Arduino MKR FOX 1200 Sigfox Weerstation – Low-Power IoT-oplossing

Onderdelen en benodigdheden

Apps en online diensten

Over dit project

Inleiding: Arduino MKR Fox 1200 Sigfox Weerstation

Sigfox is een Frans bedrijf opgericht in 2009 dat draadloze netwerken bouwt om laag-energieobjecten te verbinden zoals elektriciteitsmeters, smartwatches en wasmachines, die continu aan moeten staan en kleine hoeveelheden data uitzenden.

Sigfox gebruikt een proprietairere technologie die communicatie mogelijk maakt via de Industrial, Scientific and Medical (ISM) radioband, die 868 MHz in Europa en 902 MHz in de VS gebruikt. Het gebruikt een ver-bereikend signaal dat vrij door vaste objecten heen gaat, „ultranarrowband” genoemd, en weinig energie verbruikt, wat „Low-power Wide-area network (LPWAN)” wordt genoemd. Het netwerk is gebaseerd op een een-hop ster-topologie en vereist een mobiele operator om het gegenereerde verkeer te dragen. Het signaal kan ook gemakkelijk grote gebieden bedekken en ondergrondse objecten bereiken.

In deze tutorial bouwen we een eenvoudig en zeer efficiënt Sigfox-gebaseerd weerstation.

Alle benodigde materialen:

• Arduino MKR Fox 1200
• DHT-11 (sensor shield of losse sensor)
• Optioneel: DHT-22 sensor (gebruikt dezelfde bibliotheek als DHT-11, maar is efficiënter)

Daarnaast nodig:

• Sigfox-ontwikkelaarsaccount
• ThingSpeak-account

Stap 1: Aan de slag met Arduino MKR Fox 1200

De eerste stap is de officiële pagina van Arduino MKR Fox 1200:

https://www.arduino.cc/en/Guide.MKRFox1200

Daarna moet je je Sigfox-bord registreren. Volg deze stappen:

SigFox Eerste Configuratie: https://www.arduino.cc/en/Tutorial/SigFoxFirstConf...

Deze procedure registreert je bord en verbindt het met het internetnetwerk.

https://backend.sigfox.com/activate

Als je deze stap niet volgt, kun je je bord niet verbinden met het ThingSpeak-dashboard of de Sigfox-backend.

Stap 2: Een nieuw account op ThingSpeak

Maak nu een nieuw account op ThingSpeak. Ga naar het ThingSpeak-platform: https://thingspeak.com/users/sign_up

Daarna kun je een nieuw kanaal aanmaken. Je kanaal kan nu data ontvangen van de Sigfox-backend. Hiervoor moet je de API-sleutel van je kanaal selecteren en toevoegen aan de URL in het Sigfox-backendsysteem. Ga naar de API-keys-pagina en schrijf je API-sleutels op je Sigfox-backendpagina. Zie de volgende stap.

Stap 3: De hardware en de schakeling

In dit project kun je de losse DHT-11-sensor of het DHT-11-shield gebruiken. Je kunt deze sensor op Amazon kopen. Er zijn de sensor shield of de losse sensor. Je kunt ook de DHT-22-sensor gebruiken. Deze sensor gebruikt dezelfde bibliotheek als de DHT-11, maar is efficiënter.

Als je de losse sensor gebruikt, moet je een 10 kOhm-weerstand tussen VCC en de datapin zetten. Als je het DHT-11-shield gebruikt, kun je de sensor direct op de Arduino-bord aansluiten. De schakeling is heel simpel. Je moet de 5V en GND aan de DHT-11 verbinden en de datapin aan de Arduino MKR Fox 1200 pin 1.

Probeer nu de DHT-bibliotheek te gebruiken. Gebruik de DHT-voorbeeldcode. Open de seriële monitor en lees de resultaten. Als alles werkt en je de waarden „Temp” en „Humi” kunt lezen, is alles OK en kun je doorgaan naar de volgende stap.

Stap 4: Het commando toevoegen aan de Sigfox-ontwikkelaarsportaal

Maak een nieuwe callback-opdracht op de SigFox-backendportaal: https://backend.sigfox.com

1. Klik op „Device type” en daarna op „Callbacks”.
2. Selecteer Type DATA en Uplink.
3. Selecteer Kanaal URL.
4. Voeg deze regel toe aan „Custom payload config”:
   status::uint:8 temp::int:16:little-endian t::int:16:little-endian h::int:16:little-endian
5. Selecteer „Use HTTP method” GET.
6. Voeg deze regel toe aan je Callback. Vervang ############# met je ThingSpeak API-sleutel:
   https://api.thingspeak.com/update?api_key=###############&field1={customData#temp}&field2={customData#t}&field3={customData#h}&field4={snr}

Stap 5: Alle code en software

Allereerst installeer de Sigfox-bibliotheek in je Arduino IDE. Dit is de Arduino-bibliotheken. Je kunt de officiële handleiding volgen om Arduino-bibliotheken toe te voegen: https://www.arduino.cc/en/Guide/Libraries

Installeer de Arduino Low Power-bibliotheken, Sigfox en DHT.

#include <ArduinoLowPower.h>
#include <Sigfox.h>
#include <DHT.h>

In de callback-data op de backend-pagina staan de variabelennamen van je Arduino-code. Zie in de code.

t = dht.readTemperature();
msg.t = convertoFloatToInt16(t, 60, -60);
h = dht.readHumidity();
msg.h = convertoFloatToUInt16(h, 110);
[...]
msg.moduleTemperature = convertoFloatToInt16(temperature, 60, -60);
[...]
SigFox.write((uint8_t*)&msg, 12);

De code vangt de temperatuur- en vochtigheidsdata op met de DHT-11-sensor en zet de data om naar „int”. Vervolgens worden de gegevens naar het ThingSpeak-platform gestuurd met het SigFox.write-commando.

Link naar de Arduino-code: https://github.com/masteruan/SigFoxThingSpeak

Upload de code en test het project.

Je kunt dit apparaat installeren met een batterij. Ik gebruik dit apparaat in een boot die geen wifi-verbinding heeft, omdat de data-overdracht via het Sigfox-netwerk verloopt.

Code

GitHub

Arduino MKR Fox 1000 en DHT-11 code: https://github.com/masteruan/SigFoxThingSpeak