor
static const int   THERM_PIN  = 2;
static const float SERIES_R   = 4700.0f;
static const float NOMINAL_R  = 100000.0f;
static const float NOMINAL_T  = 25.0f;
static const float BETA       = 3950.0f;

static float readHeaterTempC() {
    int   raw = analogRead(THERM_PIN);
    float v   = (float)raw / 4095.0f;
    float r   = SERIES_R * (1.0f - v) / v;
    float tK  = 1.0f / (1.0f / (NOMINAL_T + 273.15f) + logf(r / NOMINAL_R) / BETA);
    return tK - 273.15f;
}

// ← capítulo 5: sensores ou, com -DDEMO_SENSORS=1, modelo do armário
static void readSensors() {
#ifdef DEMO_SENSORS
    demoSensors(s_link.telemetry);
#else
    if (s_climateOk) {
        s_climate.tick(millis());
        SensorReading r = s_climate.get();
        if (r.ok) {
            s_link.telemetry.airTempC[0]       = r.temperature;
            s_link.telemetry.airHumidityPct[0] = r.humidity;
        }
    }
    s_link.telemetry.heaterTempC[0] = readHeaterTempC();
#endif
}

void setup() {
    Serial.begin(115200);
    Wire.begin(8, 9);                 // ← capítulo 5  (SDA, SCL — pinos da sua placa)
    s_climateOk = s_climate.begin();  // ← capítulo 5
    s_link.begin();
    // Dispositivo desassociado no portal: apagar o segredo e aguardar nova vinculação.
    s_link.onCommand("revoke", [](JsonObjectConst) { s_link.handleRevoke(); });
}

void loop() {
    s_link.loop();

    readSensors();   // ← capítulo 5
}

Verificação de resultado

Leituras no cartão e gráfico de telemetria. A temperatura do aquecedor vai numa linha separada do gráfico. O menu no fundo da página ainda está vazio - dele trata o capítulo seguinte.

Após este passo três valores devem ser exibidos no portal:

• temperatura do ar no armário;
• humidade no armário;
• temperatura do aquecedor.

Se as leituras "flutuam" ou são claramente falsas:

• verifique terra comum e encaminhamento (interferência de fios de potência) - Erros de fiação;
• verifique valor nominal do resistor divisor e tipo de termistor;
• certifique-se de que SHT31 responde por I2C (endereço correcto e linhas).

Diagnóstico "o sensor mostra disparates" - Verificação de termistor e Erros típicos.

O que vem a seguir

Tem dados dos sensores. Agora descreveremos as configurações do dispositivo (temperatura-alvo, histerese) em Menu de YAML, para que possam ser alteradas do portal e armazenadas em memória.