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코인셀 배터리 사용시 시스템 설계

코인셀 배터리의 경우 용량도 중요하지만 한번에 땡겨서 쓸 수 있는 전류도 중요하다. 하지만 이 값은 일반적으로 충분히 크지 않다.

따라서 코인셀 배터리의 용량만큼 잘 쓰려면

  • 코인셀에 병렬로 cap을 달아라. 47~100uF, 슈퍼캡?
  • 전류소모가 낮은 부품으로 구성 (당연한 얘기)
  • FEP(Functional End Point) 마진 확보 : 즉 구동 전압이 낮은 칩 사용
  • 테스트 결과를 보면 전류를 갑자기 땡기는 구간이 짧아야하고, 휴지기간이 길어야 한다.
  • 시스템을 설계할때 동시에 구동되는 부품을 줄이도록 설계: 즉 RF칩이 TX를 할때 모터를 구동하지 않는 다거나… (LCD, 모터, RF칩, LED) <= 이게 중요할 듯

참고문헌


Thinger.io 서비스 사용하기

IoT 서비스 중 하나인 Thinger.io를 사용해 봤다.

아두이노 라이브러리를 제공을 해서 쉽게 ESP32에서 사용이 가능하다.

  • 먼저 아두이노 라이브러리 매니저에서 thinger로 검색을 해서 라이브러리를 설치를 하고 ESP32 예제를 연다.
  • 물론 먼저 이 서비스에 가입을 하고, USERNAME, DEVICE_ID, DEVICE_CREDENTIAL을 define 문에 정의한다.

#define USERNAME “*********”

#define DEVICE_ID “*********”

#define DEVICE_CREDENTIAL “*********”

  • 접속하고자 하는 SSID와 SSID_PASSWORD를 입력한다.

#define SSID “*********”  //your wifi SSID

#define SSID_PASSWORD “*********” // your wifi password

  • 아래 코드처럼 seup() 함수에 입출력을 정의하면, 서비스에서 이 값을 읽어서 대쉬보드에서 읽어서 데이터를 시각화 해준다.

// digital pin control example (i.e. turning on/off a light, a relay, configuring a parameter, etc)

thing[“BuiltInLed”] << digitalPin(2);

// resource output example (i.e. reading a sensor value)

thing[“dht11”] >> [](pson& out){

      out[“temperature”] = dht.readTemperature();

      out[“humidity”] = dht.readHumidity(); 

}

 


ESP32에 Nabto 사용하기

이전 포스트에서 Nabto 사용법을 다뤘는데, 이번 포스팅에서는 ESP32에 Nabto를 포팅하여 테스트를 하려고 한다.

이미 Nabto의 github에 ESP32에 포팅된 코드가 있고 관련 블로그가 있다. 이 블로그의 내용을 참고해서 다음과 같이 진행을 한다.

  • 먼저 깃헙에서 코드를 클론한다.

$ git clone –recursive https://github.com/nabto/unabto-esp32.git

  • unabto-esp32로 이동을 해서 menuconfig를 하여 보드의 시리얼 설정을 한다.
  • 보드가 접속할 AP의 wifi 정보와, Nabto ID, Nabto Key값을 설정한다.
  • 이렇게 설정이 끝나면 다음과 같이 make, flash, monitor명령을 써서 업로드한 코드가 동작을 하는 것을 볼 수 있다.

$make -j5 flash monitor

  • 마지막으로 Google Play and Apple’s App Store. 에서 앱을 다운로드해서 디바이스를 찾아서 등록을 하면 원격에서 디바이스의 정보를 모니터링 및 컨트롤이 가능하다.

M5Stack with AskSensors

M5Stack은 ESP32기반의 디바이스이며, AskSensors는 IoT 디바이스로 부터 데이터를 받아서 그래프 형태로 보여주는 IoT 플랫폼이다.

M5Stack

ESP32 기반의 개발툴로 가로 세로  5cm라서 M5Stack이라고 이름이 붙여졌다고 한다.

AskSensors

AskSensors is an IoT platform designed to be the easiest application on the market, allowing users to connect, visualize and analyze their sensors data over the cloud. In this tutorial, we’ll be learning the basics you need to get started with askSensors, starting from creating account to visualizing data in graphs.

M5Stack으로 AskSensors에 데이터 보내기

M5Stack에 DHT12센서를 연결하여 온도, 습도 정보를, AskSensors에 연결해서 데이터를 그래프로 보는 형태의 구성은 다음과 같은 형태로 진행을 한다.

AskSensors 설정

설정은 간단하다. 서비스에 가입을 하고 새로운 센서(New Sensor를 클릭)를 만든후 모듈을 생성(모듈 탭에서 Add 버튼 클릭)한다. 여기서 모듈은 하나의 센서의 값을 받는 단위라고 생각하면 된다. 그러면 API 키가 생성이 되면 이 API 키의 end point에 데이터를 쓰면 된다.

AskSensors

모듈1에 10이라는 값을 쓴다면 다음과 같이 데이터를 보내면 된다.

https://asksensors.com/api.asksensors/write/MTWN7AQOLWJNEIF8RGMAW5EGKQFAHN2K?module1=10

Data Visualization

“Show graph”를 클릭하면 데이터를 그래프로 볼 수 있다.

AskSensors graph

실제 데이터

temp & humidity

테스트를 해보니 AskSensors는 ThingSpeak와 거의 같은 서비스인데 아직 베타버전. 아래 그림은 같은 데이터를 ThingSpeak에서 본 그래프이다.

ThingSpeak

참고


WioLink 사용하기

WioLink

2016년에 킥스타터를 통해서 구매한 WioLink. 당시에 동작을 확인하고 사용을 하지 않고 있다가, 최근에 다시 사용을 하려고 보니 잘 동작을 하지 않는다. WiFi 설정은 되고, 서버에도 접속이 되는데 앱에서 디바이스를 구성을 하고 View API 버튼을 누르면 앱이 멈춰버린다.

펌웨어 업데이트

그래서 일단 펌웨어를 다시 업데이트를 해본다.
펌웨어 다운로드
Firmware: user1.bin user2.bin
Bootloader binary and other binaries: Esp8266sdk1.4.1.zip
Esp8266sdk1.4.1.zip을 압축을 풀고, boot***.bin 파일은 bootloader.bin으로 이름을 바꾼다.

esptool 설치

$ pip install esptool

다음과 같이 명령어 입력

esptool.py -p /dev/tty.SLAB_USBtoUART -b 230400 write_flash –flash_size 4MB-c1 0x0000 bootloader.bin 0x1000 user1.bin 0x101000 user2.bin 0x3fc000 esp_init_data_default.bin 0x3fe000 blank.bin

그래도 마찬가지이다. ㅠㅠ

wio cli를 설치해서 확인

https://github.com/Seeed-Studio/wio-cli 이 페이지의 내용을 보고 wio cli를 설치후 터미널에서 확인해 보니 디바이스를 제어가 가능하다.

$ wio list

이 명령어를 통해 사용이 가능한 명령어 리스트를 볼 수 있다.


wio cli의 명령어의 형태는 다음과 같고 버튼의 상태는 다음과 같이 얻을 수 있다.

$ wio call <token> <method> <endpoint>

$ wio call {tocken} GET /v1/node/GroveButtonD0/pressed

하지만 터미널에서 토큰을 복붙하고 명령어를 치기는 번거롭다.

아두이노에서 사용하기

연결되는 디바이스를 GPIO 15를 통해 MOSFET으로 제어를 한다. 따라서 다음의 코드를 스케치에 넣어야 한다. 

pinMode(15, OUTPUT);
digitalWrite(15, 1);

참고

https://github.com/Seeed-Studio/Wio_Link/wiki/Advanced-User-Guide
https://github.com/Seeed-Studio/wio-cli


Azure IoThub에서 수신된 데이터 확인하기

Azure IoThub에 디바이스를 연결하고 MQTT 프로토콜을 이용해서 데이터를 보내면 이 내용을 Monitoring > Metric 에서 설정하는 대로 그래프로 표시된다. 하지만 메시지 포멧과 데이터의 값을 보려면 콘솔을 열고 다음과 같은 명령을 입력해야 한다.

az iot hub monitor-events –hub-name {IotHub Name} –output table

여기서 IotHub Name는 생성한 IoTHub의 이름이다.

위 내용은 작년(2018)에 테스트를 하던 건데 오늘(2019.5.2) 다시 테스트를 하려고 보니 안된다. 구글링 해보니 CLI 명령어가 바뀜. 이 링크 를 확인.

az iot hub monitor-events -n {iothub_name}


무게센서와 HX711 사용하기

무게센서

일반적으로 무게센서는 스트레인게이지(Strain Gauge) 기반의 로드셀(Lode Cell)를 사용한다. 스트레인 게이지는 저항으로 이루어진 센서로서 피 측정물에 부착되어 피 측정물의 물리적인 변형률(Strain)을 휘스톤 브릿지 방식으로 전기적인 신호로 바꾸어 측정물의 변형량을 측정하는 저항 센서이다.

  • Excitation+ (E+) or VCC is red
  • Excitation- (E-) or ground is black.
  • Output+ (O+), Signal+ (S+)+ or Amplifier+ (A+) is white
  • O-, S-, or A- is green or blue

HX711

참고


SmartConfig – WiFi provisioning

유선 네트워크인 이더넷은 랜선을 연결하면 DHCP로 자동으로 IP가 부여된다. 하지만 WiFi에서는 AP의 이름 및 패스워드를 알고 AP에 접속을 해야지 IP를 얻을 수 있다. 이 과정이 WiFi provisoning인데, 스마트폰이나 PC와 달리 IoT 디바이스는 UI가 없는 경우가 많아서 AP의 이름이나 패스워드를 다른 방법으로 입력을 해야한다. 이때 주로 스마트폰을 사용을 하는데, 쉽게 말하면 스마트 폰을 이용해서 이 정보를 전달을 한다. 보통 디바이스를 softAP 모드로 놓고 이 디바이스에 스마트폰이 연결를 한후 UDP, TCP로 이 정보를 전달을 하는데, 이 방법외에 다음과 같은 방법이 있다.

SamrtConfig

ESP8266, ESP32에서 사용하는 WiFi 설정프로그램은 TI사의 CC3000에서 사용했던 SmartConfig를 사용한다. 단말은 SmartConfig 모드(packet sniffing mode)에 있고 스마트 폰에서 SSID, PW를 암호화해서 UDP broadcasting한다. 단말은 이 패킷을 받아서 SSID에 접속을 하고 IP를 부여 받는다.

WPS (WiFi Protected Setup)

WPS 버튼을 눌러서 기기를 세팅하는 방법. SSID, PW를 모르고 있어도 설정이 가능.

Local AP

서두에 설명한대로 softAP로 동작을 하고 웹 또는 TCP, UDP로 SSID, PW를 전달하는 방식.

참고


ESP32에 OLED 연결하기

SSD1306 OLED display는 다음과 같이 I2C로 연결을 한다. 참고로 ESP32 모듈의 핀맵은 Datasheet를 참고해야 한다.

그리고 ESP32 SSD1306 아두이노 라이브러리를 설치를 하고, 같이 설치되는 예제프로그램에서 하드웨어 핀에 맞게 코드를 수정하면 된다.

// Initialize the OLED display using Wire library
SSD1306 display(0x3c, 21, 22);

참고문서:


ESP32 개발 환경 설정 – Mac OS

Mac OS에서 ESP32 개발 환경 설정은 다음의 링크를 참고한다.

Tool chain 설정

pip와 pyserial을 설치- 이 과정중에 dependency가 있는 라이브러리 설치는 sudo easy_install xxx  형태로 설치한다.

sudo easy_install pip
sudo pip install pyserial

Toolchain을 다운로드하고, /esp 폴더에 압축을 푼다.

mkdir -p ~/esp
cd ~/esp
tar -xzf ~/Downloads/xtensa-esp32-elf-osx-1.22.0-80-g6c4433a-5.2.0.tar.gz

bash_profile에 다름 경로를 입력한다.

export PATH=$PATH:$HOME/esp/xtensa-esp32-elf/bin

ESP-IDF(IoT Development Framework)

https://github.com/espressif/esp-idf.git 이걸 클론하고, IDF_PATH를 설정한다.

export IDF_PATH=~/esp/esp-idf

추후에 리모트 깃의 내용을 업데이트 하려면 다음과 같이 한다.

cd ~/esp/esp-idf
git pull
git submodule update --init --recursive

프로젝트 확인

cd ~/esp
cp -r $IDF_PATH/examples/get-started/hello_world .

설정

cd ~/esp/hello_world
make menuconfig

빌드 및 다운로드

make flash

Monitor

make monitor

To exit the monitor use shortcut Ctrl+]


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