Introduction: Projeto SmartHome - Repositor De Alimento Para Pet + Controle De Iluminação
Este tutorial apresenta uma solução SmartHome simples que permite a reposição automática de alimento para animais de estimação (pet) e controle automático de iluminação evitando, por motivos de viagem, os incovenientes de incomodar vizinhos para acender luzes e alimentar o pet, gastos com hotelzinho de pet ou não ter com quem deixá-lo, e muitas vezes até o cancelamento da viagem.
O projeto utiliza o hardware Dragonboard 410C com versão linux linaro instalada e um kit Linker Mezzanine
(placa, sensor de luminosidade, LED, relé e botão). O sistema possui a capacidade de se comunicar com um servidor cloud, neste caso o Dweet.io, e assim, possibilitar a comunicação entre o equipamento local e um aplicativo desenvolvido com Ionic, que realiza o controle e notificações da solução Smart Home, permitindo visualizar e controlar o status do sistema remotamente.
Segue na figura anexa o diagrama em blocos da solução.
Os sensores e atuadores deste projeto serão capazes de:
a) Ler as informações de luminosidade de um ambiente através do sensor de luminosidade (LDR) e controlar automaticamente o acionamento de uma lâmpada (led) dependendo do nível de luminosidade programado.
b) A reposição de alimento é realizada quando o pet pressiona uma base colocada sobre um botão, que ao ser pressionado muda o estado de um relé. A mudança de estado do relé libera um dispoitivo que permita a reposição de alimento para o pet.
Step 1: Lista Dos Materiais
- · Dragonboard 410C
- 1 x Linker Mezzanine
- 1 x módulo LED
- · 1 x módulo Relé
- · 1 x sensor de luminosidade (LDR)
- · 1 x botão de pressão
- 1 x teclado USB
- · 1 x mose USB
- · 1 x monitor HDMI
- · Conexão com a internet
Step 2: CONEXÕES
- Conectar o sensor de luminosidade na entrada analógica ADC2;
Leitura da luminosidade ( em Lumi) externa.
- · Conectar o LED na saída digital D1;
Esta saída será utilizada para simular a luz para iluminação
- Conectar o Relé na saída digital D2;
Este Relé será responsável por acionar o dispositivo de reposição de alimento.
- Conectar o Botão na saída digital D3;
Este Botão será responsável pela mudança de estado do relé.
Step 3: PROGRAMA - Instalação Do Python, Bibliotecas Adicionais E Definição Dos Pinos Na Dragonboard.
A linguagem de programação utilizada foi o Python.
O próximo passo é a instalação do python, das bibliotecas adicionais, protocolo SPI e definição de pinos na Dragonboard, conforme as seguintes instruções:
Inicialmente abra o terminal e execute;
- sudo apt-get update
- sudo apt-get upgrade
- sudo apt-get dist-upgrade
Editor de texto
- sudo apt-get install gedit
- sudo apt-get install python-pip
Biblioteca adicionais
- sudo apt-get install build-essential autoconf automake libtool-bin pkg-config python-dev
- sudo reboot
LIBSOC
- git clone https://github.com/jackmitch/libsoc.git
- cd libsoc sudo autoreconf -i sudo ./configure --enable-python=2 --enableboard= dragonboard410c --with-board-configs
- sudo make
- sudo make install
- sudo ldconfig /usr/local/lib
- sudo reboot
96Boards
· Antes de instalar essa biblioteca é necessário verificar se a sua versão é compatível com a versão da LIBSOC previamente instalada. No arquivo /home/linaro/96boardsGPIO/Archive/lib/gpio.conf procure pela string LS_SHARE e substitua por LS_GPIO_SHARED;
- Após prossiga com a instalação:
- cd 96BoardsGPIO/
- sudo ./autogen.sh
- sudo ./configure
- sudo make
- sudo make install
- sudo ldconfig
SPIDEV
- Para acesso aos sensores analógico é utilizado o protocolo SPI. A instalação da biblioteca é explicada a seguir:
- git clone https://github.com/doceme/pyspidev.git
- cd py-spidev
- sudo python setup.py install
- sudo ldconfig
- sudo reboot
- Será necessário incluir no arquivo sudo gedit /usr/local/etc/libsoc.conf a seguinte definição GPIO-CS = 18 e GPIO-12 = 18.
Para que as funções POST e GET funcionem com o site dweet.io é necessário instalar a biblioteca “requests”. O procedimento é mostrado abaixo:
- sudo pip install requests
Step 4: PROGRAMA - Código Fonte Principal E Dweet
O código fonte principal em python está nomeado como smartHome_valerio_M6.py. O código fonte dweet.py contém as funções necessárias para acesso ao portal dweet (nuvem). Os dois arquivos devem estar na mesma pasta executar o programa.
Para executar o dweet utilize o seguinte comando: sudo/home/linaro/.../dweet.py
Para executar o programa fonte principal utilize o seguinte comando: sudo python /home/linaro/.../ smartHome_valerio_M6.py
O funcionamento do software basicamente consiste
1) Importação de bibliotecas adicionais, importar gpio, GPIO e Dweet de bibliotecas adicionais.
Identificacação dos sensores e atuadores nas portas onde são conectados, bem como, definir a função in/out dos respectivos pinos.
Configuração da leitura de SPI do sensor de luminosidade para a entrada ADC2.
2) def readLDR(gpio)
Realiza a leitura do sensor de luminosidade e o valor de leitura é apresentado na tela como "Valor do LDR:xxx"
3) if__name__=='__main__' :
Na primeira parte o valor de luminosidade é comparado com um valor de referência (neste caso 500), quando o nível de luminosidade for menor que a referência (500) a luz do ambiente se acende (módulo Led) e é apresentado na tela a mensagem "Luz: acesa".Quando o nível de luminosidade for maior que o definido a luz se apaga (módulo led) sendo apresentada a mensagem "Luz: apagada".
Numa segunda parte ao acionar o botão de pressão (simula pet pressionando o botão subindo em uma base colocada sobre esse botão), o relé mudará de estado de ligado para desligado ou de desligado para ligado, e essa mudança de estado do relé aciona um dispositivo, que permite a reposição de alimento.
O valor do estado do botão é colocado na variável button_value e é apresentada na tela como "Botao:x", onde x é o valor do estado. Ainda são mostrados na tela o valor da variável status e Cloud button
A comunicação com a nuvem é feita através do comando:
dweet.dweet_by_name(name="projeto_val", data={"rele":0, "Luminosidade":value, "Luz":luz_status})
enviando as informações de estado do rele, a leitura do sensor de sensibilidade e se Luz está acesa ou apagada.
Seguem anexo o código fonte principal smartHome_valerio_M6.py e o codigo fonte dweet.py
O próximo passo é criar no site dweet.io: um post para permitir o acionamento ou desacionamento do relé remotamente e um get para verificar na nuvem as informações do sistema.
Step 5: Configuração Do Site Dweet
O próximo passo é acessar o serviço da nuvem.
Abrir no seu navegador o site Dweet.io clicar na aba "Play" e em seguida clicar em POST(/dweet/for/{thing})
Criar uma {thing} digitando no campo thing: projeto_val
Obs: A thing criada deve ser a mesma presente no programa do código fonte python, no caso, projeto_val.
Preencha o campo content conformeindicado abaixo e em seguida clique em "Try it out!":
{
“rele”:0,
“Luminosidade”:550,
“Luz”:0,
}
Veja detalhes nas figuras acima.
A verificação dos dados recebidos pelo dweet é feita pelo GET.
Clicar em GET /get/latest/dweets/for/{thing}
Digite no campo thing: projeto_val (obs: mesma {thing} criada no POST).
Clique em "Try it out!"
Em Response Body em "content" teremos a informação recebida:
{
“rele”:0,
“Luminosidade”:550,
“Luz”:0,
}
Veja detalhes nas figuras acima.
O exposto acima trata-se dos métodos "post" e "get", respectivamente, utilizados para passar valores de uma página para outra em um site dinâmico.
Isto feito e com o programa em python rodando na placa dragon board, é possível alterar o estado do "rele" remotamente alterando seus valores de "0" para "1" ou de "1" para "0" através página POST do dweet e clicando em "Try it out". Na página GET do dweet são visualizadas as informações atualizadas do "rele", "Luminosidade" e "Luz" clicando em "Try it out".
Step 6: APLICATIVO - Instação Do Ionic
O aplicativo foi desenvolvido em uma plataforma híbrida utilizando o Ionic framework.
Antes de desenvolver o aplicativo para o smartphone, é preciso instalar o Ionic no computador pessoal. Os passos para a instalação e verificação se a mesma foi bem-sucedida é mostrado abaixo:
- Entre no site: https://nodejs.org/en/ e faça o download da versão mais recente LTS do Node
- Instale o Node no seu computador pessoal
- Envie os comandos do prompt de comandos (cmd) para verificar se a instalação foi feita com sucesso:
node -v
npm -v
- Instale o Ionic com os comandos abaixo através do prompt de comandos (cmd):
npm install –g cordova ionic
npm install –g cordova
- Verifique se o Ionic foi instalado com sucesso usando o comando abaixo:
ionic -v
Step 7: APLICATIVO - Desenvolvimento E Operação
Apresentamos o desenvolvimento do aplicativo com o framework Ionic, que irá se comunicar com o dweet.io e assim, também, ler e alterar as informações que ocorrem na dragon board.
Primeiramente foi criado um aplicativo em branco digitando o seguinte comando no prompt do windows (cmd):
ionic start smart_home_valerio_M6 blank (use o nome do projeto)
Em seguida através da IDE Visual Studio Code foi aberta a pasta contendo o aplicativo em branco (smart_home_valerio_M6) e foram alterados os seguintes arquivos:
- home.html (src/pages/home) parte visual do aplicativo
- home.ts (src/pages/home) realiza as funções do código e alterações das propriedades da tela
- app.module.ts (src/app)
No home.html e home.ts - foram alterações conforme necessidade do projeto para comunicar-se de forma adequada com o dweet.io
No app.modules.ts - modificações para permitir comunicação http.
Em sguida foi necessário criar um arquivo para a comunicação com o dweet. Abrindo um prompt no próprio Visual Studio aberto e digitando:
ionic generate provider dweet
Uma vez criado esse arquivo, que facilita a comunicação via post e via get do aplicativo, o código dweet.ts foi alterado:
- com a criação de um método para buscar as informações do dweet. (get)
- com a criação de um método para fazer o set das variações (post)
- criação de uma variável = baseURL para definir que está usando o dweet como provedor
Finalizadas alterações o aplicativo smart_home_valerio_M6 está pronto e segue em anexo completo com todos os arquivos.
Agora para abrir o aplicativo basta digitar no mesmo prompt do Visual Studio Code o comando para abrir o aplicativo:
ionic serve
O aplicativo será aberto no seu navegador (visual na figura acima) e estará pronto para comunicar-se (ler e atualizar os dados) com a nuvem dweet, que posteriormente acessa a dragonboard para atualização dos status dos sensores e atuadores.
- Pet Alimentação - Muda estado do relé, que aciona o dispositivo de alimentação do pet.
- Luminosidade - Mostra o valor de luminosidade.
- Luz - informa se a luz está apagada ou acesa.