Este é o projeto final da disciplina de Sistemas Embarcadas 2022.2.
Apresentação YouTube: https://youtu.be/aDN4pBqXoVA
Um sistema de irrigação automático para plantas. Em seu hardware, possui um ESP-32, juntamente com alguns componentes, para fazer leitura e controle da umidade de solo. Por sua vez, o ESP-32 se comunica com um Back End, mandando informações sobre o processo de irrigamente, e recebendo a porcentagem ideal de umidade pra irrigar o solo. A comunição é feita via MQTT utilizando RabbitMQ como broker. As informações recebidas pelo Back End são mostradas em Front End via navegador, será mostrado um histórico, e também, será possível enviar alguma umidade para o ESP-32 começar o irrigamento.
A parte de software da aplicação é divida em 3 partes: firmware do ESP-32, Front End e Back End com banco de dados H2 e RabbitMQ.
Sobre o firware do ESP-32, ele foi feito usando o ESP-IDF com a linguagem de programação C com CMake, um framework da Espressif para desenvolvimento de aplicações para dispositivos da família ESP-32. Para "buildar" o projeto e rodar ele no ESP-32, basta seguir os passos na documentação Espressif.
O Front End do sistema foi feito com React, ViteJS, Tailwind e algumas outras bibliotecas Javascript. Para rodar o Front é necessário ter o NodeJS instalado na máquina. Após a instalação, basta entrar na pasta do projeto, abrir um terminal e digitar yarn dev:host.
Para o Back End, é necessário ter Java 17 e Gradle instalados. Feito isso, basta ir na pasta do projeto, abrir um terminal e digitar ./gradlew bootRun. Além do uso do Java, foi usado alguns frameworks do ecossistema Spring, como Spring Boot e Spring Data. No Back, também configuramos e usamos o banco de dados SQL H2, que é um banco in-memory usado geralmente para testes em aplicações Java. Nesse banco, ficará guarado as informações do irrigamento mandadas pelo ESP-32 pelo MQTT. Esse banco foi usado apenas para mostrar como ocorre a persistência dos dados e ajudar no desenvolvimento.
Além de configurar Front e Back, é necessário configurar o RabbitMQ, que é um broker AMQP, mas que possui suporte também para MQTT. Uma forma de iniciar o RabbitMQ é usando Docker, e fazemos isso com docker run --name rabbitmq-mqtt -p 1883:1883 -p 5672:5672 -p 15672:15672 -p 15675:15675 -d rabbitmq:3.10-management, feito isso, é necessário "entrar" no conteiner do RabbitMQ e por o plugin de suporte ao MQTT, e isso pode ser feito seguindo o tutorial.
Voltando ao contexto do firmware do ESP-32, é necessário por bssid e senha do WiFi para que ele se comunique via MQTT, e também por IP, porta, usuário e senha de acesso ao RabbitMQ.
Em nosso projeto vamos utilizar o ESP-32, modelo WROOM-32D (datasheet), principal microcontrolador utilizado na disciplina e o coração do nosso sistema.
Ele nada mais é do que uma placa de desenvolvimento de código aberto que utiliza o chip ESP32.
Possui Wi-Fi e Bluetooth nativo, dessa forma, essa placa é ideal para projetos de automação residencial e internet das coisas.
Este Sensor de Umidade do Solo Higrômetro foi feito para detectar as variações de umidade no solo, sendo que quando o solo está seco a saída do sensor fica em estado alto (HIGH), e quando úmido em estado baixo (LOW) sua tensão de operação é de 3,3 a 5V.
O mesmo consiste em 2 partes: uma sonda que entra em contato com o solo, e um pequeno módulo contendo um chip comparador LM393 (datasheet), que vai ler os dados que vêm do sensor e enviá-los para o microcontrolador, no nosso caso, o ESP32.
A Mini Bomba de Água RS385 opera com tensão entre 9V a 15V e permite elevação máxima de até 3 metros e altura de aspiração de até 2 metros. Datasheet
Este sensor pode ser amplamente utilizado na detecção de chuva, de nível da água, etc. Em nossos testes alimentando com 5v o valor da saída variou entre próximo a 2v ( apenas a ponta submersa) até 3,50V ( com toda a região sensível submersa). A saída é "zero" com a total ausência de água. Pode ser usado em uma porta digital já que a maioria dos microcontroladores reconhece essa faixa 2 a 3,5V como nível alto. Quando houver água a saída irá para nível alto.
Pode ser usado para leitura através de uma porta analógica (ADC) para, por exemplo, detectar a variação de nível nos 4cm da área sensível.
Não foi encontrado datasheet desse componente, mas segue abaixo suas especificações:
- Tensão de funcionamento: 5V;
- Corrente de trabalho: <20mA;
- Baixo consumo de energia;
- Saída: Analógica;
- Sinal de tensão de saída: 0 ~ 3.5V;
- Área de detecção: 40mm × 16mm;
- Tamanho: 65mm × 20mm;
- Alta Sensibilidade. Basta uma gota para alterar a saída;
Este Módulo Relé permite uma integração com uma ampla gama de microcontroladores como Arduino, AVR, PIC, ARM. A partir das saídas digitais pode-se, através do relé, controlar cargas maiores e dispositivos como motores AC ou DC, eletroímãs, solenóides e lâmpadas incandescentes. Este módulo tem dois canais sendo assim concebido para ser integrado para controlar até 2 relés. O módulo é equipado com um relé de alta qualidade, com carga nominal 10A/250VAC, 10A/125VAC, 10A/30VDC. Cada canal possui um LED para indicar o estado da saída do relé. Datasheet
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