Questo circuito è stato progettato come strumento didattico per costruire reti di sensori senza fili (WSN: Wireless sensor network). Esso può ospitare una serie di sensori per la misura di parametri ambientali (temperatura, luce, pressione, umidità, VOC, CO2), un modulo a radiofrequenza, una batteria al litio ed un processore. Il tutto ad un prezzo di pochi euro nella versione base, una dimensione di 5 x 5 x 3 cm ed un'autonomia di anni.
A fondo pagina è disponibile un file contenente lo schema elettrico ed il PCB, in formato KiCad ed il codice per effettuare un test funzionale.
Lo schema è relativamente semplice:
Il circuito è pensato per essere alimentato con una batteria CR2032. Il test preliminare per valutare la durata della batteria, effettuato con soli due dispositivi, ha permesso di raccogliere oltre cinque milioni di misure di temperatura nell'arco di un paio di mesi di funzionamento, stimando come raggiungibile e superabile l'obiettivo minimo di un anno di autonomia.
Il connettore J1 è pensato per alimentare il circuito con due batterie al litio o alcaline tipo AA oppure AAA, per aumentare ulteriormente l'autonomia. Questo connettore è da utilizzare anche per la misura diretta dell'assorbimento di corrente, al fine di valutare le soluzioni hardware e software più vantaggiose da questo punto di vista.
Se è richiesta la tensione di 5 V e/o un elevato assorbimento di corrente, è possibile collegare un alimentatore USB esterno; tale possibilità è stata inserita per poter utilizzare per esempio i sensori di CO2 tipo MH-Z14 oppure MH-Z19. Se non serve, possono essere omessi i connettori P4 e P6, l'integrato U2 ed il condensatore C1.
A fondo pagina è fornito un software dimostrativo, utile per il collaudo. Il circuito di riferimento richiede la presenza del LM75A ed ovviamente del nRF24L01+. Tale codice non è idoneo ad un uso sul campo a causa dell'eccessivo consumo energetico. In questa pagina è resa disponibile un esempio migliore da questo punto di vista
Il PIC-WL-Sen si comporta da trasmettitore: una volta al secondo misura la temperatura e la trasmette.
Il segnale è ricevuto da un Raspberry Pi dotato di un modulo nRF24L01+ identico a quello usato per il PIC; l'hardware utilizzato è una scheda RPi demo, ma il collegamento può essere realizzato anche con semplici fili (nota 1) :
Il software lo trovate a fondo pagina. Di seguito un esempio di quanto ricevuto dal Raspberry Pi; nell'ordine:
I componenti vanno saldati, al solito, partendo dai più bassi. In particolare se si intende usare LM75A, il regolatore di tensione oppure il connettore USB, meglio montarli per primi.
Il contenitore della batteria copre molte saldature per cui è necessario saldarlo per ultimo.
La serigrafia mostra quali componenti devono essere saldati sul lato superiore del circuito stampato e quali sul lato inferiore.
Questi dispositivi sono stati utilizzati in due sperimentazioni finalizzate alla diminuzione del consumo energetico ed al miglioramento del comfort delle persone:
I dati sono raccolti in un database InfluxDB accessibile da internet, ideale sia per osservare i dati in tempo reale (si è acceso il riscaldamento?) che per l'analisi delle impostazioni dei termostati. Di seguito un esempio dei dati raccolti, relativo ad una settimana invernale
La durata delle batterie è discussa in questa pagina.
Per realizzare questo circuito è necessario disporre dei seguenti file o documenti:
I file in formato gerber sono scaricabili dalla pagina https://www.seeedstudio.com/undefined-g-1024466, sito presso il quale è possibile anche ordinare al prezzo di costo il solo circuito stampato (circa 15 euro per 40 circuiti, incluse le spese di spedizione). Sentitevi comunque liberi di produrre il circuito stampato presso qualunque altra azienda
Data di creazione di questa pagina: giugno 2017
Ultima modifica: 1 giugno 2020
PIC-WL-Sen - Versione 1.1 - Settembre 2018
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