beelogger

beelogger-STM32 – Programmcode

Die beelogger-STM32 Multi Sketche unterstützen bis zu vier Waagen an einem beelogger-STM32 mit den Sensoren. Der Programmcode kann nur mit einem EE-Prom verwendet werden. Weitere Informationen hier zu
Details des Aufbaus und dem Sketch
Pinbelegung
Debug-Ausgaben und Messwerten

Das beelogger-Team leistet bei Fragen gerne Unterstützung.

Unbedingt vor dem Laden dieser Sketche die Testprogramme für den beelogger und der Sensoren zum Funktionstest der Komponenten durchführen.
Diverse Testprogramme sind im Download, auf dieser Seite unten, enthalten.

Die Multi-Sketche ermöglichen die Messung der Batteriespannung sowie die Einstellung eines Weckintervalls über die im STM32 integrierte Echtzeituhr.
Ein beelogger-STM32 System wird zwischen den Messungen in einen sehr stromsparenden Schlafmodus mit einem Strombedarf von ca. 10uA versetzt.

Die Multi Sketche sind in Ausführungen für Aufbauten mit bis zu vier Waagen an einem beelogger verfügbar:

– WLAN,  GSM, LTE  -MULTI
– LORA
– Bienenzähler, zwei Waagen, WLAN

Hinweise zur Sensorkonfiguration in den STM32-Multi-Sketchen:

In den STM32-Multi-Sketchen sind zahlreiche Sensortypen verfügbar und können komfortabel zugeordnet werden.
Das beelogger-Projekt benötigt diverse Biblotheken, die  als Datei zu Verfügung stehen.

Die Konfiguration ist in einer systemabhängigen “WLAN / GSM /LTE _MULTI_config.h” enthalten. Die Einstellungen zur Debug-Option, Pinbelegung oder Detailkonfiguration der Sensoren (I2C-Adressen) finden sich in der “beelogger_config.h“.

  • Sketche haben optionale Debug-Informationen eingebaut, die über das Debug-Flag aktiviert werden können. Im Dauerbetrieb sollte das Debug-Flag auf “0” gesetzt sein.
#define myDebug 0  // 0 / 1  Debug via Serial Monitor

Es stehen diverse Sensoren konfigurierbar zur Verfügung.

Hinweis:
Der I2C-Bus ist in seiner Leitungslänge sehr eingeschränkt. Je nach Anzahl der I2C-Sensoren, Leitungslängen und Aufbau der Verdrahtung kann es Instabilitäten des beeloggers kommen. In ungünstigen Fällen “hängt” der beelogger und sendet keine Daten.
Insbesondere bei Systemen mit 2 und mehr Waagen sollten I2C-Sensoren zur Beutenüberwachung erst nach längerem Probebetrieb verwendet werden.

Damit ein Sensor für Temperatur, Feuchte oder Luftdruck vom Sketch abgefragt wird, muss dieser aktiviert werden.
Der Sensor muss danach einer Aufgabe zugewiesen werden, damit die Messwerte übertragen werden.
Hinter dem Sensor ist die zugehörige Sensornummer (von 1-9) für die Zuweisung angegeben.

//----------------------------------------------------------------
// Sensorkonfiguration
// 1. Sensor für die Abfrage durch den Sketch aktivieren
// 2. aktive Sensoren für Temperatur/Feuchte in der Sensormatrix zuordnen
// 3. Sensor für Temperatur Wägezelle festlegen
//----------------------------------------------------------------
#define Anzahl_Sensoren_DHT     0   // Mögliche Anzahl: '0','1','2'  --- Nr 1+2 ---- (Temperatur + Luftfeuchte)

#define Anzahl_Sensoren_Si7021  0   // Mögliche Anzahl: '0','1'      --- Nr 3 ----- (Temperatur + Luftfeuchte)

#define Anzahl_Sensoren_SHT31   0   // Mögliche Anzahl: '0','1','2'  --- Nr 4+5 --- (Temperatur + Luftfeuchte)

#define Anzahl_Sensoren_BME280  0   // Mögliche Anzahl: '0','1','2'  --- Nr 6+7 --- (Temperatur + Luftfeuchte)

#define Anzahl_Sensoren_DS18B20 0   // Mögliche Anzahl: '0','1','2'  --- Nr 8+9 --- (Nur Temperatur) 
//                                                          '3','4'  --- Nr 8+9 --- (im Wert Luftfeuchte) 

// 2. Sensormatrix, hier kann die Zuordnung der Sensoren geändert werden
// Nr 1 - 9 aus Liste oben auswählen, wenn kein Sensor gewünscht ist einfach "0" angeben
// wenn kein Sensor für die Aussentemperatur gesetzt ist, wird automatisch der Temperatursensor der RTC verwendet
#define Aussenwerte        0 // 0 oder Nr. 1 - 9 
// Sensor Beute 1 
#define Beute1             0 // 0 oder Nr. 1 - 9 
// Sensor Beute 2 
#define Beute2             0 // 0 oder Nr. 1 - 9 
// Sensor Beute 3
#define Beute3             0 // 0 oder Nr. 1 - 9 
// Sensor Beute 4 
#define Beute4             0 // 0 oder Nr. 1 - 9 

// 3. Temperatur Wägezelle (Duo, Tripple, Quad usw.
// Sensor, der die Temperatur der Wägezelle erfasst; vorbelegt der erste DS18B20 
// für Systeme mit einer Waage identisch zum Sensor Aussenwerte eintragen
#define Temp_Zelle         8 // 0 oder Nr. 1 - 9

In diesem Beispiel werden die Werte vom DHT-Sensor der Beute 1 zugeordnet, während die Aussenwerte ihre Daten vom ersten SHT31-Sensor beziehen.

– Zunächst werden die vorhandenen Sensoren für die Verwendung aktiviert.

#define Anzahl_Sensoren_DHT      1   // Mögliche Anzahl: '0','1','2' --- Nr 1+2 ---- (Temperatur + Luftfeuchte) 
#define Anzahl_Sensoren_Si7021   0   // Mögliche Anzahl: '0','1'      --- Nr 3 ----- (Temperatur + Luftfeuchte) 
#define Anzahl_Sensoren_SHT31    1   // Mögliche Anzahl: '0','1','2'  --- Nr 4+5 --- (Temperatur + Luftfeuchte) 
#define Anzahl_Sensoren_BME280   0   // Mögliche Anzahl: '0','1','2'  --- Nr 6+7 --- (Temperatur + Luftfeuchte) 
#define Anzahl_Sensoren_DS18B20  0   // Mögliche Anzahl: '0','1','2'  --- Nr 8+9 --- (Nur Temperatur)

– Im Anschluss kann man die jeweilige  Sensornummer  einfach der entsprechenden Messstelle zuordnen.
– die Sensoren werden ihrer Aufgabe zugeordnet

#define Aussenwerte  4 // 0 oder Nr. 1 - 9 // Sensor Beute 1 
#define Beute1       1 // 0 oder Nr. 1 - 9 // Sensor Beute 2 
#define Beute2       0 // 0 oder Nr. 1 - 9 // Sensor Beute 3 
#define Beute3       0 // 0 oder Nr. 1 - 9 // Sensor Beute 4 
#define Beute4       0 // 0 oder Nr. 1 - 9 

#define Temp_Zelle   4 // 0 oder Nr. 1 - 9

Hinweis: Bisherige Sketche verwenden den ersten DS18B20 oder den Aussentemperaturwert für die Temperaturkompensation automatisch.

Als zusätzlicher Sensor kann ein Lichtsensor BH1750 konfiguriert werden.

#define Anzahl_Sensoren_Licht 0 // Mögliche Anzahl '0','1

Zusätzliche Sensorwerte: Ab Webserverskript Version M.07 ist die Übertragung weiterer Sensorwerte möglich. Neben dem Messwert Luftdruck eines BME280 ist der Messwert eines Niederschlagsmessers vorgesehen.
Luftdruckmesswerte zum Vergleich finden sind in den aktuellen Beobachtungswerten des Deutschen Wetterdienstes.

//----------------------------------------------------------------
// erweiterte Sensoren
//----------------------------------------------------------------
// Korrektur Luftdruckmessung mit BME280
#define Korrektur_Luftdruck    0.0  // Korrekturwert um Abweichungen zu offiziellen Wetterstationen auszugleichen;Aux[1] 

#define beelogger_Audio         0   // '0','1' --- Aux[0,2] ---- (Frequenz und Pegel des stärkesten Signals)

 

Des weiteren sind Anzahl der Waagen sowie die Kalibrierparameter der Waage / HX711 und für die Spannungsmessung einzutragen.

#define Anzahl_Sensoren_Gewicht 1 // Mögliche Anzahl: '1','2','3','4'

// Anschluss / Konfiguration Wägezellen-------------------------------------------------------
// mit Anzahl_Sensoren_Gewicht 1 // HX711(1) Kanal A = Waage1; Serverskript: beeloggerY 
// mit Anzahl_Sensoren_Gewicht 2 zusätzlich: // HX711(1) Kanal B = Waage2; Serverskript: DuoY 
// mit Anzahl_Sensoren_Gewicht 3 zusätzlich: // HX711(2) Kanal A = Waage3; Serverskript: TripleY 
// mit Anzahl_Sensoren_Gewicht 4 zusätzlich: // HX711(2) Kanal B = Waage4; Serverskript: QuadY 
// Kalibrierwerte für die Wägezellen
const long Taragewicht[4] = { 10, 10, 10, 10 }; // Hier ist der Wert aus der Kalibrierung einzutragen
const float Skalierung[4] = { 1.0, 1.0, 1.0, 1.0 }; // Hier ist der Wert aus der Kalibrierung einzutragen
// Kalibrierwerte für die Spannungsmessung Akku
const long Kalib_Spannung = 1000; // Hier muss der Wert aus der Kalibrierung eingetragen werden, sonst funktioniert der Programmcode nicht
const long Kalib_Bitwert = 100; // Hier muss der Wert aus der Kalibrierung eingetragen werden, sonst funktioniert der Programmcode nicht
//Konfiguration Spannungsversorgung
// Li-Ion Akku (bitte nicht verändern)
const float VAlternativ = 3.8; // Minimale Spannung ab der automatisch das alternative Intervall aktiviert wird 
const float VMinimum = 3.75; // Minimale Spannung ab der ab der keine Messungen und auch kein Versand von Daten erfolgt 

Bei einer Spannung die höher ist als VAlternativ, werden die Messwerte wie in den Intervallen (im Sketch oder bei aktiver Fernsteuerung über den Webserver) konfiguriert abgefragt und versendet. Ab einer Spannung von VAlternativ und geringer, werden Messungen und Versand der Daten nur noch alle 2 Stunden (120min) durchgeführt. Dieser Wert ist nicht über den Server konfigurierbar.
Bei einer Spannung die kleiner oder gleich VMinimum ist, werden weder Messungen vorgenommen, noch Daten versendet. Sobald der Akku durch die Solarzelle aufgeladen ist und die Akkuspannung die eingestellten Werte erreicht bzw. überschreitet, nimmt der beelogger seinen Betrieb wieder auf.

Schwarmalarm: Parametrierung der automatischen Sendefunktion bei Gewichtsänderung für beelogger mit EE-Prom. Achtung dieser Wert ist in der beelogger_config.h enthalten.

//----------------------------------------------------------------
// Änderung Gewicht in Kilogramm bei der Daten versenden erfolgt
//----------------------------------------------------------------
const float Alarm_Gewicht = 1.0;
//----------------------------------------------------------------

Im nächsten Schritt sind die Zugangsparameter für Provider im Mobilfunk-Netz oder die WLAN-Daten anzugeben.

GSM / LTE – Zugangsinformationen:

// Name des Zugangspunktes des Netzwerkproviders 
const char APN[] PROGMEM = {"APN-Name"};

Bei LTE kann für die Anmeldung beim Mobilfunk-Provider APN-Benutzer und APN-Passwort notwendig sein.

// Benutzername zum APN des Netzwerkproviders 
const char APN_Benutzer[] PROGMEM = {"APN-Benutzer"}; 
// Passwort zum APN des Netzwerkproviders 
const char APN_Passwort[] PROGMEM = {"APN-Passwort"};

WLAN-Parameter:

//----------------------------------------------------------------
// WLAN Parameter
// WLan Daten unbedingt nach Verfügbarkeit und Stärke eintragen (stärkstes in Nr. 1)
// Hinweis: ESP-Testsketch zeigt alle Feldstärken an
//----------------------------------------------------------------
#define Anzahl_AP 1 // Mögliche Werte: '1','2'

// Zugangspunkt Nr. 1 Daten = vorrangiger/primärer Zugangspunkt
const char Access_Point1[] PROGMEM = "WLAN-Name_1";
// Passwort des Zugangspunktes Nr. 1
const char AP_Passwort_1[] PROGMEM = "WLAN-Passwort_1";

// Zugangspunkt Nr. 2 Daten
const char Access_Point2[] PROGMEM = "WLAN-Name_2";
// Passwort des Zugangspunktes Nr. 2
const char AP_Passwort_2[] PROGMEM = "WLAN-Passwort_2";

Einstellung Webserver

Danach ist noch der Webserver und das beelogger_log.php -Skript mit Accountname und ‘beelogger-Nummer’ passend zu der Anzahl der Waagen, siehe “Anzahl_Sensoren_Gewicht”, sowie das Passwort für die beelogger_log.php einzutragen.

// Domainname zum Webserver mit beelogger-Skript
// Länge maximal 30 Zeichen
const char serverName[] PROGMEM = "community.beelogger.de";

// GET mit Verzeichnis auf dem Webserver und PHP-Skript für den jeweiligen beelogger
// Mit Anzahl_Sensoren_Gewicht
// 1 - Bsp: "GET /USERX/beeloggerY/beelogger_log.php?"
// 2 - Bsp: "GET /USERX/DuoY/beelogger_log.php?"
// 3 - Bsp: "GET /USERX/TripleY/beelogger_log.php?"
// 4 - Bsp: "GET /USERX/QuadY/beelogger_log.php?"
const char beelogger_pfad[] PROGMEM = {"GET /USERX/SystemY/beelogger_log.php?"}; // "USERX" und "SystemY" ersetzen

// Passwort vom Webserver-Skript
const char Passwort[] PROGMEM = {"Log"}; // hier dein beelogger-log - Passwort

Beispiel: const char beelogger_pfad[] PROGMEM = {“GET /Accountname/beelogger1/beelogger_log.php?”};

beelogger-STM32 Sketch Paket

 ‘beelogger-STM32’ unterstützt alle Sensoren. Es können Systeme mit bis zu vier Waagen an einem beelogger aufgebaut werden.

Hinweis: Sketche mit Niederschlagmesser / WLAN für Tests verfügbar.

Version Release Notes

  beelogger_STM32

  13.07.2022
 

– Sketch Paket beelogger_STM32_2022
   Hinweis:  Benötigt aktuelle beelogger-Arduino-Libs

   13.07.2022 – Arbeitsschalter dauerhaft gesetzt wird ignoriert
   10.07.2022 – LTE/WLAN Test Sketch
   01.07.2022 – SystemCheck
   24.06.2022 – HX711 Nr.2 pins
   22.06.2022 – SI7021 value Check
   13.06.2022 – backup-ram
   11.06.2022 – Scharmalarm, Messzklussteuerung
   08.06.2022 – LORA, save SeqInfo in EEProm updated
   04.06.2022 – Scharmalarm Erkennung
   15.04.2022 – 5-Min Intervall
   08.04.2022 – SystemCheck BME/BMP Typ-Erkennung
   28.03.2022 – LORA mit optimierter Payload / payload-formatter
   17.03.2022 – Regensensor, Bienenzähler u.v.m.)
   11.03.2022 – System_Check, Regensensor(Erprobung)
   07.03.2022 – Typos
   28.02.2022 – Controller Flags
   18.02.2022 – System Init & WakeUp update
   02.01.2022 – EE-Prom error handling update
   24.12.2021 – Blinkcode Auswertung Arbeitsschalter 
 
   Erläuterungen zu den enthaltenen Testsketchen hier

Erläuterung Sketch Debug-Ausgabe Statusinformation hier.

Blinkcode LED an D13:

    • 1x lang:           -> Einschalten des Arbeitsschalter erkannt
      • löst Messvorgang aus

        Wenn Arbeitsschalter weitere 3 Sekunden aktiv:

      • 4x kurz     -> Sendevorgang wird ausgelöst, Messwert Service wird auf “99” gesetzt.
      •      Wenn Arbeitsschalter dauerhaft eingeschaltet wird im voreingestellten Zyklus “USER_INT_TM” gemessen und gesendet.
      •      Wird der Arbeitsschalter, auch während des Sendevorgangs, ausgeschaltet, wird der normale Messzyklus fortgesetzt.
         
    • 2x kurz    -> System geht in Schlafzustand (wird nur bei aktiver Debugeinstellung angezeigt)
          Nur in diesem Zustand wird das Einschalten des Arbeitsschalter erkannt.

Testprogramme:

serielle Verbindung zum SIM800,SIM7600 oder ESP8266

Dieses kleine Testprogramm prüft die serielle Verbindung zwischen dem AT-Mega und dem SIM800,SIM7600 bzw. ESP8266 Anschluss. Eingaben über den Arduino-Monitor werden bei intaktem System dorthin zurück übertragen.
Im Arduino-Monitor im Feld unten die Einstellung “Sowohl NL als auch CR” auswählen.

Mit ausgebauten SIM800/SIM7600/ESP8266-Modul ist eine Brücke zwischen RX und TX auf der Platine herzustellen.
Im Eingabefeld übermittelte Daten werden mit “Empfangen:” … ausgegeben.

Bei gestecktem ESP8266/SIM800l/SIM7600E-Modul sind Abfragen wie “AT” (Antwort “OK”) oder “AT+GMR” (Antwort “Firmwareversion”) möglich.

Mit aufgestecktem SIM800L und eingesteckter SIM-Karte muss folgende Ausgabe erfolgen:
Die Ausgabe bei einem SIM7600E ist ähnlich.

Empfangen:
RDY
+CFUN: 1
Empfangen:
+CPIN: READY
Empfangen:
Call Ready
Empfangen:
SMS Ready

Mit aufgestecktem ESP8266 muss folgende Ausgabe erfolgen:
Die letzte Zeile “ready” ist entscheidend.

Empfangen:
W2H⸮XF
jEJd⸮M
ready

Hinweis: Nach dem Test den Akku vom beelogger trennen.

System-Check und Testprogramm zur Sensorkonfiguration:

Vor weiteren Schritten im Aufbau und Kalibrierung wird empfohlen zu testen, welche Komponenten und Sensoren im System aktiv sind.
Dazu haben wir ein kleines Testprogramm erstellt, welches

– eine Auflistung aller DS18B20 durchführt,
– die Belegung der I2C-Adressen anzeigt und testet,
– Typerkennung BME/BMP; BME680, BMP280 Test in config.h einstellbar
– den HX711 Nummer 1/2 im System testet,
– die DHT 22 testet,
– den beelogger nach dem Systemtest in den Sleep-Mode versetzt,
– und, wenn konfiguriert:
    – nach den Tests die Stromversorgung für die Sensoren/Module eingeschaltet lässt,

#define _BMP280_    0                // 0 = ohne, 1= mit BMP280
#define _BME280_    0                // 0 = ohne, 1= mit BME280
#define _BME680_    1                // 0 = ohne, 1= mit BME680
#define DBG_MEM_INFO      0      // Memory usage info
#define Power_off_at_End   1      // 1 = aus (=LowPower), 0= Power an
#define Allow_WakeUp_Switch 0  // 0 / 1 = aktiviere Wakup mit Arbeitsschalter

Hinweis: Nach dem Test den Akku vom beelogger trennen.
LORA-Systeme können den Sketch zum Setzen der Systemzeit verwenden, in diesem Fall nicht vom Akku trennen.

 

ADC-Kalibrierung-Programmcode für beelogger

Da die Akkuspannung für eine Software-Funktion zum Akku-Schutz verwendet wird, ist die Kalibrierung zwingend notwendig, damit der Test- und Haupt-Programmcode lauffähig ist.
Alle elektronischen Komponenten des beeloggers mit seinen Spannungsreglern, Widerständen und dem STM32 unterliegen fertigungsbedingten Toleranzen. Um diese Toleranzen bei der Messung der Spannung von Akku und Solarzelle möglichst gut zu kompensieren, muss diese Kalibrierung für jeden beelogger durchgeführt werden.
Ein Wechsel des Akku erfordert keine neue Kalibrierung.
Der Spannungsteiler bestehend aus 1MOhm und 470kOhm wird mit diesem Sketch kalibriert.

Für die Ermittlung der Solarspannung werden die gleichen Werte zur Berechnung verwendet, da diese Messung ohnehin nur eine Momentaufnahme darstellt und auch keine weiteren Auswirkungen auf den Programmablauf hat.

Bevor der Kalibrierung-Programmcode aufgespielt wird, muss die Spannung des Akkus in Millivolt in der Variable ‘Kalib_Spannung’ hinterlegt werden. 

Der Akku muss für diese Messung gut geladen sein.
Der Wert für die Variable ‘Kalib_Spannung’ sollte mit einem möglichst hochwertigen Multimeter erfasst werden.
Gemessen wird die Spannung des Akkus am Akkuhalter der beelogger Platine und im Sketch in Millivolt eingetragen werden.

int Kalib_Spannung = 0; //Hier ist der mit Multimeter gemessene Wert der Akkuspannung in Millivolt einzutragen

Der Wert der Variable ‘Kalib_Bitwert’ wird über den Kalibrier-Programmcode ermittelt. Dieser Wert gibt die mit allen Toleranzen gemessene Akku-Spannung durch den beelogger wieder. Liegt der ‘Kalib_Bitwert’ außerhalb des erlaubten Bereichs wird eine Fehlermeldung angezeigt.