SilverLight: Arduino monitor okoliša za serverske sobe: 3 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:06

Jednom sam dobio zadatak da potražim ekološku sondu za praćenje temperature u serverskoj prostoriji moje kompanije. Moja prva ideja bila je: zašto jednostavno ne upotrijebite Raspberry PI i DHT senzor, on se može postaviti za manje od sat vremena, uključujući instalaciju OS -a. Zbog toga sam dobio hladan odgovor od šefova sa povezom preko očiju da to nećemo učiniti jer bi postavljanje uređaja koštalo više radnih sati nego kupovina uređaja. To što sam dio svog života morao prihvatiti ovako uskogrude ljude bila je jedna stvar i naručio sam neko EATON -ovo smeće sa Ebaya i nazvao ga, ali sam u tom trenutku odlučio da ću za svoju vlastitu serversku sobu izgraditi potpuno otvoreni Arduino uređaj koji će biti mnogo bolji od onoga što sam upravo naručio.

Ovaj projekt nosi kodni naziv SilverLight, ne pitajte me odakle mi ta imena:) Upravo sam pogledao sjajnu poluakrilnu kutiju i odlučio se s ovim imenom, to nema nikakve veze s proizvodom microhoof o čemu sam saznao nakon.

Korak 1: Dizajn hardvera

Pregled komercijalnog hardvera.

U redu, pa čak ni ne počinjem s čijom je sjajnom idejom bilo staviti monitor okoliša u prozore, ali očito postoji tržište za to pa da vidimo što oni mogu učiniti:

Uređaj za nadzor okoliša KOMPATIBILNOST

10/100Mb Network-MS, PXGUPS, PXGPDP i PXGMS.

ConnectUPS-X od 10/100Mb, ConnectUPS-BD i ConnectUPS-E sa FW V3.01 i novijim. DIMENZIJE (DXŠVD)

2,26 x 1,48 x 1,15 (inči) 57,6 x 37,6 x 29,3 (mm) TEŽINA

34 g (1,19 oz)

To su vrlo korisne informacije, zar ne? Bez brige jer ne mogu mnogo učiniti. Za početak, vaš UPS će morati imati drugu skupu addon karticu koja ovo povezuje sa senzorom okoliša koji kupujete zasebno, obično sa standardnim CAT5 kabelom (nemojte ni pokušavati priključiti bilo što u taj port jer nema ništa standardno o tome). Tvrde da je uređaju potrebno 10 minuta da se "zagrije", što je u stvarnosti bilo nekoliko sati, a nakon što je to učinio voila, pojavio se u njihovom polako ažurirajućem Java sučelju i imamo temperaturu i vlažnost. Od ovog trenutka je postavljanje uvjeta na temelju upozorenja bilo jednostavno, ali koga je briga da napravimo nešto bolje.

Ovaj projekat je konjunkcija više mojih projekata: meteorološka stanica Natalia, Senka feniksa. Kutija može nadzirati sljedeća ekološka ograničenja:

• Indeks temperature/vlažnosti/topline
• Koncentracije LPG -a, dima, alkohola, propana, vodika, metana i ugljičnog monoksida u zraku (MQ2)
• Solarna osjetljivost (svijetli li svjetlo u serverskoj prostoriji?)
• PIR senzor pokreta (od sada možete čak i automatski uključivati/isključivati svjetla zahvaljujući senzoru pokreta kada neko uđe u prostoriju)

Svi ovi podaci lijepo se prikazuju na LCD ekranu, a istovremeno se prenose na računar (narančasta PI nula) radi daljnje obrade i upozorenja. Iako bi bilo moguće povezati digitalne senzore poput DHT -a i digitalnog pina MQ2 izravno na OrangePI, uvijek preferiram korištenje namjenskih mikrotalasnih mikrofona za ove zadatke i kada trebate ažurirati i LCD i raditi druge niske razine Arduino je jednostavno nepobjediv i može pouzdano raditi bez prestanka dugi niz godina (zapravo mi još nije uspio niti jedan Arduino koji radi 24 sata dnevno). OrangePI sa svojim nedostacima (priznajmo da je to računar od 10 USD), poput neupotrebljivog za velika radna opterećenja, bez podrške za bsd, integrisani wifi je naduven itd., Lako može da se nosi sa malim radnim opterećenjem, poput očitavanja očitavanja senzora preko serijskog (USB -a) i njihove obrade.

Ovo je vrlo jednostavan projektni hardver koji zahtijeva sljedeće komponente:

• Arduino PRO Micro
• LCD ekran 2x16 karaktera RGB
• AC-DC izolacijski prekidač, modul napajanja 220V do 5V HLK-5M05 (ovo je jako dobro za Arduino/ESP projekte), ovo je verzija od 5V/5W!
• 2x300ohm otpornici
• 2x kreveta (crveno/zeleno)
• PIR senzor pokreta
• MQ2 senzor
• DHT22
• LDR
• 2X10Kohm otpornik
• Zujalica
• Narančasta PI nula
• mini USB podatkovni kabel

Nisam se ni potrudio napraviti PCB za ovu samo korištenu običnu ploču jer se komponente mogu jednostavno spojiti na Arduino (pogledajte slike u prilogu):

-DHT22 će zahtijevati 10K povezivanje na VCC (digitalno)

-LDR će zahtijevati povlačenje od 10K do GND (analogno)

-MQ2 se može izravno spojiti na bilo koji analogni pin (analogni) <radije koristite analogni, jer zašto ne i ako imamo MCU sa analognim pinovima gdje možemo dobiti točnu vrijednost umjesto namještanja nekog lonca na stražnjoj strani uređaja kako bismo dobili visoku ili NISKO od toga, zbog lijepljenja u mom dizajnu koji je ionako nedostupan. Provjerite:

-PIR se može direktno spojiti na bilo koji pin (digitalni)

-LCD: može se pokretati s 4 pina, može se spojiti na bilo koji pin (digitalno) trebat će +2 RS/E (digitalno)

-Zvučni signal: može se izravno povezati s bilo kojim Arduino pinovima (digitalnim)

Ispis koji sam koristio može se vidjeti u kodu. Povezujući sve zajedno nakon što je ovo prilično jednostavno, možete to učiniti i jedan po jedan, pobrinite se da jedan senzor radi savršeno, a zatim prijeđite na sljedeći, sve što možete pogriješiti je greškom spajanje žica na pogrešna mjesta (npr. Zamjena vcc /gnd za senzor, do sada ovo nije ubilo nijedan moj uređaj). Ono što bih ovdje primijetio da je za mene bilo složeno previše VCC -a i GND -ova, nisam ih mogao progurati kroz priključnu traku pa sam ih sve lemio.

Također o DHT -ovima ne zaboravite iz mojih drugih projekata: ako stavite DHT biblioteku u svoj kôd, a DHT senzor nije spojen ili je pogrešno povezan DHT (npr. 11 definirano u kodu koji koristite 22), to može dovesti do programa da zauvek visim na početku.

Što se tiče PIR senzora za detekciju pokreta, kao što vidite na mojoj slici, postoji mnogo lažnih falsifikata, zapravo čak bi mi bilo teško kupiti originalni s Ebaya. Lažnice rade jednako dobro, čak i dugoročno, ali imaju preslikani krug koji uzrokuje preokretanje + i - igle, također ih je lako prepoznati: dolaze s plavom pločom, koja nije uobičajena zelena, nedostaju oznake za potmetri. Imao sam sreću što sam u mojoj kutiji našao original, inače bi promjena položaja pokrila 2 LED diode za mene. Utvrdio sam da mi oba lončića na pola puta rade. Ovo će vam dati dovoljno dug domet za osjetljivost, a i pri kretanju digitalna noga će se držati u VISOKOM položaju oko minute, tako da za to ne morate nadoknađivati kôd. Na falsifikatima je lako odrediti koja je strana - i + samo pogledajte odgovarajuće nogice za elektrolitske poklopce spojene na pinove.

Za rezanje kutije koristio sam dijamantnu dremel glavu (koja je bila pretjerana, ali je odlično funkcionirala) i običnu bušilicu. S ovim razvodnim kutijama je lako raditi i iako ne volim lijepljenje, nisam imao pri ruci vijke i vijke pri izgradnji pa sam se pogodio za lijepljenje stvari (koje se također mogu lako zagrijati i kasnije rastaviti pomoću isti ljepilo bez filtera).

Korak 2: Dizajn softvera

Arduino kôd je također jednostavan, u osnovi povlači sva očitanja senzora na početku svake petlje. Uključuje LED diode u slučaju kretanja ili dima, a također pušta zvuk alarma na zujalici ako ima dima (ovo je jedini kod za blokiranje pa sam ga skratio), zatim prikazuje podatke na LCD -u i na kraju ih šalje preko računara sa zadržavanjem od 10 sekundi, da ne poplavi luku.

Ovaj projekt koristi jednosmjernu komunikaciju iz Arduino-> OrangePI, nema implementiranih nikakvih naredbi. Iako bi to bilo savršeno moguće učiniti kao što sam to učinio u jednom od svojih drugih projekata gdje računar može poslati LCD_PRINT1 ili LCD_PRINT2 da prepišu jedan red LCD ekrana vlastitom porukom (npr.: ip adresa, vrijeme rada, sistemski datum, cpu), površina ekrana je toliko mala za prikaz podataka sa 3 senzora da se nisam ni trudio. Vrijednosti SOL i SMK mogu ići do 4 znamenke 0000-1023 zauzimajući već 8 vrijednih znakova na ekranu.

S LCD -om možete primijetiti mali trik u kodu da se nakon svake izmjerene vrijednosti primijeni ispis bijelih razmaka (""), a zatim pomaknem kursor na fiksne položaje za postavljanje novih ikona i podataka. Oni su tu jer LCD nije toliko pametan za razumijevanje brojeva, samo crta ono što dobiva i, na primjer, ako ste imali solarnu vrijednost 525 koja se odjednom smanjila na 3, tada će prikazati 325 ostavljajući staro smeće na ekranu tamo.

C kontrolni kôd koji radi na OrangePI -u i bilježi podatke o okolišu te po potrebi šalje upozorenja putem e -pošte.

OrangePI pokreće Armbian (koji je u vrijeme pisanja zasnovan na Debian Stretch -u). Ovo ću uključiti u softverski dio s obzirom da je bio problem hw, šta je riješio. Evo prosječnog odliva energije uređaja:

0,17 A - samo Arduino + senzori

0,5-0,62 A - OrangePI dizanje

0,31 A - Narandžasti PI u stanju mirovanja

0,29 A - Narandžasti PI isključen (ne mogu ga isključiti, nema ACPI ili nešto slično)

0,60 A - Stres test 100% upotreba procesora na 4 jezgre

Ovaj OrangePI sam dugo držao u kutiji. Sa starim jezgrom uređaj je iscrpio toliko struje (kao što je mjerač rekao da je dostigao vrhunac oko 0,63 A) što njegova PSU vjerovatno nije mogla dati da se jednostavno ne pokrene, proces pokretanja je zaglavljen i upalila sam 2 ethernet LED diode stalno i ne radeći ništa.

Ovo je pomalo neugodno jer HLK-5M05 tvrdi da može raditi 5W na 5V, pa je tako sposoban dati 1 Amp, ali s ovim uređajima koji dolaze iz Kine jednostavno se ne zna, vrh 0.63 A bio je znatno niži od nominalnog vrijednost. Pa sam izvodio jednostavne testove ponovnog pokretanja, od 10 ponovnih pokretanja OrangePI bi se pokrenuo samo dva puta uspješno, što me skoro natjeralo da ga izbacim iz projekta jer ne volim neispravno ponašanje grešaka u krugovima. Pa sam počeo guglati, možda postoji način da se smanji softverska potrošnja energije pri pokretanju (budući da je to tada bio samo problem) i našao sam neki članak koji govori o dotjerivanju script.bin, ali to je bilo za Orange PI PC i fajlovi su nedostajali iz memorije pa sam, kao posljednje sredstvo, učinio čarobnu "prikladnu nadogradnju" za nadogradnju firmvera, kernela i svega ostalog, nadajući se da će se manje isprazniti i da će se uređaj pokrenuti i:

Linux silverlight 4.14.18-sunxi #24 SMP pet Feb 9 16:24:32 CET 2018 armv7l GNU/Linux

Linux silverlight 4.19.62-sunxi #5.92 SMP srijeda 31. srpnja 22:07:23 CEST 2019 armv7l GNU/Linux

Uspjelo je! Prebacivanje hardvera na softverski problem obično su lijeni Java programeri, ali u ovom slučaju riješili smo hardverski problem sa softverom što je veliki uspjeh. Uradio sam još 20 testova ponovnog pokretanja, uređaj je pokrenuo svaki slučaj. I dalje bih primijetio da je napon struje pri uključivanju Opi (povezivanje/isključivanje) toliko velik da će u svakom trenutku resetirati Arduino (jednostavno ponovno pokretanje samo će treperiti na LCD -u, ali neće uzrokovati daljnje probleme), ali ovaj problem ostaje skriveno jer će se 2 pokrenuti zajedno.

Takođe sam pogledao module jezgra:

usb_f_acm u_serial g_serial libcomposite xradio_wlan mac80211 lima sun8i_codec_analog snd_soc_simple_card gpu_sched sun8i_adda_pr_regmap sun4i_i2s snd_soc_simple_card_utils TTM sun4i_gpadc_iio snd_soc_core cfg80211 snd_pcm_dmaengine industrialio snd_pcm snd_timer snd sun8i_ths soundcore cpufreq_dt uio_pdrv_genirq UIO thermal_sys pwrseq_simple

Šta nam zaista treba od ovih? Ok, pwr i thermo mogu biti korisni, ali zvuk, serijski port, wifi (već slomljeno hw) ne trebaju nam sve ove stavke na crnu listu. Kasnije ću stvoriti i prilagođeno jezgro sa samo neophodnim modulima.

Ono što nam treba i nije učitano prema zadanim postavkama je CDC ACM za komunikaciju s Arduinom, omogućite ga sa:

echo "cdc-acm" >> /etc /modules

Nakon toga već možete testirati vezu sa:

screen /dev /ttyACM0 9600

Trebali biste vidjeti podatke o statusu koji se šalju svakih 10 sekundi.

Upozorenja i nadzor

Od upozorenja samo sam stavio sistemske () pozive u C kontrolni kod koji prima podatke iz serijske serije tako da nisu potrebni vanjski alati. Neki primjeri upozorenja:

- Temperatura prelazi 30 C

- Vlažnost prelazi 70 % (nije zdravo za servere)

- Pokret je otkriven u prostoriji (ovo može biti neugodno ako nastavite s boravkom u sobi sa serverom)

- Otkriven dim ili plin (upozorenja preko 100 se mogu shvatiti ozbiljno, igrao sam se s ovim senzorom i uključuje se za mnoge stvari, na primjer stvaranje dima uz senzor lemilicom rezultiralo je s nešto više od 50 dok ste sljedeći put pušili cigarete o povećao se na 500, čak je otkrio plin iz običnog dezodoransa iz daljine)

Za čuvanje povijesnih podataka nisam se zamarao razvijanjem alata jer zašto iznova izmišljati kotač kad imamo odlične okvire za nadzor. Pokazat ću primjer kako to integrirati u svoj lični favorit, Zabbix:

apt-get install zabbix-agent

Dodati na kraj: /etc/zabbix/zabbix_agentd.conf

UserParameter = silverlight.hum, glava -1 /dev/shm/silverlight-zbx.log | awk -F "," '{print $ 1}'

UserParameter = silverlight.tmp, glava -1 /dev/shm/silverlight-zbx.log | awk -F "," '{print $ 2}' UserParameter = silverlight.sol, glava -1 /dev/shm/silverlight-zbx.log | awk -F "," '{print $ 4}' UserParameter = silverlight.mot, glava -1 /dev/shm/silverlight-zbx.log | awk -F "," '{print $ 5}' UserParameter = silverlight.smk, glava -1 /dev/shm/silverlight-zbx.log | awk -F "," '{print $ 6}'

Pokretanje zabbix_agentd -p sada bi trebalo vratiti ispravne vrijednosti:

silverlight.hum [t | 41]

silverlight.tmp [t | 23] silverlight.sol [t | 144] silverlight.mot [t | 0] silverlight.smk [t | 19]

Indeks topline, prikupljam ga, ali ne vidim nikakvu praktičnu upotrebu pa se samo bilježi. U kontrolnom kodu C implementirao sam 2 funkcije zapisivanja, prva će zapisati sve podatke u formatu prilagođenom korisniku:

[SILVERLIGHT] Podaci primljeni 2019-09-10 23:36:08 => Vlažnost: 44, Temp: 22, Najviša: 25, Solarna: 0, Kretanje: 0, Dim: 21

[SILVERLIGHT] Podaci primljeni u 2019-09-10 23:36:18 => Vlažnost: 44, Temp: 22, Najviša: 25, Solarna: 0, Kretanje: 0, Dim: 21 [SILVERLIGHT] Podaci primljeni u 2019-09 -10 23:36:29 => Vlažnost: 44, Temp: 22, Najviša: 25, Solarna: 0, Kretanje: 0, Dim: 22 [SREBRNO SVJETLO] Podaci primljeni 2019-09-10 23:36:39 => Vlažnost: 44, Temperatura: 22, Najviša: 25, Solarna: 0, Kretanje: 0, Dim: 21

Drugi:

void logger2 (char *tekst) {

FILE *f = fopen ("/dev/shm/silverlight-zbx.log", "w"); if (f == NULL) {printf ("Greška pri otvaranju log datoteke memorije! / n"); return; } fprintf (f, "%s", tekst); fclose (f); return; }

Ovo će staviti 1 liner log u memoriju (eliminirati nepotrebne rw operacije na sdcard) koji će uvijek biti prepisani sljedeći put. Ovaj dnevnik će sadržavati samo 6 stupaca podataka i bez vremenske oznake, lako je čitljiv za Zabbix.

Kao posljednji bonus: kako programirati Arduino izravno s OrangePI -a tako da ne morate svaki put prilaziti uređaju i priključiti prijenosno računalo.

Postoje 2 načina:

-Lagan način: Instalirajte potpuni Arduino IDE, a biblioteke koriste udaljenu radnu površinu poput X11 sa prosljeđivanjem, Xrdp, Xvnc, Nxserver itd.

-Težak način: Instalirajte Arduino IDE i koristite naredbenu liniju

Ovog puta ćemo to učiniti na teži način jer ne volim instalirati X11 na servere. Za to će vam trebati 6 komponenti:

1, Arduino IDE za 32 -bitni ARM ->

2, Python serial-> apt-get install python-serial

3, Arduino Makefile projekt -> git clone

4, DHT biblioteka

5, Definicije Sparkfun ploče

6, SilverLight.ino, glavni kod

Da bih vam olakšao, grupirao sam datoteke potrebne za posljednja 4 boda (sketchbook.tgz) pa će vam trebati samo prve 2

Najprije je najbolje stvoriti redovnog korisnika koji ima rw pristup USB priključku:

adduser srebrni

usermod -a -G dialout srebrna

SCP skenirajte knjigu.tgz na uređaj u novostvorenom korisničkom direktoriju i ekstrahirajte je upravo tamo:

cd /dom /srebro

tar xvzf sketchbook.tgz

Da biste malo razumjeli šta se dešava ispod haube dok koristite grafički IDE:

Tok rada za izradu Arduino skice pri korištenju Arduino IDE -a opisan je na Arduino web stranici https://www.arduino.cc/en/Hacking/BuildProcess i detaljnije ovdje: https://www.arduino.cc/ sr/Hakiranje/BuildProcess

Općenito, standardni proces izgradnje Arduina je:

Kombinujte.ino datoteke u glavnu datoteku skice. Transformacija glavne datoteke skice: dodajte naredbu #include; kreiranje deklaracija funkcija (prototipova) svih funkcija u glavnoj datoteci skice; dodati sadržaj glavne datoteke main.cxx mete u glavnu datoteku skice. Kompilirajte kôd za objektne datoteke. Povežite objektne datoteke s.hex datotekom spremnom za postavljanje na Arduino.

Postoje neke male razlike između Arduino standardnog procesa izgradnje i procesa izgradnje pomoću Arduino-Makefile-a:

Podržana je samo jedna.ino datoteka. Deklaracije funkcija se ne stvaraju automatski u.ino datoteci. Korisnik mora voditi računa o stvaranju ispravnih deklaracija funkcija.

Srce procesa izgradnje je Makefile. Ne brinite, sve je pripremljeno za vas, malo je kompliciranije pri ovakvom sastavljanju za nestandardne ploče poput serije SparkFun.

BOARD_TAG = promicro

ALTERNATE_CORE = SparkFun BOARD_SUB = 16MHzatmega32U4 ARDUINO_PORT =/dev/ttyACM0 USER_LIB_PATH =/home/silver/sketchbook/libraries ARDUINO_DIR = /opt/arduino-1.8.9 include /home/silver.sketch

Sve što trebate upisati je: make upload (koji će prvo izgraditi.hex datoteke, a zatim ih koristiti avrdude za postavljanje), završit će s nečim poput:

mkdir -p build-promicro-16MHzatmega32U4

napravi reset make [1]: Ulazak u direktorij '/home/silver/sketchbook'/home/silver/sketchbook/Arduino-Makefile/bin/ard-reset-arduino --caterina/dev/ttyACM0 make [1]: Napuštanje direktorija ' /home/silver/sketchbook 'make do_upload make [1]: Ulazak u direktorij'/home/silver/sketchbook '/opt/arduino-1.8.9/hardware/tools/avr/bin/avrdude -q -V -p atmega32u4 - C /opt/arduino-1.8.9/hardware/tools/avr/etc/avrdude.conf -D -c avr109 -b 57600 -P/dev/ttyACM0 / -U blic: w: build -promicro -16MHzatmega32U4/skica. hex: i Povezivanje sa programatorom:. Pronađen programer: Id = "CATERIN"; type = S Verzija softvera = 1.0; Nije navedena verzija hardvera. Programer podržava povećanje automatskog dodavanja. Programer podržava pristup memoriranoj memoriji sa veličinom međuspremnika = 128 bajtova. Programer podržava sljedeće uređaje: Kod uređaja: 0x44 avrdude: AVR uređaj inicijaliziran i spreman za prihvaćanje uputa avrdude: Potpis uređaja = 0x1e9587 (vjerovatno m32u4) avrdude: čitanje ulazne datoteke "build-promicro-16MHzatmega32U4/sketchbook.hex" avrdude: pisanje bljeskalice (11580 bajtova): avrdude: 11580 bajtova zapisano flash avrdude: safemode: Osigurači OK (E: CB, H: D8, L: FF) avrdude učinjeno. Hvala ti.

Pa hvala avrdude, a sada je naš Arduino resetiran i programiran s novim kodom, ono što možete jednostavno urediti pomoću vi ili vašeg omiljenog uređivača lokalno, bez potrebe za bilo kakvim IDE -ovima. Napomenuo bih da biste trebali zatvoriti i C kontrolni program, ekran ili bilo što drugo što pristupa arduinu tijekom učitavanja, u protivnom će se port nakon resetiranja vratiti kao /dev /ttyACM1.

Korak 3: Zatvaranje i popis zadataka

Iako sam stvorio ovu kutiju senzora okoliša za poslužiteljske sobe, možete je koristiti za kemijske/elektroničke laboratorije, skladišta, obične prostorije i bilo što drugo. I da, budući da koristi TCP/IP, to je IoT uređaj, G Trebao sam to staviti i na naslov kako bi bio poduzetniji:)

Možete jednostavno izmijeniti hardver i softver kako biste mogli automatski uključiti i svjetla u prostoriji. Pogledajte moj drugi projekt: Senka feniksa, kako to funkcionira za kontrolu svjetla, imate sav hardver pri ruci za istu stvar (koristi tajmere za zadržavanje da bi svjetla bila upaljena sve dok je unutar detektirano gibanje vremenski period, ako dođe do ponovnog kretanja, tajmer će se pojačati).

S OrangePI -om koji radi s punim armbijskim stack -om mogućnosti su neograničene, možete stvoriti lokalno web sučelje napisano od nule u php -u za prikaz povijesnih podataka na grafikonima. Nije li već bolje da imate potpuno otvoreni izvorni uređaj koji nadgleda vašu serversku sobu čime se možete pohvaliti da izgradite, ako mislite da je sami izgradite!