Вопрос Получение значения с датчика для ESP-01 (analogRead в Arduino)

[jmms]

Доброго времени суток, в данный момент пробую подключить щуп для проверки влажности грунта FC-28, у данного щупа есть преобразователь, на выходе имеющий аналоговое значение (1.5-3 в) и цифровое (0, 3 в).
Подскажите: как считать аналоговое значение со щупа? Перерыл API по NodeMCU, нашел PWM, ADC, но пока не до конца понимаю принципы работы данных модулей.
Буду благодарен любой помощи. Использую ESP-01, прошитую NodeMCU 0.9.6-dev_20150406. До этого работал с Ардуино, но там, как мне показалось, все достаточно просто: переключаем аналоговый пин в режим чтения, и получаем значения от 0 до 1023. Видимо с ESP это делается немного сложнее.

 

[jmms]

Понял, что аналоговый сигнал не так просто считать на ESP-01, так как в данной конфигурации платы нет ADC преобразователя, либо он не разведен. Другими словами - необходимо дополнительно покупать чип, который будет преобразовывать колебания 0-3 В в цифровой формат 1/0, а на стороне кода в ESP-01 получать сигнал и обрабатывать по примеру как сделано в температурном логгере: https://github.com/ok1cdj/ESP8266-LUA/tree/master/Thermometer-DS18B20-Thingspeak
Только не могу понять, как в температурном логгере сигнал с датчика сразу идет в цифровом формате?
И вообще правильно ли я все понял?

Edit 1: Собственно нашел такое решение (https://www.tindie.com/products/AllAboutEE/esp8266-analog-inputs-expander/) - судя по всему плата сейчас собирает средства для выпуска (цена 10$ высока, но можно попробовать проголосовать копейкой) - используется как расширитель портов для ESP-01, с возможностью получать аналоговые значения. А можно собрать самостоятельно: https://github.com/AllAboutEE/ESP8266-MCP3021-Library - проблема только достать MCP3021, обычно около 1$ за штуку - за 4$ получаем 4 аналоговых пина для ESP-01, библиотеки прилагаются для ESP-Ardruino, LUA.

Edit 2: Наткнулся на обсуждение ADC конвертеров: http://www.esp8266.com/viewtopic.php?f=6&t=2639 - предлагаются варианты чтения аналоговых сигналов.

Если используете какие ни будь доступные решения для чтения аналоговых значений - поделитесь пожалуйста.

 

[JustACat]

В ESP всего один ADC. Довольно урезаный. Работает в диапазоне от 0 до 1 вольта. На ESP-01 не выведен.

Если используете какие ни будь доступные решения для чтения аналоговых значений - поделитесь пожалуйста.

Для меня самое доступное - подключить АВРку (Arduino) к ESP. Просто потому, что их у меня валяется много.
Раз вы пишете, что в Arduino для вас все просто и понятно, то почему бы на нем не собрать расширитель портов для ESP?
Берете АВРку - голую, или в виде ардуины, цепляете ее к ESP по тому протоколу, какой вам ближе (на сколько помню, в Arduino как минимум есть библиотеки для работы ардуино в качестве I2C слэйва, 1-wire слэйва) самое простое - по UART подцепить, если вам он не нужен на ESP.
Под эту АВРку пишете простой скетч для чтений и выдачи данных, и все - получаете расширитель на кучу портов с ADC, ШИМ и много чем еще.
В самом простом виде любая АВРка даже голая (без обвязки, без кварца), например, ATmega8, ATmega168, ATmega328 в подходящем вам корпусе - вполне сгодится. На 3,3 вольта аврки прекрасно работают, можно не согласовывать питание. Почитайте на них даташит.
В общем, спрашивайте, если что-то не понятно.

А так, если нужны расширители портов, то да, обычно используют каку-нибудь специализированную микросхемку.
Какой-нибудь I2C-ADC поискать, уверен, что их будет много.

 

[jmms]

Спасибо за ответ! Ардуино конечно подключить можно и для тестового проекта очень даже ничего, но в перспективе хочется оставить только esp-01 и избавиться от всего лишнего, поэтому хочется найти простую, дешевую возможность сделать подключение аналоговых входов для esp.
Буду разбираться по мануалу отсюда http://homes-smart.ru/index.php/oborudovanie/prochee/rasshiryaem-porty

 

[JustACat]

Простите, но вы противоречите немного сами себе:

в перспективе хочется оставить только esp-01 и избавиться от всего лишнего

Значит, использовать только ESP-01 - без дополнительных микросхем. Но при этом вам же нужны аналоговые входы, коих, считайте, на ней нет.
Далее, если я правильно вас понял, то "в перспективе" - означает, что вы хотите в некий продакшен выйти, делать что-то партиями, может на продажу.
Если так, то тут ESP-01, имхо, вообще не вариант.
В случае продакшена нужно либо использовать голые ESP (не модули), самостоятельно разведенные. Либо, если это перебор по сложности, то модули ESP какие-то, но уж точно не ESP-01. Какой-то из тех, у которых много выведенных ног.
Если же хочется использовать по какой-то хитрой (которую вы не объясняете) причине именно ESP-01, то для нее да, самое то - расширить с помощью чего-либо порты.

Но тут меня больше всего интересует, почему в качестве расширителя портов вы не хотите брать АВРку? Цена меньше многих специализированных расширителей портов. Гибкость и универсальность - куда выше.

Но а так, вы правильно двигаетесь, только не забудьте, когда будете брать микросхему расширитель портов, что вам нужны аналоговые входы.
Значит микросхема-расширитель должна это поддерживать. Ну и опять же на ESP-01 даже тот единственный аналоговый вход, который есть у ESP, не выведен.
Так что в вашем случае вам нужно не просто расширитель портов, а именно I2C ADC преобразователь. Например, ADC121C021 (первый, что выдал поиск).

 

[jmms]

Простите, но вы противоречите немного сами себе:

Доброго времени. Наверное я не совсем правильно выразился - я имел ввиду оставить только микроконтроллер с относительно низким энергопотреблением и добавить расширитель портов, например аналогово-цифровой преобразователь. Желательно "коробочное" решение, идеальным был бы данный модуль (https://www.tindie.com/products/AllAboutEE/esp8266-analog-inputs-expander/), но цена и доступность пока заставляют искать другие.
На самом деле, я не очень то силен в электронике - это скажем так первые шаги в этом направлении (раньше делал собственные поделки на Ардуино). Для новичка в этом деле сложно осознать принципы работы модулей, понять схему подключения, а тем более внутренние процессы, происходящие внутри "модулей". По-возможности стараюсь осваивать это. Вот и спрашиваю что ни будь дешевое (если спалю что то дорогое будет обидно), простое в подключении и дающее возможность подключить датчики. Ардруинка есть, данные с датчиков пробросить можно, но хорошо бы иметь добротный мануал для новичков по расширению портов ESP и подключению аналоговых входов.

 

[JustACat]

jmms, Да я то вас понял, вроде бы
Вот и предложил вам использовать в качестве:

простое в подключении и дающее возможность подключить датчики

именно АВРку. Либо голую, тогда вообще копейки стоить будет. Либо, если нужно именно:

"коробочное" решение

то в формате какой-то ардуино мелкой, типа таких: тыц.
За цену, соизмеримую с вашим примером, в данном лоте вы получаете целых 5 ардуинок, причем, с обвязкой именно на 3.3 вольта, да еще и уже на борту преобразователь AMS1117 на 3.3 вольта, то есть заодно от него же можно будет и саму ESP запитать - им с ардуиной этого преобразователя на двоих за глаза будет.
Согласовывать уровни в случае с ардуинкой на 3.3 вольта тоже не придется - подключите напрямую к ESP хоть по UART, хоть по I2C, хоть еще как-то - вариантов масса.
А заодно (как уже тут неоднократно обсуждалось) на ардуинку можно возложить роль контроля Reset'а ESP, если та вдруг совсем как-то зависнет или что-то еще. Но это уже по желанию.
C доступностью тоже проблем нет - продают хоть поштучно, хоть по 5, хоть по 10 штук

только микроконтроллер с относительно низким энергопотреблением

Поверьте, это не про ESP. И по сравнению с ESP, дополнительная АВРка съест на столько мало, что вы и не заметите. Почитайте в даташите потребление АВРки, и сравните с потреблением ESP

Вот. У меня ощущение, что я вас прямо таки уговариваю :-Р Так вот, вовсе нет. В общем, на ваш вопрос (со своей колокольни) я ответил вроде бы.
Может кто что еще добавит.

Если же нужно подробнее - то задавайте более детальные и узкие вопросы. И, желательно, структурировано, а не сплошным текстом.

PS: "хорошо бы иметь добротный мануал для новичков по расширению портов ESP и подключению аналоговых входов" - соглашусь, было бы замечательно
Вы не подумайте только, что я над вами прикалываюсь. Нет, просто на деле на все время нужно. А на подробный мануал - очень много времени... Увы, его не всегда есть.
А вот ответить на четкие вопросы по быстрому время обычно находится.

PS2: Вот пример - описано, как подключить по I2C ардуинку к распбериPi. То есть там ардуинка выступает в роли слейва как раз - по сути, как бы ваш I2C-expander. В роли мастера там RPi, так что ту часть, где идет настройка RPi, смело пропускаем - вместо нее в вашем случае будет ESP, и для ESP уже нужно будет писать что-то отдельно - но тут уже вопрос, на чем вы под ESP хотите писать и в чем. А так, примеры работы с I2C под ESP вроде бы присутствуют (в Sming точно есть, думаю, в Arduino IDE - тоже).

 

[jmms]

Спасибо за развернутый ответ! По поводу более конкретных вопросов: "Могли бы вы ткнуть меня носом в самый распространенный ADC преобразователь на 3-4 входа-выхода, который просто подключить к ESP-01/07 с принципиальной схемой подключения и куском рабочего i2c кода-примера?

 

[pvvx]

Спасибо за развернутый ответ! По поводу более конкретных вопросов: "Могли бы вы ткнуть меня носом в самый распространенный ADC преобразователь на 3-4 входа-выхода, который просто подключить к ESP-01/07 с принципиальной схемой подключения и куском рабочего i2c кода-примера?

Любой аналоговый коммутатор на вход ADC (к примеру - типа MAX350). Скорость опроса ADC составляет 20кГц. Никаких I2C и лишнего потребления...
Можно и сдесь выбрать:
http://www.analog.com/en/products/s...s-multiplexers/single-supply-165v-to-55v.html

 

[JustACat]

jmms, я, увы, не подскажу, т.к. сам ими не пользуюсь.
Пользовался аналоговым мультиплексором: CD74HC4067 - хорошая штука, но для него нужно, чтобы на вашем МК хотя бы 1 вход аналоговый был, тогда его можно размножить на 16. Ну, потому и мультиплексор.

А так под ваши нужды вам нужно в поисковике набирать такое:
"Quad Analog to Digital Converter" или "Octal Analog to Digital Converter"
Вам навыдается куча даташитов на разные микросхемки - и вот их по порядку изучать, искать подходящий по вашим запросам.
Посмотрите, например, вот такую микросхемку: MCP3428 - как вам? (вот тут есть описание и внизу ссылка на даташит на три версии этого чипа)

По поводу подключения - так оно для I2C стандартное, так что можете использовать любую статью для той же ардуино.
Можете попробовать подключить и использовать к ардуино сначала - разобраться, так сказать, с работой. А затем уже переносить на ESP.

По поводу примеров кода - в проекте Sming есть куча примеров. В частности есть и примеры работы с I2C.

Любой аналоговый коммутатор

Не пойдет, у человека задача: использовать на ESP-01 - на нем даже тот единственный ADC, что есть в ESP, не выведен.
Хотя нет, вру, топикстартер изменил требования и допускает использование с ESP-07 - тогда да, тогда можно уже и мультиплексор использовать, а мерить ADC встроенным в ESP, если конечно его характеристик достаточно.

 

[pvvx]

Посмотрите, например, вот такую микросхемку: MCP3428 - как вам?

Дороже модуля ESP8266 http://www.efind.ru/icsearch/?search=MCP3428

Не пойдет, у человека задача: использовать на ESP-01 - на нем даже тот единственный ADC, что есть в ESP, не выведен.

А написано ESP-07

если конечно его характеристик достаточно.

Там всё нормально, если питание нормальное. Для тестов я "расширил" его до 16 бит (со всеми шумами [14 бит] + 4 суммы замеров [2 бита] = итого 16 бит ) в Web-сервере для проверки. Так-же в коде доступна "подкалибровка" - Espressif вставили смещение (-21) на составляющие суммы SAR... Адаптировать надо при смене скорости оцифровки. С помощью Оверсемплинга (oversampling) / супердискретизации можно выжать и нормальные 14 бит... Для "домашних" применений потянет.
Пример http://chipenable.ru/index.php/programming-avr/item/141-avr121-oversampling-decimation.html

 

[JustACat]

Дороже модуля ESP8266

Ну, это да, я ж сам не использовал, просто попытался человеку описать, как примерно можно поискать то, что его интересует. Дальше конечно нужно проверять ценники, доступность и т.п.
В общем, попытался помочь, уж как умею Кроме меня эту тему до сего момента вообще все игнорировали, судя по всему

А написано ESP-07

Да, мой косяк, я исправился в сообщении выше.

 

[jmms]

Огромное спасибо! Разбираюсь.
1) Я еще не совсем привыкший к даташитам и подключение пока производится методом осознанного тыка по развернутым мануалам, поэтому сразу извините за мой низкий уровень
2) Понял, что есть еще одно требование - подключить ADC как на вход, так и на выход, ведь можно?
3) Узнаю есть ли MCP3426, куплю для поиграться. По датащиту: CH+, CH-, если датчик грунта - один вывод датчика на землю, CH- на землю, другой вывод датчика на CH+, верно понял?
4) MCP342(6 - 8) - по сути аналоги и отличия не значительны, то есть можно брать любой из этой серии, верно?
5) ESP-07 приобрел как запасной вариант, пока еще с ним не игрался
6) Посмотрел CD74HC4067, ага хорошая штука и информации по ней в разы больше

 

[JustACat]

jmms:
2) Нет. Для обратного хода вам уже нужен DAC то есть обратно цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП). Это уже другая штуковина и у нее есть несколько реализаций, в зависимости от того, для чего конкретно оно вам надо:
- звук генерировать
- просто какое-то напряжение на выходе получить
- может регулировать мощность чего-либо (яркость лампочки или скорость вращения двигателя)
Часто его реализуют с помощью ШИМ (PWM), добавляя опосля по необходимости какие-нибудь фильтры, LC цепочки и т.п.
Еще можно сделать с помощью коммутации сопротивлений различного номинала (R-2R).
В общем, тут нужна конкретика.
Вообще обычно от конкретики много чего зависит, ведь и ADC бывают тоже разные, как минимум с разными параметрами точности оцифровки, скорости и т.п.
3) даташит я подробно не изучал, только глянул мельком характеристики. Вам нужно поизучать его подробнее конечно.
4) аналоги (обычно в 1 даташит собирают именно аналоги), но кол-во входов вроде разное. Может есть какие-то еще важные отличия - все в даташите.
6) довольно распространенная. Обычный мультиплексор аналоговых входов/выходов. Стоимость приемлемая, если брать пачками. (я как раз недавно для одного проекта брал сразу 20 штук на али) Но как и во всем остальном - нужно смотреть даташит и проверять - подойдет ли она под ваши конкретные задачи и требования.
Еще раз обращу внимание: мультиплексор (коммутатор) и цельный ADC - это разные вещи. Мультиплексор просто переключает несколько входов/выходов на один, но при этом сам никаких преобразований с ним не делает. Этакий размножитель портов. Цельный же ADC - это по сути готовое решение, которое производит оцифровку аналогового сигнала и дальнейшую выдачу этого результата по какому-то цифровому интерфейсу, например, по I2C.

еще не совсем привыкший к даташитам

А вот это нужно обязательно исправлять. Даже если вы только начинаете. Нужно обязательно учиться изучать даташиты.
Во-первых, так сюрпризов будет меньше.
Во-вторых, в них обычно более точные данные, чем во всяких источниках в интернетах. Ведь по сути это технический паспорт на детальку.
В-третьих, там обычно есть вся исчерпывающая информация: и по параметрам электрическим, и по виду самой детальки, и как она работает, и как с ней общаться.
Так что, если вы берете какую-то новую детальку, то не зависимо от кол-ва доступной информации на нее, даташит скачать обязательно нужно. И попытаться в него въехать. Пусть не во все сразу, пусть в несколько заходов.
Ну, это такой вот мой личный вам совет (как от новичка новичку).

Ну и на вашем месте я бы начал с того, что почитал бы в общем про АЦП (Аналого Цифровой Преобразователь он же ADC) и ЦАП (Цифро Аналоговый Преобразователь он же DAC). Особенно про разные реализации его.

 

[JustACat]

Почитал тут сам даташитик на MCP342x - понравилась мне эта фитюлька
Дифференциальные входы, 240 выборок в секунду при 12 битах, настраиваемый встроенный усилитель слабого сигнала.
Не радует цена: в той же терре 3428 почти по 300 руб./шт...

jmms, в даташите (что взят с gaw.ru) на странице 31 начинается раздел "Application Examples" - вот вам и примеры подключения
Там как минимум описано (со схемами) 3 примера:
- Battery Voltage and Charging/Discharging Current Measurement (измерение напряжения и тока на батарейке)
- Four-Channel Thermocouple Applications (4-х канальный измеритель температуры на термопарах)
- Example of Pressure and Temperature Measurement (сборная солянка - измерение веса/давления и температуры)
А так, с 29 страницы там про подключение общее этой микры, в частности питание и подключение к мастеру.
Так же там же описано то, что вы спрашивали - как подключать к CH- и CH+. Схемы даны.
До этого ранее описан протокол общения и т.п. В общем, даташит грамотный, на мой неискушенный взгляд.

Ну и вот вам примеры с Arduino:
- http://www.kerrywong.com/2012/05/23/arduino-library-for-mcp342x/
- http://www.kerrywong.com/2012/05/14/interfacing-ads1112-with-arduino/
(там есть и библиотеки)

 

[jmms]

Купил Digispark ATtiny85.

Помучался с подключением к аналоговому входу датчика, напоролся на "грабли" питания от ноутбука. Сплошной мусор.
Подключил питание от Arduino, все заработало гладко.

Теперь несколько вопросов:
1) Если я подключу блок питание 5V, хочу запитать всю конструкцию от сети, а не от Ардуино - будут те же проблемы, что и при питании от ноутбука? Если да, то как решить данный вопрос.
2) Подскажите (еще не начинал разбираться), как проще связать ATtiny85 (or Arduino) и ESP-01? (Обмен данными с датчиков.) На ум приходит пока I2C, но даже не представляю как это выглядит и должно работать.

Спасибо @JustACat за намек в сторону дополнительного микроконтроллера, с ним конечно значительно проще. Но идеи о чипе с ADC и кучей пинов не покидают меня, поэтому при случае обязательно возьмусь и попробую.

 

[JustACat]

jmms, по вопросам:
1) не совсем понятно, что за проблемы вы имеете ввиду (если писали ранее, я запамятовал, простите).

А вообще у меня так: любой преобразователь 220V переменки в 5 вольт постоянки (с запасом по току) -> AMS1117-3.3 -> ESP
Можно еще так: 220VAC-(5-9-12)VDC -> Arduino с AMS1117 на борту -> ESP
AMS1117 допускает, емнип, до 15 вольт по входу. Конечно, чем больше - тем сильнее греться будет.
И Arduino c AMS1117 на борту = экономия некоторая места, т.к. сразу получаем и стабилизатор по питанию, и расширитель портов (в виде ардуино, которая может и что-то еще поделать полезного).

Я использовал вот это (не реклама): 220VAC-5VDC + AMS1117 + ESP (07 или 12) - это без дополнительных МК.
Если с ардуиной, то можно так: 220VAC-5VDC + Arduino (8MHz 3.3V) с AMS1117 + ESP (07 или 12) - самый короткий вариант, по числу компонентов, всего 3 При этом имеем ардуино в качестве доп. МК с кучей пинов, включая несколько ADC.
Либо так: 220VAC-5VDC + Arduino (16MHz 5V) + преобразователь уровней 5V-3.3V + AMS1117 + ESP (07 или 12) - это если, ни быть ни жить, хочется АВР-ку на 16MHz гонять.
В общем, вариантов много Смотря что вам важнее: размеры, кол-во деталей, цена... Можно и свою платку вполне развести. Но мне что-то лениво пока и времени нет...

2) По поводу конкретно ATtiny85 что-то как-то... Ммм, там вроде бы UART нет? Если так, то да, I2C - если он там полноценный... Тут недавно кто-то пытался на какой-то мелкой Arduino завести I2C используя ESP в качестве мастера - и ничего не вышло. Точно не ткну, сейчас искать некогда, но точно проскакивало.
В общем, не хочу расстраивать с ходу, но выбор именно ATtiny85 для меня не очень очевиден. Почему оно, если не секрет?
Но а вы уточните, какой в ATtiny85 I2C. Найдите тут где-то тему недавнюю про соединение ESP с Arduino по I2C.
Еще как вариант можно на ATtiny85, наверное, поднять 1-Wire интерфейс и на ESP 1-Wire мастера. Для передачи показаний датчика скоростей 1-Wire хватить должно, ведь DS18B20 по нему прекрасно работает

 

[jmms]

@JustACat
1) Довольно исчерпывающе, спасибо. Уже в соседней активной темке подсмотрел, что люди используют блок питание от нокий, а я задействую step-down до 3.3. Так что надеюсь все будет работать. Потом отпишусь сюда. Ведь результат должен быть озвучен и записан.
2) Выбор пал на ATtiny85, потому что она была дешевая в этом инет магазине, там есть аналоговые пины, да и это Digispark, а не no-name, поэтому мне показалось, что должны быть примеры и инфа для нубов (то есть для меня). Но как оказалось Digispark выложил немного примеров про свзяь I2c и 1-Wire.
Я хочу чтобы ATtiny85 была как Slave и могла гонять в ESP данные о нескольких датчиках (грунт, освещенность и возможно температура). А от ESP получать команды на запуск насоса. Сейчас буду смотреть в сторону как работает 1-Wire, потому что I2c там есть, но как показалось разбираться с ним дольше. Еще думаю о варианте гонять данные по Serial (туда и обратно).
Ардуину я решил не использовать, так как она сама по себе дорогая. А мне хочется сделать в будущем хотя бы пару устройств для полива. Если использовать голый чип ардуины + напаять несколько деталек - пока это немножко не мой уровень, но я о таком варианте не забываю.
Спасибо за ответ, если есть мысли по данным вопросам или найдете темку - буду очень рад помощи.

 

[JustACat]

Ведь результат должен быть озвучен и записан.

Однозначно!

она была дешевая

А конкретнее? Приведенная мною Arduino стоит 2 доллара (если брать 5 штук, а если 10 штук, то и того дешевле). А в варианте на 3.3 вольта с AMS1117 на борту - мы еще и на регуляторе экономим.
Ну а по поводу примеров, имхо, в данном вопросе Ардуино вне конкуренции. По ней столько инфы в нете, что просто больше некуда...
Итого: БП 220->5 $3 штука + ардуино на 3.3 вольта (полноценная, с 32 кило флеша, UART, I2C и кучей пинов) $2 штука + ESP $2,5 штука ~ $7,5 все вместе, вроде бы вполне бюджетно выходит... Хотя у всех понятия бюджетности свои
Но я посчитал, что это все + еще может релешка, ИК-приемник и по мелочи что-то = $10 и можно это пихнуть в каждый выключатель (счас в меня камни полетят за WiFi в каждой розетке).

 

[jmms]

@JustACat
ATiny85 3.3$ в локальном магазине
ESP 4.7$ там же
Step-down 5>3v 0.378$ в локальном магазине
Зарядка от нокии если брать локально ~5$.
11.57$ - это цена питания+логики (если брать локально), но по китай-магазинам я еще не лазал, полезу когда буду покупать компоненты для новых устройств. Но а там цена должна быть раза в 2 меньше на все.
Ну еще и помпа + реле уже отдельные деньги

И... тут я признаю мой фейл, в том же магазине Arduino Pro Mini 5V стоит тех же денег, что и ATiny85. В общем можно с уверенностью сказать, что я лоханулся. Но ничего, еще одна платка лишней не будет - обязательно пристроим.