Diferència entre revisions de la pàgina «Curso práctico de programación de electrónica embebida de bajo coste para la Internet de las Cosas. Edición del 13 al 16 de Mayo de 2024. Días 14 y 15»

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= Programa =
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[[Programa de K-LAGAN Curso práctico de programación electrónica "embeded low-cost para la IOT. Edición del 13 al 16 de Mayo de 2024.]]
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[https://moodle.eic.cat/ Acceso al Moodle del curso]
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[https://eic-cat.zoom.us/j/86104101719?pwd=NaZCBD8aJvlckKrDHXS0z53Y9uZP5W.1 Videoconferencia en Zoom] (ID de reunión: 861 0410 1719)<!-- Código de acceso: 590551 --> Os han enviado un código de acceso por correo electrónico.
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= Los sistemas embebidos =
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== Microcontroladores de escala pequeña ==
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[https://www.binefa.cat/training/ceic/20230223/s4a/20181031_ceic_02.pdf Una introducción a Arduino] (Comentado el primer día)
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== Microcontroladores de escala mediana ==
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[https://raw.githubusercontent.com/AchimPieters/esp32-homekit-camera/master/Images/ESP32-30PIN-DEVBOARD.png Distribución de pines en el ESP32-VROOM]
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[[Placa IoT-02 (es) | Placa IoT-02]] ([https://www.binefa.cat/IoT/IoT-02/info/iot02_00_es.pdf Introducción a la placa IoT-02 en pdf])
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== Microcontroladores de escala sofisticada ==
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Un ejemplo de electrónica embebida controlada por una Raspberry Pi: [[IoT-Vertebrae]] (MAC ESP32: 70B8F662BC7C )
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= Gemelos digitales =
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== TinkerCAD ==
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[https://www.tinkercad.com/things/5gKEMfq8rA0-pr03 Ejemplo de Arduino con electrónica exterior (dos potenciómetros para la lectura analógica y leds)]:
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* '''Comunicación''' básica con el ejemplo: Desde el terminal '''e''' enciende un led i con '''a''' apaga el led (carácteres 101 y 97 del [https://es.wikipedia.org/wiki/ASCII código ASCII]).
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* '''Graficación''' del nivel de los potenciómetros del ejemplo: Permite visión graficada quitándole los paréntesis.
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== Wokwi ==
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[https://wokwi.com/dashboard/projects Zona de proyectos en Wokwi]
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[https://wokwi.com/projects/305336312628511297 Ejemplo de control de 31 servos] simulando un Arduino Mega en Wokwi.
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[https://wokwi.com/projects/329840862091543122 Ejemplo de entradas y salidas digitales simulando un ESP32 en Wokwi] ([https://github.com/jordibinefa/IoT-02/blob/master/codes/IoT-02_03_inputs/IoT-02_03_inputs.ino Código IoT-02_03_inputs.ino en Github])
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[https://wokwi.com/projects/330035502407221843 Visión graficada usando Wokwi]
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Simulación del código en MicroPython [https://wokwi.com/projects/344353328302391891 uPython_00_blinky.py] en [https://wokwi.com/ wokwi]
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= Ejemplos básicos de actuadores =
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[https://wokwi.com/arduino/projects Carpeta de proyectos en Wokwi]
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=== Control de 4 leds con ESP32 ===
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[https://wokwi.com/projects/329845964804194900 Control de cuatro leds en Wokwi] [https://github.com/jordibinefa/IoT-02/blob/master/codes/IoT-02_01_leds/IoT-02_01_leds.ino IoT-02_01_leds.ino en GitHub]
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=== Control de un relé ===
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[https://www.binefa.cat/training/ceic/20220330/s4a/20181031_ceic_02.pdf Páginas 13, 17 y 18]
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[https://wokwi.com/projects/322802227591774802 Set / Reset con un par de relés sin microcontrolador simulado en Wokwi]
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[https://www.tinkercad.com/things/1O4C6ZoLpdB Relé en TinkerCad]
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[https://www.tinkercad.com/things/8y6p1MUZXTT Circuit de enclavamiento en TinkerCad]
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==== Arduino Uno ====
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[https://wokwi.com/projects/322846360729551444 Control de un relé en Wokwi usando Arduino Uno]
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==== ESP32 ====
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[https://wokwi.com/projects/329903075159442004 Control de un relé en Wokwi usando ESP32]
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=== Servomotores ===
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[https://www.binefa.cat/training/ceic/20220330/s4a/20181031_ceic_02.pdf Páginas 31 a 40]
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==== Arduino Uno ====
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[https://wokwi.com/arduino/libraries/Servo/Knob Potenciómetro controlando la posición de un servo usando Arduino Uno]
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[https://wokwi.com/arduino/libraries/Servo/Sweep Barrido de posiciones de un servo usando Arduino Uno]
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==== Arduino Mega ====
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[https://wokwi.com/projects/305336312628511297 Ejemplo de control de 31 servos]
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==== ESP32 ====
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[https://www.arduino.cc/reference/en/libraries/esp32servo/ Biblioteca de control de servomotores para ESP32 en el IDE de Arduino]
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[https://wokwi.com/projects/323706614646309460 Simulación en Wokwi de un servo con ESP32 teniendo permisos para subir bibliotecas]
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[https://wokwi.com/projects/329900810993402450 Simulació en Wokwi de un servo con ESP32 sin tener permisos para subir biblioteques]
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= Ejemplos básicos de sensórica =
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[https://www.binefa.cat/training/ceic/20220330/s4a/20181031_ceic_02.pdf Entradas digitales: Páginas 7 a 9]
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== Detección de final de carrera ==
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[https://wokwi.com/projects/329840862091543122 Control de leds con botones en Wokwi] [https://github.com/jordibinefa/IoT-02/blob/master/codes/IoT-02_03_inputs/IoT-02_03_inputs.ino IoT-02_03_inputs.ino en GitHub]
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== Nivel de lluminosidad ==
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[https://wokwi.com/projects/329839893260796499 Lectura de la LDR en Wokwi] [https://github.com/jordibinefa/IoT-02/blob/master/codes/IoT-02_05_ldr/IoT-02_05_ldr.ino IoT-02_05_ldr.ino al GitHub]
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== Medida de la distancia por ultrasonidos ==
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[https://wokwi.com/projects/330033931816534611 Medida de la distancia por ultrasonidos con ESP32 en Wokwi]
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== Medida de inclinaciones y aceleraciones ==
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[https://wokwi.com/projects/305936654686749250 Medida de inclinaciones y aceleraciones. Arduino Uno + MPU6050 con Arduino Uno en Wokwi]
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[https://wokwi.com/projects/305937156771152449 Visualización gráfica de inclinaciones y aceleraciones. Arduino Uno + MPU6050 con Arduino Uno en Wokwi]
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== Plotter básico ==
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[https://wokwi.com/projects/330035502407221843 Plotter básico con ESP32 en Wokwi]
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Recordando añadir una coma al principio para mantener el formato ''json'', hemos añadido al final del archivo ''diagram.json'':
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"serialMonitor": { "display": "plotter" }
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* Ejemplo con dispositivo físico: [https://www.binefa.cat/training/ceic/20220427/s4a_joystick_grafica.zip s4a_joystick_grafica.zip]
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== Medida de humedad y temperatura ==
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[https://wokwi.com/projects/322410731508073042 Medida de humedad y temperatura con ESP32 el Wokwi]
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[https://wokwi.com/projects/330040082126864980 Medida de temperatura usando un termistor de tipo NTC con ESP32 en Wokwi]
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= Snap! y Wokwi combinados =
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Primer uso del protocolo más usado en Internet de las Cosas (MQTT):
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[https://wokwi.com/projects/395171178315723777 ESP32 programado en MicroPython usando MQTT] en Wokwi interaccionando con [https://snap.binefa.cat/snap.html#open:https://raw.githubusercontent.com/jordibinefa/IoT-02/master/codes/snap/esp32Mqtt00.xml un ESP32 en Snap!]
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= Comunicación con componentes =
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[https://www.binefa.cat/training/ceic/20220330/s4a/20181031_ceic_02.pdf Páginas 49 a 79]
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== Protocolos internos: I2C, SPI y UART ==
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=== I2C ===
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[https://wokwi.com/projects/329847579409908306 Escaneo de direcciones I2C] [https://github.com/jordibinefa/IoT-02/tree/master/codes/IoT-02_06_i2cScanner Códigos IoT-02_06_i2cScanner al GitHub]
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[https://wokwi.com/projects/329848007382008404 Lectura de la LDR en la pantalla OLED al Wokwi] [https://github.com/jordibinefa/IoT-02/tree/master/codes/IoT-02_07_SSD1306 Codis IoT-02_07_SSD1306 al GitHub]
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== Protocolos externos: ModBus, CanBus ==
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[[Modbus RTU]]
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[[Algunes captures de pantalla del vídeo de ProSoft Technology explicant el ModBus RTU i ModBus TCP | Resumen del ModBus RTU y ModBus TCP]]
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= Ejercicios =
 
= Ejercicios =
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https://formacio.eic.cat/cursos/1123418
 
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== Graficación de los valores de temperatura y humedad ==
 
== Graficación de los valores de temperatura y humedad ==
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Basándoos en el ejemplo [https://wokwi.com/projects/322410731508073042 Medida de humedad y temperatura con ESP32 al Wokwi], visualizad gráficamente los valores de temperatura y humedad. Acordaos de modificar el archivo ''diagram.json''.
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Basándoos en el ejemplo [https://wokwi.com/projects/322410731508073042 Medida de humedad y temperatura con ESP32 al Wokwi], visualizad gráficamente los valores de temperatura y humedad. Acordaos de modificar el archivo ''diagram.json'' (después de "connections":[] añadid ''',serialMonitor": { "display": "plotter" })'''. Para dar más inmediatez podéis bajar el tiempo entre lecturas analógicas.
  
 
   Serial.print(data.temperature);
 
   Serial.print(data.temperature);
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== Sistema de tres leds que indica la temperatura de confort ==
 
== Sistema de tres leds que indica la temperatura de confort ==
 
<!-- Seguint els consells de [https://www.azosensors.com/article.aspx?ArticleID=487 Determining Thermal Comfort Using a Humidity and Temperature Sensor] volem fer un sistema amb tres leds de colors. Basant-vos en l'exemple [https://wokwi.com/projects/330040082126864980 Mesura de temperatura emprant un termistor de tipus NTC amb ESP32 al Wokwi] i l'article anterior seguint la norma ISO7730 (i ignorant l'efecte de la humitat relativa), afegiu tres leds de colors (blau, verd i vermell). El led '''blau''' s'encendrà quan la temperatura estigui '''per sota de 20ºC''' (els altres dos leds hauran d'estar apagats). El led '''verd''' s'encendrà quan la temperatura estigui '''entre 20ºC i 26ºC''' (els altres dos leds hauran d'estar apagats). El led '''vermell''' s'encendrà quan la temperatura sigui '''superior a 26ºC''' (els altres dos leds hauran d'estar apagats).
 
<!-- Seguint els consells de [https://www.azosensors.com/article.aspx?ArticleID=487 Determining Thermal Comfort Using a Humidity and Temperature Sensor] volem fer un sistema amb tres leds de colors. Basant-vos en l'exemple [https://wokwi.com/projects/330040082126864980 Mesura de temperatura emprant un termistor de tipus NTC amb ESP32 al Wokwi] i l'article anterior seguint la norma ISO7730 (i ignorant l'efecte de la humitat relativa), afegiu tres leds de colors (blau, verd i vermell). El led '''blau''' s'encendrà quan la temperatura estigui '''per sota de 20ºC''' (els altres dos leds hauran d'estar apagats). El led '''verd''' s'encendrà quan la temperatura estigui '''entre 20ºC i 26ºC''' (els altres dos leds hauran d'estar apagats). El led '''vermell''' s'encendrà quan la temperatura sigui '''superior a 26ºC''' (els altres dos leds hauran d'estar apagats).
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https://wokwi.com/projects/397753815709435905
 
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Siguiendo los consejos de [https://www.azosensors.com/article.aspx?ArticleID=487 Determining Thermal Comfort Using a Humidity and Temperature Sensor] queremos hacer un sistema con tres ledes de colores. Basándoos en el ejemplo [https://wokwi.com/projects/330040082126864980 Medida de temperatura empleando un termistor de tipo NTC con ESP32 al Wokwi] y el artículo anterior siguiendo la norma ISO7730 (e ignorando el efecto de la humedad relativa), añadid tres ledes de colores (azul, verde y rojo). El led '''azul''' se encenderá cuando la temperatura esté '''por debajo de 20 °C''' (los otros dos leds tendrán que estar apagados). El led '''verde''' se encenderá cuando la temperatura esté '''entre 20 °C y 26 °C''' (los otros dos leds tendrán que estar apagados). El led '''rojo''' se encenderá cuando la temperatura sea '''superior a 26 °C''' (los otros dos leds tendrán que estar apagados).
 
Siguiendo los consejos de [https://www.azosensors.com/article.aspx?ArticleID=487 Determining Thermal Comfort Using a Humidity and Temperature Sensor] queremos hacer un sistema con tres ledes de colores. Basándoos en el ejemplo [https://wokwi.com/projects/330040082126864980 Medida de temperatura empleando un termistor de tipo NTC con ESP32 al Wokwi] y el artículo anterior siguiendo la norma ISO7730 (e ignorando el efecto de la humedad relativa), añadid tres ledes de colores (azul, verde y rojo). El led '''azul''' se encenderá cuando la temperatura esté '''por debajo de 20 °C''' (los otros dos leds tendrán que estar apagados). El led '''verde''' se encenderá cuando la temperatura esté '''entre 20 °C y 26 °C''' (los otros dos leds tendrán que estar apagados). El led '''rojo''' se encenderá cuando la temperatura sea '''superior a 26 °C''' (los otros dos leds tendrán que estar apagados).
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[[Image:WokwiComfort00.png|center|thumb|Indicador de temperatura de confort]]
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Propuesta de distribución de pines:
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#define LED_R 23
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#define LED_G 27
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#define LED_B 32
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Parte del código ''json'' de distribución de componentes:
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  "parts": [
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    { "type": "wokwi-esp32-devkit-v1", "id": "esp", "top": -108.67, "left": 55.33, "attrs": {} },
 +
    {
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      "type": "wokwi-ntc-temperature-sensor",
 +
      "id": "ntc1",
 +
      "top": -101.06,
 +
      "left": -211.45,
 +
      "attrs": {}
 +
    },
 +
    {
 +
      "type": "wokwi-led",
 +
      "id": "led1",
 +
      "top": -224.4,
 +
      "left": 359.4,
 +
      '''"attrs": { "color": "red", "flip": "1" }'''
 +
    },
 +
    {
 +
      "type": "wokwi-resistor",
 +
      "id": "r1",
 +
      "top": -188.05,
 +
      "left": 288,
 +
      '''"attrs": { "value": "1000" }'''
 +
    },
 +
    {
 +
      "type": "wokwi-led",
 +
      "id": "led2",
 +
      "top": -157.2,
 +
      "left": 359.4,
 +
      '''"attrs": { "color": "green", "flip": "1" }'''
 +
    },
 +
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= MQTT =
 +
[[El protocolo MQTT]]
 +
 +
[[Conexión entre la placa IoT-02 y Snap! v9 mediante MQTT]]
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= Gemelo digital =
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[[Image:WokwiDigitalTwin01.png|center|thumb|Gemelo digital para el uso práctico de MQTT con Snap! y Node-RED]]
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[https://wokwi.com/projects/384384549968583681 Gemelo digital en Wokwi para interactuar con MQTT]. Cambiad en la línea 81 los cuatro últimos números de la MAC por los de vuestro puerto asignado.
 +
 +
stMac = "7C9EBDF872FC_2893"; // <-- Cambiad 2893 por el número de vuestro puerto asignado
  
 
= Node-RED =
 
= Node-RED =
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[[Asignación de puertos para el curso de electrónica embebida de bajo coste para la Internet de las Cosas. Edición del 13 al 16 de Mayo de 2024]]
 +
 +
[[Image:WokwiNodered00.png|center|thumb|Node-RED interactuando con el gemelo digital usando MQTT]]
 +
 
[[Uso del NodeRED (2024) | Uso del NodeRED]]
 
[[Uso del NodeRED (2024) | Uso del NodeRED]]
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 +
Haced un flujo que lea el valor de la LDR y lo traduzca a un porcentaje entre 0 y 100. Haced que se visualize en un reloj (''gauge'') y en una gráfica.
 +
 +
[[Uso de la base de datos MariaDB desde NodeRED (2023) | Uso de la base de datos MariaDB desde Node-RED]]
 +
 +
[[Uso de Telegram desde NodeRED]]

Revisió de 11:52, 14 maig 2024

Programa

Programa de K-LAGAN Curso práctico de programación electrónica "embeded low-cost para la IOT. Edición del 13 al 16 de Mayo de 2024.

Acceso al Moodle del curso

Videoconferencia en Zoom (ID de reunión: 861 0410 1719) Os han enviado un código de acceso por correo electrónico.

Los sistemas embebidos

Microcontroladores de escala pequeña

Una introducción a Arduino (Comentado el primer día)

Microcontroladores de escala mediana

Distribución de pines en el ESP32-VROOM

Placa IoT-02 (Introducción a la placa IoT-02 en pdf)

Microcontroladores de escala sofisticada

Un ejemplo de electrónica embebida controlada por una Raspberry Pi: IoT-Vertebrae (MAC ESP32: 70B8F662BC7C )

Gemelos digitales

TinkerCAD

Ejemplo de Arduino con electrónica exterior (dos potenciómetros para la lectura analógica y leds):

  • Comunicación básica con el ejemplo: Desde el terminal e enciende un led i con a apaga el led (carácteres 101 y 97 del código ASCII).
  • Graficación del nivel de los potenciómetros del ejemplo: Permite visión graficada quitándole los paréntesis.

Wokwi

Zona de proyectos en Wokwi

Ejemplo de control de 31 servos simulando un Arduino Mega en Wokwi.

Ejemplo de entradas y salidas digitales simulando un ESP32 en Wokwi (Código IoT-02_03_inputs.ino en Github)

Visión graficada usando Wokwi

Simulación del código en MicroPython uPython_00_blinky.py en wokwi

Ejemplos básicos de actuadores

Carpeta de proyectos en Wokwi

Control de 4 leds con ESP32

Control de cuatro leds en Wokwi IoT-02_01_leds.ino en GitHub

Control de un relé

Páginas 13, 17 y 18

Set / Reset con un par de relés sin microcontrolador simulado en Wokwi

Relé en TinkerCad

Circuit de enclavamiento en TinkerCad

Arduino Uno

Control de un relé en Wokwi usando Arduino Uno

ESP32

Control de un relé en Wokwi usando ESP32

Servomotores

Páginas 31 a 40

Arduino Uno

Potenciómetro controlando la posición de un servo usando Arduino Uno

Barrido de posiciones de un servo usando Arduino Uno

Arduino Mega

Ejemplo de control de 31 servos

ESP32

Biblioteca de control de servomotores para ESP32 en el IDE de Arduino

Simulación en Wokwi de un servo con ESP32 teniendo permisos para subir bibliotecas

Simulació en Wokwi de un servo con ESP32 sin tener permisos para subir biblioteques

Ejemplos básicos de sensórica

Entradas digitales: Páginas 7 a 9

Detección de final de carrera

Control de leds con botones en Wokwi IoT-02_03_inputs.ino en GitHub

Nivel de lluminosidad

Lectura de la LDR en Wokwi IoT-02_05_ldr.ino al GitHub

Medida de la distancia por ultrasonidos

Medida de la distancia por ultrasonidos con ESP32 en Wokwi

Medida de inclinaciones y aceleraciones

Medida de inclinaciones y aceleraciones. Arduino Uno + MPU6050 con Arduino Uno en Wokwi

Visualización gráfica de inclinaciones y aceleraciones. Arduino Uno + MPU6050 con Arduino Uno en Wokwi

Plotter básico

Plotter básico con ESP32 en Wokwi

Recordando añadir una coma al principio para mantener el formato json, hemos añadido al final del archivo diagram.json: 

"serialMonitor": { "display": "plotter" }

Medida de humedad y temperatura

Medida de humedad y temperatura con ESP32 el Wokwi

Medida de temperatura usando un termistor de tipo NTC con ESP32 en Wokwi

Snap! y Wokwi combinados

Primer uso del protocolo más usado en Internet de las Cosas (MQTT):

ESP32 programado en MicroPython usando MQTT en Wokwi interaccionando con un ESP32 en Snap!

Comunicación con componentes

Páginas 49 a 79

Protocolos internos: I2C, SPI y UART

I2C

Escaneo de direcciones I2C Códigos IoT-02_06_i2cScanner al GitHub

Lectura de la LDR en la pantalla OLED al Wokwi Codis IoT-02_07_SSD1306 al GitHub

Protocolos externos: ModBus, CanBus

Modbus RTU

Resumen del ModBus RTU y ModBus TCP

Ejercicios

Graficación de los valores de temperatura y humedad

Basándoos en el ejemplo Medida de humedad y temperatura con ESP32 al Wokwi, visualizad gráficamente los valores de temperatura y humedad. Acordaos de modificar el archivo diagram.json (después de "connections":[] añadid ,serialMonitor": { "display": "plotter" }). Para dar más inmediatez podéis bajar el tiempo entre lecturas analógicas. 

 Serial.print(data.temperature);
 Serial.print(",");
 Serial.print(data.humidity);
 Serial.println("");

Sistema de tres leds que indica la temperatura de confort

Siguiendo los consejos de Determining Thermal Comfort Using a Humidity and Temperature Sensor queremos hacer un sistema con tres ledes de colores. Basándoos en el ejemplo Medida de temperatura empleando un termistor de tipo NTC con ESP32 al Wokwi y el artículo anterior siguiendo la norma ISO7730 (e ignorando el efecto de la humedad relativa), añadid tres ledes de colores (azul, verde y rojo). El led azul se encenderá cuando la temperatura esté por debajo de 20 °C (los otros dos leds tendrán que estar apagados). El led verde se encenderá cuando la temperatura esté entre 20 °C y 26 °C (los otros dos leds tendrán que estar apagados). El led rojo se encenderá cuando la temperatura sea superior a 26 °C (los otros dos leds tendrán que estar apagados).

Indicador de temperatura de confort

Propuesta de distribución de pines: 

#define LED_R 23
#define LED_G 27
#define LED_B 32

Parte del código json de distribución de componentes: 

 "parts": [
   { "type": "wokwi-esp32-devkit-v1", "id": "esp", "top": -108.67, "left": 55.33, "attrs": {} },
   {
     "type": "wokwi-ntc-temperature-sensor",
     "id": "ntc1",
     "top": -101.06,
     "left": -211.45,
     "attrs": {}
   },
   {
     "type": "wokwi-led",
     "id": "led1",
     "top": -224.4,
     "left": 359.4,
     "attrs": { "color": "red", "flip": "1" }
   },
   {
     "type": "wokwi-resistor",
     "id": "r1",
     "top": -188.05,
     "left": 288,
     "attrs": { "value": "1000" }
   },
   {
     "type": "wokwi-led",
     "id": "led2",
     "top": -157.2,
     "left": 359.4,
     "attrs": { "color": "green", "flip": "1" }
   },

MQTT

El protocolo MQTT

Conexión entre la placa IoT-02 y Snap! v9 mediante MQTT

Gemelo digital

Gemelo digital para el uso práctico de MQTT con Snap! y Node-RED

Gemelo digital en Wokwi para interactuar con MQTT. Cambiad en la línea 81 los cuatro últimos números de la MAC por los de vuestro puerto asignado. 

stMac = "7C9EBDF872FC_2893"; // <-- Cambiad 2893 por el número de vuestro puerto asignado

Node-RED

Asignación de puertos para el curso de electrónica embebida de bajo coste para la Internet de las Cosas. Edición del 13 al 16 de Mayo de 2024

Node-RED interactuando con el gemelo digital usando MQTT

Uso del NodeRED

Haced un flujo que lea el valor de la LDR y lo traduzca a un porcentaje entre 0 y 100. Haced que se visualize en un reloj (gauge) y en una gráfica.

Uso de la base de datos MariaDB desde Node-RED

Uso de Telegram desde NodeRED

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