초코볼의 inside Tech

Arduino 를 통해 센서값을 확인 할 때, Arduino IDE 의 Serial Monitor 를 사용하게 되면 PC 를 계속 켜놔야 합니다.

PC 를 리부팅 하거나 다른 용도로 사용하게 되면, 측정을 중단해야 하므로 적절한 활용 방법이 아닙니다.

1. ThingSpeak

이런 불편을 없애려면 cloud 시스템에 internet 을 통해 올리면 됩니다.

그렇지만, 이걸 혼자서 하려면 다음과 같은 작업들이 필요합니다.

- 서버 설치

- OS 설치

- Apache 등 HTTP 서버 어플 설치

- DB 설치 및 설정

- API 설정

- 인터넷 설정

- 보안 설정

- 등등

유지 보수까지 생각하면 끝이 없는 작업입니다.

IoT 하나 하려다가 힘 다 빠지겠습니다. 그래서 나온 cloud 형 서비스가 몇 가지 있습니다.

* ThingSpeak for IoT Projects

- https://thingspeak.com/

2. ThingSpeak 등록

사이트 가서 등록 고고.

개인 email 이면 됩니다.

비번도 등록하고.

대학 email account 를 가지고 있으면, 대학에서 보유한 Matlab 계정을 자동 연동하여 사용할 수 있습니다.

그렇게 되면, 대학교에서 구매한 Matlab 을 사용하게 되므로, 대학교 구매부서와 확인해 봐야 합니다. (무단 사용이 될 수 있슴)

아직 대학교 email account 도 가지고 있지만, 개인 account 를 사용했습니다.

계정 등록이 끝나면, 최종 verify 메일이 옵니다.

계정 인증 후, 비번 완료하면 끝납니다.

3. MathWorks

ThingSpeak 는 Matlab 을 개발한 MathWorks 에서 제공하는 서비스 입니다.

그래서인지, MathWorks 에서 제공하는 툴이나 Knowledge 를 사용할 수 있습니다.

제가 요츰 필요한 지식은 Arduino > ESP8266 > ThingSpeak 연동 방법도 나와 있습니다.

만, 최신 ESP 모듈을 기준으로 설명되어 있어서, 별 도움은 못 되었네요. 다른 글에서 이 부분은 집중적으로 다뤄 보도록 하겠습니다.

무료 사용자는, 하루 8,219 개를 사용할 수 있습니다.

하루 24시간 동안, 1초마다 값을 보내게 되면, "86,400" 개 이므로, 이의 1/10 보다 조금 더 적게 값을 보내야 합니다.

대략 15초에 1번 정도로 값을 보내면, 한 개의 sensor 값 읽어 들이는 것에 활용할 수 있겠네요.

4. API Key

HTTP GET/POST 를 이용하여 값을 보내는 RESTful API 를 사용할 때, API Key 가 할당 됩니다.

API Key 사용법은, 위의 스샷 오른쪽 밑에 보이듯이, "api_key=" 로 시작하는 GET URL 의 string 으로 넣어 사용할 수 있습니다.

실제로 값을 API 를 통해 cloud 에 올릴 경우는 아래와 같이 API 키를 넣어주면 됩니다.

전체 HTTP URL 로 만들면 다음과 같이 됩니다.

Write a Channel Feed
https://api.thingspeak.com/update?api_key=[Write_Key]&field1=[value]

5. Channels

계정과 API Key 가 있다 하더라도, 나만의 장소를 만들어야 합니다. 이게 Channels 이 됩니다.

이번에 CO2 취집 센서인 MH-Z14A 를 가지고 CO2 값을 취합하고 싶으니, 아래와 같은 채널을 만들었습니다.

Field1 은 CO2 값이 넣어지도록 하였습니다.

저의 Home Environment 채널이 만들어 졌습니다.

나중에 CO2 뿐만 아니라, 다른 기체 값들도 추가로 입력 받을 수도 있겠네요.

6. HTTP headers

리턴값으로 "1" 이 표시됩니다. 값들이 쌓여 가면, 이 숫자 카운트가 올라갑니다.

먹고사는 직업이 이쪽인지라, 직업병 발휘해 봅니다.

HTTP Request / Response 는 다음과 같습니다.

아래는 HTTP Request 만 뽑아 봤습니다.

브라우저가 아니고 command line 으로 ESP-01 을 컨트롤 할 때, 필요할 듯 하여 여기에 기록해 봅니다.

Host: api.thingspeak.com
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64; rv:72.0) Gecko/20100101 Firefox/72.0
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/webp,*/*;q=0.8
Accept-Language: en-US,en;q=0.5
Accept-Encoding: gzip, deflate, br
Connection: keep-alive
Cookie: s_fid=18DA4B3665F95BB2-21E82C5CDD94C74E; _ga=GA1.2.1025526633.1578383783; s_cc=true
Upgrade-Insecure-Requests: 1

아래는 HTTP Response 입니다.

HTTP/2 200 OK
date: Mon, 20 Jan 2020 05:03:40 GMT
content-type: text/plain; charset=utf-8
content-length: 1
status: 200 OK
x-frame-options: SAMEORIGIN
access-control-allow-origin: *
access-control-allow-methods: GET, POST, PUT, OPTIONS, DELETE, PATCH
access-control-allow-headers: origin, content-type, X-Requested-With
access-control-max-age: 1800
etag: W/"4e07408562bedb8b60ce05c1decfe3ad"
cache-control: max-age=0, private, must-revalidate
x-request-id: e0fa0bd9-fc3a-4e9a-a09e-efb6326dcd6c
x-runtime: 0.022047
x-powered-by: Phusion Passenger 4.0.57
server: nginx/1.9.3 + Phusion Passenger 4.0.57
X-Firefox-Spdy: h2

7. Read a Channel Feed

API Key 를 통하여 Channel 값을 읽을 경우는 다음과 같이 API 를 날리면 됩니다. 아래는 JSON 방식의 값 추출 입니다.

Read a Channel Feed
https://api.thingspeak.com/channels/[Channel_ID]/feeds.json?api_key=[Read_Key]&results=2
{"channel":{"id":Channel_ID,"name":"Home Environment","description":"gathering values from IoT sensors","latitude":"0.0","longitude":"0.0","field1":"CO2","created_at":"2020-01-10T09:36:21Z","updated_at":"2020-01-10T09:37:06Z","last_entry_id":3},"feeds":[{"created_at":"2020-01-20T04:53:28Z","entry_id":2,"field1":"40"},{"created_at":"2020-01-20T05:03:40Z","entry_id":3,"field1":"39"}]}

인터넷 브라우저를 사용하면 아래처럼 정렬된 값을 확인할 수 있습니다.

값이 쌓여 가면서 그래프를 그려 줍니다.

참고로, 이번에 MH-Z14A 를 이용해서 측정했던 결과 입니다.

PC 없이도 값들을 바로바로 올릴 수 있고, 그래프 조정도 할 수 있어, 왜 이제 했나 싶을 정도 입니다.

* Hardware | CO2 센서인 MH-Z14A 를 활용해 보자
    - https://chocoball.tistory.com/entry/Hardware-CO2-sensor-MH-Z14A

8. 그 외

과거 값들이 불편할 경우는, Channels > Channel Settings > Clear Channel 을 이용하여 지울 수 있습니다.

9. FIN

이젠 PC 를 항상 켜놔야 하는 것으로 부터 해방입니다!

10. Update - 20200328

ThingSpeak 에서 그래프가 보이는 화면에서 data 를 export 하면, 거의 하루치 밖에 받을 수 없습니다.

측정된 값 전체를 받기 위해서는, My Channels > Data Import / Export > Export Download 에서 CVS 로 받을 수 있습니다.

EXCEL 로 그린 위의 그래프들은 이 메뉴에서 다운로드 받은 CVS 를 가지고 만들었습니다.

1. 자동 와이퍼

요즘 차들은 비가 오기시작하면 자동으로 알아서 와이퍼가 움직여 줍니다.

또한 비의 양에 따라 와이퍼의 속도도 조절되죠.

어떤 센서가 있는지 찾다 보니, "Raindrop Senseor" 라는게 있네요.

안해볼 이유를 찾을 수 없습니다. 바로 구입해야죠.

2. 주문

역시 나의 친구 AliExpress. 역시 좋은게 있네요.

고마워요 무료배송.

3. 도착

도착샷 입니다.

잘(?) 포장해서 왔군요. 뭐 항상 이렇습니다.

검출부와 제어부로 되어 있네요.

센서가 양면으로 되어 있습니다.

컨트롤부의 자세한 사진입니다.

전원 LED가 있고, 비를 인식할때 켜지는 LED가 따로 있습니다.

감도 조절도 할 수 있네요.

뒷면은 MH-Sensor-Serise 라고 적혀 있습니다.

이게 Raindrop 전용이 아니라, +/- 를 통해서 입력받는 센서들 정보를 Arduino / Raspberry Pi 와 통신하기 위한 모듈로 보입니다.

다른 센서에서도 같이 쓰이는 사진을 발견했습니다. 완벽하게 똑같네요.

아래는 사양서 입니다.

- rain_sensor_module.pdf

4. Layout

Pin 배열은 다음과 같습니다.

 MH-Sensor-Series | Arduino Nano
---------------------------------
        VCC       |     5V
        GND       |     GND
         D0       |     D2
         A0       |     A0
---------------------------------


 128X64 OLED | Arduino Nano
----------------------------
     GND     |     GND
     VCC     |     3.3V
     SDA     |     A4
     SDL     |     A5
----------------------------

빵판 구성입니다.

이번에는 OLED 도 같이 연결해 봤습니다.

5. Sketch

소스 스케치 입니다.

#include "SPI.h"
#include "Wire.h"
#include "Adafruit_GFX.h"
#include "Adafruit_SSD1306.h"
#include "stdint.h"

#define OLED_RESET 4
Adafruit_SSD1306 display(OLED_RESET);

int nRainIn = A1;
int nRainDigitalIn = 2;
int nRainVal;
boolean bIsRaining = false;
String strRaining;

void setup() {
	Serial.begin(57600);
	pinMode(2,INPUT);
	display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C);
}
void loop() {
	nRainVal = analogRead(nRainIn);
	bIsRaining = !(digitalRead(nRainDigitalIn));
	
	if(bIsRaining) {
		strRaining = "YES";
	} else {
		strRaining = "NO";
	}
	
	// clear the buffer
	display.clearDisplay();
	
	Serial.print("Raining: ");
	Serial.print(strRaining);  
	Serial.print("\t Moisture Level: ");
	Serial.println(nRainVal);
	
	// text display tests
	display.setTextSize(1);
	display.setTextColor(WHITE);
	display.setCursor(0,0);
	display.print("Raining: ");
	display.print(strRaining);
	display.setCursor(0,10);
	display.print("Moisture Level: ");
	display.print(nRainVal);
	display.display();
	
	delay(1000);
}

Serial Monitor 를 사용하지 않고 OLED 를 사용하니, PC 를 키지 않아도 좋네요.

6. 결과

1초 간격으로 비가 감지되었는지, 습도는 어느정도인지 표시해 줍니다.

이때는 LED가 전원쪽에만 켜집니다.

감지부에 물이 떨어지면, 꺼져있던 LED가 켜지고 비가 온다고 "YES" 로 표시가 변합니다.

OLED 와 LED 를 확대한 사진입니다.

물을 닦으면 바로 Raining 부분이 "NO" 로 변경됩니다.

감도는 좋네요.

아래는 과정을 보여주는 동영상 입니다.

FIN

이번 비오는 센서는 전기와 물이라는 서로 친화적인 특성인지 몰라도

반응이 아주 좋았습니다.