IoT a transformat dispozitivele simple în mașini inteligente, care pot comunica între ele și ne pot face viața mai ușoară. Odată cu creșterea IoT, nevoia de plăci de dezvoltare IoT mici și eficiente a devenit din ce în ce mai importantă. În aceste rânduri vor fi evidențiate unele dintre cele mai mici dispozitive IoT disponibile pe piață, care oferă capabilități remarcabile în ciuda dimensiunii lor. De asemenea, vor fi date exemple de aplicații IoT, implementate cu una dintre plăcile de dezvoltare IoT.
Plăcile de dezvoltare IoT sunt inima oricărui sistem IoT, iar dimensiunea lor mică le face ideale pentru utilizare în diferite aplicații. În plus, aceste plăci minuscule oferă o flexibilitate și o putere imense, permițând aplicații de la case inteligente până la automatizări industriale. Deci, să discutăm despre unele dintre cele mai mici plăci IoT care operează la ora actuală și să descoperim ce oferă ele.
Arduino Nano 33 IoT
Arduino Nano 33 IoT este o placă de dezvoltare mică, accesibilă, care măsoară doar 45 mm × 18 mm, combinând un microcontroler puternic, capabilități de comunicație wireless și diverși senzori. A fost creată pentru a oferi dezvoltatorilor o platformă ușor de utilizat pentru construirea de proiecte conectate la internet, de la aplicații simple de înregistrare a datelor până la sisteme IoT complexe.
Inima Arduino Nano 33 IoT este microcontrolerul SAMD21, bazat pe arhitectura ARM Cortex-M0+ pe 32-biți. Are o frecvență de ceas de aproximativ 48 MHz, 256 KB de memorie flash și 32 KB de SRAM, ceea ce îl face capabil să gestioneze sarcini complexe și să ruleze mai multe aplicații simultan. În plus, placa are un modul u-blox NINA-W10, care oferă conectivitate WiFi și Bluetooth, permițându-i să comunice cu alte gadget-uri prin internet sau o rețea locală.
Arduino Nano 33 IoT are, de asemenea, un IMU (unitate de măsurare inerțială) cu 6 axe, care include un giroscop și un accelerometru. Acest senzor permite plăcii să detecteze schimbările de orientare, înclinare și mișcare, făcându-l potrivit pentru aplicațiile care necesită urmărirea mișcării sau recunoașterea gesturilor. De asemenea, cipul cripto al plăcii oferă funcții de criptare și autentificare pentru a asigura o comunicare sigură. Această caracteristică este utilă în special pentru aplicațiile IoT care implică date sensibile sau necesită canale de comunicații sigure.
ESP32-SE2-Saola-1
ESP32-S2-Saola-1 este un modul ESP32 IoT puternic și accesibil, creat pentru dezvoltatorii și producătorii care au nevoie de conectivitate wireless pentru proiectele lor. Este construit în jurul sistemului pe cip (SoC) ESP32-S2, care combină caracteristicile ESP32 cu un procesor RISC-V de 32-biți cu consum energetic ultra-scăzut.
ESP32-S2-Saola-1 acceptă WiFi și USB OTG, facilitând conectarea la internet sau la alte dispozitive. De asemenea, are 43 de pini de intrare/ieșire de uz general (GPIO), care pot fi utilizați pentru diverse sarcini, inclusiv pentru comanda LED-urilor, citirea senzorilor și controlul motoarelor.
Pe lângă GPIO-urile sale, ESP32-S2-Saola-1 include convertoare analog-digitale (ADC) pe 12-biți, convertoare digital-analogice (DAC), senzori tactili și un senzor de temperatură. Este o platformă ideală pentru proiecte de construcție care necesită detectare și control precis.
ESP32-S2-Saola-1 este compact, măsurând doar 54 mm × 25 mm, ceea ce îl face potrivit pentru dispozitive mici și dispozitive portabile. Este, de asemenea, incredibil de accesibil, cu un preț mic, făcându-l accesibil producătorilor și dezvoltatorilor cu un buget redus.
Placă de dezvoltare IoT nRF9160 Feather
Placa de dezvoltare IoT nRF9160 Feather este o placă de dezvoltare versatilă și puternică, proiectată pentru a permite dezvoltatorilor să prototipeze și să construiască rapid aplicații IoT. Placa are încapsulat un sistem Nordic nRF9160, care acceptă conectivitate LTE-M, NB-IoT, GPS și BLE (Bluetooth de consum energetic redus).
Placa are un factor de formă compact, măsurând doar 51 mm × 23 mm, facilitând integrarea în proiecte cu spațiu limitat. Dispune de 19 GPIO-uri, ADC-uri, PWM-uri, UART-uri, SPI-uri și I2C-uri, oferind dezvoltatorilor diverse opțiuni pentru interfața cu alte dispozitive și senzori. În plus, placa include o memorie flash QSPI, care oferă spațiu de stocare suplimentar pentru date și program.
Placa de dezvoltare IoT nRF9160 Feather acceptă conectivitate LTE-M și NB-IoT. Acest lucru permite plăcii să se conecteze la rețelele celulare, făcând-o potrivită pentru aplicații care necesită comunicații pe distanță lungă sau în zone cu conectivitate WiFi sau Ethernet limitată. Placa acceptă, de asemenea, GPS, permițând dezvoltatorilor să adauge servicii bazate pe locație la aplicațiile lor.
Pycom GPy
Pycom GPy este o placă de dezvoltare compactă pentru IoT (Internet of Things). Este un dispozitiv puternic cu o gamă largă de capabilități de comunicație fără fir, ceea ce îl face ideal pentru diverse aplicații IoT. Placa măsoară 55 mm × 20 mm și are un sistem pe cip ESP32, un modem Sequans Monarch LTE-M/NB-IoT, un cip criptografic și un conector pentru baterie LiPo. Poate suporta o serie de protocoale wireless, inclusiv WiFi, Bluetooth, LoRa, Sigfox, LTE-M și NB-IoT.
Pycom GPy acceptă MicroPython, o implementare eficientă a limbajului de programare Python 3. MicroPython permite dezvoltatorilor să scrie programe pentru placă în Python, un limbaj care este atât puternic, cât și ușor de învățat. Acest lucru îl face un instrument bun pentru prototiparea și experimentarea cu aplicații IoT.
Pycom GPy are, de asemenea, un cip criptografic încorporat, care oferă securitate la nivel hardware pentru aplicațiile voastre. Această caracteristică este deosebit de importantă pentru dispozitivele IoT, care transmit, adesea, date sensibile și trebuie protejate de atacuri cibernetice. Cipul cripto oferă stocare securizată a cheilor, pornire securizată și criptare și decriptare accelerată de hardware.
Aplicații – ESP32 pentru proiecte IoT
Similar cu Arduino, ESP32 este o placă pentru prototipare. Acest lucru indică faptul că dispune de toate caracteristicile de care aveți nevoie pentru a vă dezvolta proiectele. ESP32 este grozav, dar nu înseamnă că este cea mai bună alegere pentru orice proiect. Dacă intenționați să profitați la maximum de acest microcontroler, este esențial să înțelegeți ce este, cum funcționează și ce îl face să iasă în evidență.
Tensilica Xtensa LX6 se află la baza cipului ESP32 ESP32-D0WDQ6, care poate atinge frecvența de aproximativ 240 MHz. Capsula compactă ESP32 oferă numeroase integrări la nivel înalt, inclusiv: comutatoare de antenă, gestionare RF, amplificator de putere, amplificator cu zgomot de fond minim, module electronice pentru controlul energiei electrice și filtrare.
În plus, are un consum redus de energie datorită sincronizării ceasului și diferitelor moduri de funcționare, care ajută la economisirea energiei. Deoarece cipul ESP32 are un curent de repaus sub 5μA, este ideal pentru proiectele care funcționează alimentate de la baterie și pentru aplicațiile IoT (Internet of Things).
Odată ce aveți de-a face cu Internetul lucrurilor, există mai multe ESP32-uri care permit diverse utilizări. Iată câteva funcții ESP32 care ajută în proiecte IoT și care v-ar putea fi de folos:
Networking: Procesorul dual-core și antena Wi-Fi ale modulului fac posibil ca dispozitivele încorporate să stabilească conexiuni de rețea cu routere și să partajeze date.
Procesare de date: Aceasta variază de la cele mai elementare calcule folosind un SDK sau RTOS non-OS, până la manipularea datelor de la mai mulți senzori digitali și analogici.
Conectivitate P2P: Utilizați rețeaua IoT P2P pentru a comunica direct prin diferite ESP-uri și alte gadget-uri.
Server Web: Accesați site-uri web dezvoltate în limbaje HTML sau limbaje de programare.
Configurare și număr pini: Pinout-ul ESP32 trebuie să fie disponibil pentru a-l utiliza corect.
Interfață serială USB și stabilizator de tensiune: Aceste două componente sunt disponibile pe aproape fiecare placă proiectată pentru dezvoltarea de software. Acești pini permit alimentarea și programarea să circule de la PC la placa de dezvoltare într-un singur pas.
Conector baterie: Alegeți plăci cu conectori de baterie încorporați dacă intenționați să experimentați soluții cu consum redus alimentate de la baterii.
Extra funcții: Camere, module LoRa, ecrane OLED și alte funcții disponibile pe diferite plăci ESP32.
Cipuri, module sau plăci de dezvoltare?
Cipul nu are alt nume decât ESP32. Producătorii și inventatorii de dispozitive electronice îl pot achiziționa în unul din cele trei formate, decizia finală fiind în funcție de specificul fiecărui caz:
Cip ESP32: Espressif produce acest cip de bază. Este neecranat și necesită lipire înainte de a-l putea folosi cu orice modul sau placă de circuit. Drept urmare, majoritatea producătorilor de dispozitive nu cumpără, pur și simplu, un cip, deoarece acest lucru ar complica procesul de fabricație.
Module ESP32: Aceste module care conțin cipul pot fi montate direct pe suprafață. În plus, FCC a pre-aprobat o versiune ecranată a cipului, astfel încât producătorii de echipamente de rețea fără fir nu trebuie să ia măsuri de precauție suplimentare în timpul procesului de fabricație pentru a se asigura că produsele lor sunt certificate Wi-Fi.
Plăci de dezvoltare ESP32: Acestea sunt plăci de dezvoltare MCU IoT (Internet of Things) cu module deja instalate cu cipul ESP32. Înainte de producția în masă, dispozitivele IoT sunt testate și prototipate de entuziaști, producători de dispozitive și dezvoltatori. Plăcile de dezvoltare ESP32 vin în diferite tipuri și modele pe care diverși furnizori le creează. Când selectați o placă de dezvoltare IoT ESP32 adecvată, țineți cont de următoarele specificații esențiale: pini GPIO; pini ADC; antene Wi-Fi; LED-uri; ecranare; memorie flash.
Exemple de proiecte IoT bazate pe ESP32
După cum se menționa mai sus, microcontrolerul ESP32 a devenit un element important în lumea IoT. Caracteristicile sale, inclusiv capabilități puternice de procesare, consum redus de energie și Wi-Fi și Bluetooth încorporate, îl transformă într-o platformă de bază pentru construirea de proiecte IoT. Ca urmare, posibilitățile proiectelor IoT bazate pe ESP32 sunt nelimitate, de la crearea de case inteligente, până la dezvoltarea de mașini inteligente pentru diferite industrii.
Imaginați-vă o lume în care aparatele voastre electrocasnice, sistemele de securitate și iluminatul pot fi controlate cu un buton de pe smartphone, sau în care mașinile din fabrică pot comunica și ajusta automat procesele de producție. Cu proiectele IoT bazate pe ESP32, această lume este la îndemână. În cele ce urmează vor fi oferite exemple de proiecte IoT bazate pe ESP32.
1. Aplicație ESP32 de colectare și înregistrare de date în Google Sheets cu Google Scripts
Acest proiect cu ESP32 de colectare și înregistrare de date în Google Sheets cu Google Scripts, folosește microcontrolerul ESP32 pentru a colecta date și a le înregistra într-o foaie de calcul Google Sheets folosind Google Scripts. Microcontrolerul ESP32 este un dispozitiv puternic și versatil care se poate conecta la internet și poate transmite date fără fir.
În acest proiect, se poate utiliza ESP32 pentru a colecta date de la senzori și dispozitive, cum ar fi temperatura, umiditatea și mișcarea. Apoi, datele pot fi procesate, iar rezultatele trimise într-o foaie de calcul Google Sheets, utilizând Google Scripts. Google Scripts este un limbaj de scripting care vă permite să automatizați sarcini în Foi de calcul Google, cum ar fi adăugarea de noi rânduri, formatarea datelor și trimiterea de e-mailuri.
ESP32 trebuie să stabilească o conexiune la rețea și să obțină autentificarea serverului Google pentru a înregistra date în Foi de calcul Google folosind Scripturi Google. Puteți utiliza mecanismul de autentificare Google OAuth 2.0 pentru a realiza acest lucru. După autentificare, ESP32 poate folosi API-ul Google Sheets pentru a trimite date către o anumită foaie sau set de celule.
2. Sistem de monitorizare a vremii bazat pe ESP32
Sistemul de monitorizare a vremii bazat pe ESP32 este un proiect care utilizează capabilitățile microcontrolerului ESP32 pentru a măsura și monitoriza diferiți parametri meteorologici, cum ar fi temperatura, umiditatea, presiunea aerului și precipitațiile. Sistemul are mai multe componente, inclusiv microcontrolerul ESP32, diverși senzori și un afișaj.
Microcontrolerul ESP32 este un dispozitiv puternic și versatil care oferă multe funcționalități pentru proiecte IoT. Are capabilități Wi-Fi și Bluetooth încorporate, ceea ce îl face ideal pentru aplicațiile de monitorizare de la distanță. În plus, ESP32 dispune de un mod cu consum redus de energie, care permite sistemului să funcționeze pentru o perioadă lungă de timp, fără înlocuiri frecvente a bateriei. Sistemul folosește diverși senzori, cum ar fi senzorul de temperatură și umiditate DHT11, senzorul de presiune barometrică BMP180 și senzorul de picături de ploaie, pentru a monitoriza vremea.
Senzorul DHT11 măsoară temperatura și umiditatea, în timp ce senzorul BMP180 măsoară presiunea aerului. Pe de altă parte, senzorul de picături de ploaie detectează precipitațiile prin măsurarea rezistenței dintre două plăci conductoare. Sistemul afișează parametrii meteo măsurați pe un afișaj OLED, oferind utilizatorului date în timp real. Utilizatorul poate accesa datele de la distanță printr-o interfață web găzduită pe microcontrolerul ESP32.
3. Server WebSocket cu ESP32 și Arduino IDE
Acest proiect, WebSocket Server cu ESP32 și Arduino IDE, implică configurarea unui server WebSocket pe un microcontroler ESP32 folosind Arduino IDE. Protocolul WebSocket este un protocol de comunicare standard care permite comunicarea bidirecțională în timp real între un client și un server. ESP32 este un microcontroler puternic cu caracteristici Wi-Fi și Bluetooth încorporate, ceea ce îl face o platformă ideală pentru implementarea unui server WebSocket.
ESP32 este programat folosind Arduino IDE ca server WebSocket. Serverul poate primi și trimite mesaje către clienții care se conectează la acesta, permițând comunicarea în timp real între dispozitive. Arduino IDE oferă o bibliotecă pentru implementarea serverelor WebSocket, facilitând configurarea serverului și gestionarea mesajelor primite.
Odată ce serverul WebSocket este configurat pe ESP32, clienții se pot conecta la acesta folosind orice client compatibil WebSocket, cum ar fi un browser web sau o aplicație mobilă. Serverul poate trimite și primi mesaje către și de la clienți, permițând schimbul de date în timp real.
4. Aplicație software pentru ESP32 – Controlul pinilor GPIO prin chat Telegram
Acest proiect implică construirea unei aplicații software (bot) cu Telegram pentru a controla pinii GPIO pe un microcontroler ESP32. Telegram este o aplicație de mesagerie populară care oferă un API pentru construirea de roboți ce pot interacționa cu utilizatorii.
În acest exemplu de proiect, ESP32 este programat să se conecteze la API-ul Telegram și să acționeze ca un bot Telegram. Botul poate primi comenzi de la utilizatori prin chat Telegram și poate controla pinii GPIO pe ESP32. De exemplu, utilizatorul poate trimite un mesaj botului pentru a porni un LED conectat la un pin GPIO pe ESP32.
ESP32 este programat folosind Arduino IDE și biblioteca de bot Telegram, care oferă o interfață ușor de utilizat pentru construirea de roboți Telegram. Pinii GPIO de pe ESP32 sunt controlați folosind biblioteca Arduino GPIO, care permite intrarea și ieșirea digitală și analogică.
Odată ce botul Telegram este configurat pe ESP32, utilizatorii se pot conecta la acesta prin Telegram și pot trimite comenzi pentru a controla pinii GPIO. Oferă o interfață convenabilă și ușor de utilizat pentru controlul dispozitivelor IoT, deoarece utilizatorii le pot controla printr-o aplicație de mesagerie familiară.
5. Sistem IoT bazat pe ESP32 pentru monitorizarea umezelii în sol
Acest proiect presupune construirea unui sistem de monitorizare a umidității solului bazat pe IoT folosind microcontrolerul ESP32. Conform proiectului exemplificat, ESP32 este programat să citească nivelul de umiditate a solului utilizând un senzor de umiditate și să transmită datele către o platformă cloud folosind Wi-Fi. Platforma cloud poate stoca și analiza apoi datele, oferind informații despre nivelurile de umiditate ale solului. Senzorul de umiditate a solului este conectat la ESP32 folosind pini de intrare analogi. ESP32 este programat folosind Arduino IDE pentru a citi intrarea analogică și a o converti într-o valoare digitală. ESP32 se conectează apoi la platforma cloud folosind Wi-Fi și transmite datele către platforma cloud.
Platforma cloud poate implica diverse servicii, cum ar fi AWS IoT, Google Cloud sau Azure. În plus, puteți vedea datele cu diferite instrumente, cum ar fi grafice sau tablouri de bord, oferind informații în timp real despre nivelurile de umiditate din sol.
Concluzie pentru exemplele de proiecte: Proiectele IoT bazate pe ESP32 au deschis o lume de posibilități atât pentru dezvoltatori, cât și pentru entuziaști. Cu capabilități impresionante, cum ar fi conectivitate Bluetooth și Wi-Fi, consum redus de energie și un mediu de programare ușor de utilizat, ESP32 a devenit popular pentru multe aplicații IoT. În plus, ESP32 și-a demonstrat versatilitatea și potențialul de a crea soluții inovatoare, de la case inteligente până la dispozitive portabile, de la monitorizarea mediului până la robotică.
În ciuda dimensiunilor lor, cele mai mici plăci de dezvoltare IoT disponibile pe piață oferă capabilități remarcabile. Aceste plăci mici, dar puternice, sunt ideale pentru construirea multor proiecte IoT și pot fi utilizate în diverse industrii. De la case inteligente la automatizare industrială, dimensiunile mici ale acestor plăci le fac versatile și ideale pentru diverse aplicații.
Pe măsură ce tehnologia evoluează, cererea pentru plăci de dezvoltare IoT mai mici și mai puternice va continua să crească. Odată cu creșterea IoT, potențialul acestor plăci mici este, practic, uriaș. Indiferent dacă sunteți un pasionat sau un profesionist, aceste plăci de dezvoltare IoT mici vă pot ajuta să creați dispozitive inovatoare și inteligente care pot fi conectate la internet și pot comunica între ele. Pentru gamele complete de produse vă invităm să accesați ro.rsdelivers.com.
Autor: Bogdan Grămescu
Aurocon Compec – https://www.compec.ro
