Домашний климат под контролем 2 (Arduino + CO2)

Получив в руки игрушку под названием Arduino первое что приходит в голову — поморгать светодиодами, второе — собрать метеостанцию.
Следующим после уровня влажности  и температуры меня интересовал уровень загрязнения воздуха. А самое главное — уровень CO2. Этот показатель основа для определения качества воздуха. Если этот показатель в норме, то и с остальными газами скорее всего нет проблем. Это показатель проветриваемости помещения. Основной источник CO2 в помещении это мы сами. Минимальный уровень CO2 это обычно свежий уличный воздух — 300-400 ppm. Уровень приемлемый в жилом помещении 500-800 ppm.  Высокий уровень CO2 вызывает головные боли, тошноту, слабость, в общем симптомы отравления вплоть до несовместимости с жизнью.

По моему опыту от девайса требуется:

• возможность посмотреть данные мониторинга на самом девайсе (глупо идти за смартфоном чтобы узнать влажность в комнате когда датчик на расстоянии вытянцтой руки). Экран в таких устройствах очень желателен.
• возможность смотреть данные (графики) онлайн. Скидываем куда нибудь вроде narodmon.ru .
• возможность изменять настройки устройства через веб интерфейс (к сожалению на маломощных UNO и Ethernet с 32kb FLASH и 2 SVRAM веб интерфейс это из мира фантастики).

Приведенная здесь простенькая инструкция по сборке DIY устройства мониторинга качества воздуха в помещении может вам помочь в оздоровлении окружающей вас среды.

Элементы:

Arduino (Uno + Ethernet shield, Ethernet, Ethernet with PoE)
DHT22 (dht11, AM2302)
K30
LCD 1602 (LCM1602 IIC V2)

Схема подключения:

LCD для экономии задействованных контактов был выбран с нашлепкой в виде PCF8574T, а сенсор AM2302 уже шел в DHT22 с резистором. Рекомендую почитать таки datasheet от K30.

Скетч для ардуино:

/*

Library LCD.
https://bitbucket.org/fmalpartida/new-liquidcrystal/downloads
1602 with PCF8574T  LCM1602 IIC V1

K_Series.h -Library for interfacing with a K-series sensor
Created by Jason Berger
for CO2METER.com
OCT-12-2012
http://www.co2meters.com/Documentation/AppNotes/AN126-K3x-sensor-arduino-uart.zip

FILE: dht.h
VERSION: 0.1.05
PURPOSE: DHT Temperature & Humidity Sensor library for Arduino
URL: http://playground.arduino.cc/Main/DHTLib
HISTORY:
see dht.cpp file

MemoryFree library based on code posted here:
http://www.arduino.cc/cgi-bin/yabb2/YaBB.pl?num=1213583720/15
Extended by Matthew Murdoch to include walking of the free list.

*/

#include <SPI.h>
#include <Ethernet.h>
#include «kSeries.h»
#include <dht.h>
#include <MemoryFree.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
#include <Wire.h>

dht DHT;
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 2, 1, 0, 4, 5, 6, 7, 3, POSITIVE);

EthernetClient client; //

char CurTemp[5]={
}
,CurHum[5]={
}
,ppm[5]={
};

kSeries K_30(6,8);

// CHANGE MAC ADDRESS TO ANY OTHER!!! (use http://www.miniwebtool.com/mac-address-generator/ for example)
byte mac[] = {
0x90, 0xA2, 0x7C, 0x5E, 0xA7, 0xB9       }; // default mac address of ethernet shield

boolean DHCP = true,NMService=true,DHT22=true,DL=false,K30=true;

IPAddress IP=(192,168,1,121),GW=(192,168,1,1),DNS=(192,168,1,1),NMIP=(94,19,113,221);
IPAddress server(94,19,113,221);
int DHT_P=(7),DL_P=int (5);

const unsigned long postingInterval = 400000;  // интервал между отправками данных в миллисекундах (5 минут)
unsigned long lastConnectionTime = postingInterval;           // время последней передачи данных
boolean lastConnected = false;                  // состояние подключения
int HighByte, LowByte, TReading, SignBit, Tc_100;
char replyBuffer[106],macch[14];

void setup() {
delay(200);
Serial.begin (115200);
if (DHCP) {
if (Ethernet.begin(mac) == 0) {
Serial.println(«Failed  DHCP»);
// doing nothing
for(;;)
;
}
}
else {
Ethernet.begin(mac, IP);

};
delay(500);  // Couple of seconds just to warm up Ethernet.
Serial.println();
Serial.print(«IP «);
Serial.println(Ethernet.localIP());
genmacchar();

lcd.backlight ();

lcd.begin(16,2);               // initialize the lcd

lcd.home ();                   // go home
lcd.print («IP «);
lcd.print(Ethernet.localIP());
lcd.setCursor ( 0, 1 );        // go to the next line
lcd.print («MAC «);
lcd.print (macch);

Serial.println();
Serial.print(«IP Address is «);
Serial.println(Ethernet.localIP());

Serial.print («MAC «);
Serial.println (macch);
delay (2500);
lcd.clear ();
lcd.home ();
lcd.print (»   «);
lcd.print((char)223);
lcd.print («C»);
lcd.setCursor ( 0, 1 );
lcd.print (»   «);

lcd.print («%     ppm»);

}

void loop() {
delay (500);

lcd.home ();
if (DHT22) DHTRead();
if (K30)  co2();

delay (3000);
Serial.print(«frmem()=»);
Serial.println(freeMemory());
//debug
if (client.connected()) Serial.println («client connected»);

Serial.println («client stopped»);

Serial.print («lastConnectionTime= «);
Serial.println (lastConnectionTime);
Serial.print («postingInterval= «);
Serial.println (postingInterval);
Serial.print («millis= «);
Serial.println (millis());
Serial.print («CurTemp=»);
Serial.println (CurTemp);
Serial.print («CurHum=»);
Serial.println (CurHum);
Serial.print(«frmem()=»);
Serial.println(freeMemory());

//debug
if (client.connected() && lastConnected) {
client.stop();
}
if(!client.connected() && ((millis() — lastConnectionTime )> postingInterval))   {
formingPOST ();

}
lastConnected = client.connected();

delay (1000);

}

void co2 (){ //reading data from CO2 sensor
itoa (K_30.getCO2(‘p’),ppm,10);
//Print the value on Serial
Serial.print(«Co2 =»);
Serial.println(ppm);
lcd.setCursor (9,0);
lcd.print (»     «);
lcd.setCursor (9,0);
lcd.print (ppm);

}

void formingPOST (){

Serial.println («forming POST»);

//формирование HTTP-запроса. Preparing http request.
memset(replyBuffer, 0, sizeof(replyBuffer));
strcpy(replyBuffer,»ID=»);
strcat(replyBuffer,macch);
//Конвертируем MAC-адрес. Converting mac address.

//конвертируем адрес термодатчика. Converting first sensor address.
Serial.print («Here is our replyBuffer»);
Serial.println (replyBuffer);
strcat(replyBuffer,»&»);
strcat(replyBuffer,macch);
strcat(replyBuffer,»01″);
Serial.print («Here is our replyBuffer»);
Serial.println (replyBuffer);
//конвертируем адрес датчика влажности. Converting secong sensor address.
strcat(replyBuffer,»=»);
if (SignBit)
{
strcat(replyBuffer,»-«);
Serial.println (» Beware of Minus !!! «);
}

strcat(replyBuffer,CurTemp);
strcat(replyBuffer,»&»);
strcat(replyBuffer,macch);
strcat(replyBuffer,»02″);
strcat(replyBuffer,»=»);
strcat(replyBuffer,CurHum);
strcat(replyBuffer,»&»);
strcat(replyBuffer,macch);
strcat(replyBuffer,»03″);
strcat(replyBuffer,»=»);
Serial.print («Here is our ppm»);
Serial.println (ppm);
strcat(replyBuffer,ppm);
Serial.print («Here is our replyBuffer»);
Serial.println (replyBuffer);
httpRequest();

}

void httpRequest() {
Serial.print («staring to POST request»);

if (client.connect(server, 80)) {

// send the HTTP POST request:
client.println(«POST http://narodmon.ru/post.php HTTP/1.0»);
Serial.println(«POST http://narodmon.ru/post.php HTTP/1.0»);
client.println(«Host: narodmon.ru»);
Serial.println(«Host: narodmon.ru»);
//client.println(«User-Agent: arduino-ethernet»);
//client.println(«Connection: close»);
client.println(«Content-Type: application/x-www-form-urlencoded»);
Serial.println(«Content-Type: application/x-www-form-urlencoded»);
client.print(«Content-Length: «);
client.println(strlen(replyBuffer));
Serial.print(«Content-Length: «);
Serial.println(strlen(replyBuffer));
client.println();
Serial.println();
client.println(replyBuffer);
Serial.println(replyBuffer);
client.println();

delay(1000);
}
else {
Serial.print(«http request failed — client not connected»);
client.stop();
}
lastConnectionTime = millis();
}

void DHTRead (){

int chk = DHT.read22(DHT_P);
Serial.print(chk);
switch (chk)
{
case DHTLIB_OK:
Serial.println(«DHT OK,t»);
delay (1000);
dtostrf(DHT.temperature, 3, 0, CurTemp);
Serial.print(«temp and hum»);
Serial.print (CurTemp);

Serial.print(«,t»);
delay (1000);
dtostrf(DHT.humidity, 3, 0, CurHum);
Serial.println (CurHum);
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print (»   «);
lcd.setCursor (0,1);
lcd.print (»   «);
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print (CurTemp);
lcd.setCursor (0,1);
lcd.print (CurHum);

break;
case DHTLIB_ERROR_CHECKSUM:
Serial.print(«Checksum er,t»);
break;
case DHTLIB_ERROR_TIMEOUT:
Serial.print(«Time out er,t»);
break;
default:
Serial.print(«Unknown er,t»);
break;

}

}

void genmacchar() {
for (int k=0; k<6; k++)
{
int b1=mac[k]/16;
int b2=mac[k]%16;
char c1[2],c2[2];

if (b1>9) c1[0]=(char)(b1-10)+’A’;
else c1[0] = (char)(b1) + ‘0’;
if (b2>9) c2[0]=(char)(b2-10)+’A’;
else c2[0] = (char)(b2) + ‘0’;

c1[1]=»;
c2[1]=»;

strcat(macch,c1);
strcat(macch,c2);
}
}

Выглядит непрезентабельно, комментариев мало, если будет возможность — переделаю.
ОБЯЗАТЕЛЬНО меняем mac адрес в скетче на свой или на генерируемый.

Вставляем все в корпус и запускаем. Приятной сборки.