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用 LinkIt One 做一個烘衣機控制裝置的雛型

(這篇的完整進度可以在這裡看到: https://www.gitbook.com/book/kuochunchang/-make-a-dryer-controller/details)

前一陣子用了多年的烘衣機壞了,原本想修理一下繼續使用,不過考量安全問題,還是買了台新的。但是新機器在使用上有一點不便利之處,尤其是依據設定的烘乾時間結束之後,有時衣服還是溼的;不然就是設定的時間過長以至於浪費了許多電力。這次打算使用LinkIt One來做一個裝置,可以在烘衣機上先設定一定足夠烘乾衣服的時間,但當衣服已經烘好時,提前結束烘乾的行程以節省電力。

timer

這次要運用LinkIt One現成的範例來修改,以迭代(iterate)的方式進行,並儘量減少程式碼(雖然我喜歡寫程式),逐步建構出一個「外掛」的烘衣機控制裝置。雖然直接取代原本的定時開關感覺比較厲害,但仍以不拆開機器為原則,先完成這個版本。

在學習各種開發板的使用時,溫溼度計、繼電器…是常看到的範例,有趣的是這些範例可以用在這裡做出一個有用的裝置的!
以下分享一下使用LinkIt One搭配 MediaTek Cloud Sandbox (MCS) 以及我邊做邊學的過程!在這篇會使用到:
* 在 LinkIt One 使用溫溼度感應器
* 透過 WiFi 連上網路
* 運用 MediaTek Cloud Sandbox
* 透過 RESTFul API 傳送、取得資料

想法

在衣服烘乾的過程中,烘乾機所排出的空氣溼度應該會逐漸降低,直到持續在一個溼度不再降低時,應該就是已經烘好了(這是一個假設),此時就可以切斷烘乾機的電源。
先用 LinkIt One上實作一個雛型並測試,試看看這個概念是否可行,然後做出一個實用的裝置。步驟如下:
* 步驟 1:使用 LinkIt One + Grove – Temperature & Humidity Sensor Pro 偵測溫、溼度。
* 步驟 2:讓LinkIt One連接 WiFi,將溫溼度數據傳送到MCS,觀察自開始烘乾到結束時溫溼度的變化,以確認烘衣機排氣的溼度可以用來決定是否提前關閉烘衣機。MCS在這個階段的主要任務是紀錄資料,然後運用這些資料驗證可行性。
* 步驟 3:若驗證上述方式是可行的,開始規劃程式,並加入繼電器用來控制電源。
* 步驟 4:藉著這個裝置可以上網的能力,增加更多功能:例如即時通知、耗電量統計…

動手做

1. 準備開發環境:

  • 設定方式可以參考葉難老師的說明
  • 我的環境是Windows 8.1安裝在VertualBox上面,USB Driver安裝一直有問題。後來又下載了mediatek_linkit_windows-com-port-driver.zip 。在安裝之後,仍然未能解決。只好在裝置管理員中,手動將driver指向C:Program Files (x86)MediaTekMediaTek inbox_COM_Driverdriverv1.1032.1 之後才正常了。
  • 本文實作的環境是 Arduino 1.5.7 + MediaTek LinkIt ONE SDK 1.1.05 (for Arduino)

2. 使用溫溼度感測器 – 直接使用範例程式

使用 Grove Starter Kit,連麵包板都省了!
首先,找來
Grove Starter Kit for LinkIt ONE 的程式範例,可以將這整包下載,解壓縮後複製到Arduino IDE安裝路徑下的example裏面,接著就可以方便地運用了。
2015-08-03 11 23 01

直接用Grove_Temp_Humi_Sensor.ino這個範例程式。執行後,如圖:可以看到可以得知目前的溫溼度。
(如果執行時出現「找不到 DHT.h …」這樣的錯誤訊息,可以將這個資料夾,複製到Arduino IDE安裝路徑下的library裏面)

接著開始嘗試把這些數據透過WiFi連上網路傳送出去。

3. 使用 Wifi – 直接使用範例程式,加上非常小的修改

還是一樣,從範例開始。當安裝LinkIt One SDK 時,便已經安裝了一些範例。
如下所示使用WiFiWebClient這個範例程式。
2015-08-03 13 16 01
然後依據個人實際環境去修改21~24行,尤其是WIFI_AUTH 要看清楚不要設定錯了啊!

““c

““

另外修改了第51行
c
//c.println("GET / HTTP/1.1"); <--原來的
c.println("GET /asciilogo.txt HTTP/1.1");

執行時如果沒問題就可以看到以下的結果:

2015-08-03 13 14 03

4. 將溫溼度感測器的數值送到 MCS - 設定以及程式碼

設定

先在MediaTek Cloud Sandbox (MCS)註冊一個帳號(操作說明)

接著,為將要使用的溫、溼度資料做一些設定,流程如後:

a. 來到產品原型列表創建一個產品原型然後儲存。

2015-08-03 13 47 46

2015-08-03 13 50 06

b. 設定資料通道與測試裝置

接下來新增/設定溫度與溼度兩個資料通道。
2015-08-03 13 53 14
按下「詳情」 ,然後「新增」 ,接著再新增「顯示器」類型的資料通道。
2015-08-03 13 56 49

2015-08-03 15 37 48
2015-08-03 15 37 16
此時,產品原型(資料的模型)設置好了!可以這麼說:「有一個原型 — “DryerController_LinkItOne" *,它包含了Temparature* 以及Humidity 這兩個資料通道」。

c. 設定測試裝置

資料的原型設置完成之後,可以建立一或多個「測試裝置」使用此一資料模型。
按右上角的創建測試裝置,然後輸入裝置名稱。
2015-08-03 14 16 19

完成!
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測試

a. 試著將資料送到MCS

剛才已經會在LinkIt One運用WiFi連上網路,接下來試著將資料經由LinkIt One送往MCS。
MCS本身可以依據我們的設定產生範例的程式碼提供參考。例如:在溫度這個資料通道的設定中打開API提示,然後選擇 Arduino,就可以看到範例。
2015-08-04 13 02 26

然後將這個範例 
  

content.println("POST /mcs/v2/devices/D5mzZo0s/datapoints.csv HTTP/1.1");

這一行以後的程式複製貼到剛才測試WiFi的程式裏面,略做修改…如下:

“`c

LWiFiClient content;

void setup()
{
LTask.begin();
LWiFi.begin();
Serial.begin(9600);
Serial.println(“Connecting to AP");
while (0 == LWiFi.connect(WIFI_AP, LWiFiLoginInfo(WIFI_AUTH, WIFI_PASSWORD)))
{
Serial.println(“Connecting to AP…");
delay(1000);
}

// keep retrying until connected to website
Serial.println(“Connecting to WebSite");
while (0 == content.connect(SITE_URL, 80))
{
Serial.println(“Re-Connecting to WebSite");
delay(1000);
}

// send HTTP request, ends with 2 CR/LF
Serial.println(“send HTTP GET request");

// —- copied form MCS Arduino code hint —-
content.println(“POST /mcs/v2/devices/D5mzZo0s/datapoints.csv HTTP/1.1″);
String data = “Temperature,,28″;
int dataLength = data.length();
content.println(“Host: api.mediatek.com");
content.println(“deviceKey: viNDQqm5aP6pp0uD");
content.print(“Content-Length: “);
content.println(dataLength);
content.println(“Content-Type: text/csv");
content.println(“Connection: close");
content.println();
content.println(data);
// —- —-

// waiting for server response
Serial.println(“waiting HTTP response:");
while (!content.available())
{
delay(100);
}
}

boolean disconnectedMsg = false;

void loop()
{
// Make sure we are connected, and dump the response content to Serial
while (content)
{
int v = content.read();
if (v != -1)
{
Serial.print((char)v);
}
else
{
Serial.println(“no more content, disconnect");
content.stop();
while (1)
{
delay(1);
}
}

}

if (!disconnectedMsg)
{
Serial.println(“disconnected by server");
disconnectedMsg = true;
}
delay(500);
}

“`
執行之後,就可以看到MCS上面剛剛設定的 Temparature 這個資料通道的數值變成了程式指定的數值,這裡是28度。
2015-08-03 15 01 02

b. 將溫溼度感測器的數據定時送往MCS

剛才,已經試過如何取得溼度感測器的數據,以及如何將資料傳送到MCS。先將這些程式碼先拼湊起來,如以下程式:
“`c

LWiFiClient content;
DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);
void setup()
{
LTask.begin();
LWiFi.begin();
dht.begin();
Serial.begin(9600);
Serial.println(“Connecting to AP");
while (0 == LWiFi.connect(WIFI_AP, LWiFiLoginInfo(WIFI_AUTH, WIFI_PASSWORD)))
{
Serial.println(“Waiting for connected to AP…");
delay(1000);
}
}

boolean disconnectedMsg = false;

void loop()
{
if (LWiFi.status() == LWIFI_STATUS_DISCONNECTED) {
Serial.println(“Reconnected to AP…");
while (0 == LWiFi.connect(WIFI_AP, LWiFiLoginInfo(WIFI_AUTH, WIFI_PASSWORD)))
{
Serial.println(“Waiting for reconnected to AP…");
delay(1000);
}
}
float t = 0.0;
float h = 0.0;

if (dht.readHT(&t, &h))
{
Serial.println(“——————————“);
Serial.print(“temperature = “);
Serial.println(t);
sendValueToMCS(t, “Temperature");

Serial.print("humidity = ");
Serial.println(h);
sendValueToMCS(h, "Humidity");

}

delay(10000);
}

void sendValueToMCS(float value, String channelId) {

Serial.println(“Connecting to WebSite");
while (0 == content.connect(SITE_URL, 80))
{
Serial.println(“Re-Connecting to WebSite");
delay(1000);
}

Serial.println(“send HTTP GET request");
String action = “POST /mcs/v2/devices/";
action += DEVICE_ID;
action += “datapoints.csv HTTP/1.1″;
content.println(action);

String data = channelId + “,,";
data += value;
Serial.println(“send Data" + data);
int dataLength = data.length();

content.println(“Host: api.mediatek.com");
content.print(“deviceKey: “);
content.println(DEVICE_KEY);
content.print(“Content-Length: “);
content.println(dataLength);
content.println(“Content-Type: text/csv");
content.println(“Connection: close");
content.println();
content.println(data);

// waiting for server response
Serial.println(“waiting HTTP response:");
while (!content.available())
{
delay(100);
}

// Make sure we are connected, and dump the response content to Serial
while (content)
{
int v = content.read();
if (v != -1)
{
Serial.print((char)v);
}
else
{
Serial.println(“no more content, disconnect");
content.stop();
while (1)
{
delay(1);
}
}

}

if (!disconnectedMsg)
{
Serial.println(“disconnected by server");
disconnectedMsg = true;
}
delay(500);
}
“`

我真的洗了一堆衣服,然後開始烘乾,並且把LinkIt One拿去測試。程式每10秒鐘開始將溫溼度傳送到MCS。此時,也可以看到MCS的Console上面數據不斷的變化。一個多小時之後,衣服乾了。 接著需要觀察這段時間的數據。雖然MCS Console上面可以察看歷史資料,也可以只顯示一個區間的數據。

testing

2015-08-04 18 31 08

不過就是沒辦法順利顯示所期望的區間。不過,還是可以透過RESTful的API來取得(說明文件):
我用以下這兩個URL來取得資料:
* https://api.mediatek.com/mcs/v2/devices/D5mzZo0s/datachannels/Humidity/datapoints.csv?start=1438589400000&end=1438596600000&limit=1000
* https://api.mediatek.com/mcs/v2/devices/D5mzZo0s/datachannels/Temperature/datapoints.csv?start=1438589400000&end=1438596600000&limit=1000

有幾個需要注意的地方:
* 直接在瀏覽器上打開這兩個網址會得到 HTTP 401 的錯誤,需要另外在HTTP GET 的 header 中加入 DeviceKey。
可以用Postman之類的工具,或是用https://www.hurl.it輔助。
2015-08-04 17 25 47
* 在 API的說明文件中指出,若有指定區間則limit這個參數是沒有作用的。但實際上若不用limit指定數量,就只會顯示一筆資料。

資料取得之後,用熟悉的試算表工具把這些數據以圖表方式顯現。
可以發現溫度會不斷上升,而溼度會不斷下降,而在衣服烘乾時趨於穩定(不過似乎太早結束實驗了)。

2015-08-04 17 38 33

至此,可以做到運用溫溼度感測器的數據來判斷衣服是否已經烘乾。不過有兩個問題:
* 在測試過程中LinkIt One到WiFi AP 經常有斷線的情況,只好手動重置,也造成了資料不連續。
* 資料的抖動(jitter)過大,有可能會造成誤判。

下階段要做以下的改善:
* 當程式發現網路斷線時,必須能夠自動恢復連線。
* 用程式實現低通濾波器消除資料的抖動,讓溫、溼度數據的曲線變得平滑,易於判斷。

(待續)

章國俊

章國俊

平時為忙碌的軟體工程師,但閒暇時就搖身一變成為Maker,目前想做的專案是:一隻能捏爆鐵罐的手!
章國俊

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