Smart Pet Water Dispenser

Soluție inovatoare concepută pentru a asigura confortul și sănătatea animalelor de companie prin furnizarea automatizată a apei proaspete. Acest dispozitiv utilizează tehnologii avansate pentru a monitoriza nivelul apei, a reumple rezervorul la nevoie și a oferi notificări în timp real către proprietari. Plecând de la ideea de a simplifica și automatiza procesul de aprovizionare cu apă pentru animalele de companie, proiectul își propune să ofere o soluție eficientă și inteligentă, atât pentru proprietari, cât și pentru animalele lor de companie.

Mediu de Dezvoltare (IDE) : Arduino IDE

Librarii Utilizate:

• ESP8266WiFi.h: Permite conectivitatea WiFi pentru modulul ESP8266.
• PubSubClient.h: Permite comunicarea MQTT pentru publicarea și abonarea la topicuri.

Structura:

• Librării și Constante:
  • Include librăriile necesare.
  • Definește credențialele WiFi, detaliile broker-ului MQTT, pinii senzorilor și variabilele globale.

• Funcții:
  • setup_wifi(): Conectează ESP8266 la rețeaua WiFi specificată.
  • callback(char topic, byte payload, unsigned int length): Funcție de tip callback pentru procesarea mesajelor MQTT primite.
  • reconnect(): Reconectează la broker-ul MQTT dacă conexiunea este pierdută.
  • setup(): Inițializează comunicarea serială, WiFi, MQTT și pinii senzorilor.
  • loop(): Bucla principală care verifică conexiunea MQTT și verifică periodic prezența animalului de companie.
  • checkPetPresence(): Folosește senzorul ultrasonic pentru a detecta prezența unui animal și verifică nivelul apei dacă nu este detectat niciun animal.
  • readSensor(): Citește senzorul de nivel al apei și returnează citirea curentă.

Algoritmi Implementați

• Conexiunea WiFi:
  • Încearcă să se conecteze la rețeaua WiFi specificată.
  • Afișează starea conexiunii și adresa IP odată conectat.

• Conexiunea și Reconectarea MQTT:
  • Se conectează la broker-ul MQTT cu un ID de client unic.
  • Se abonează la topicul MQTT specificat.

• Citirea Senzorului Ultrasonic:
  • Trimite un puls de declanșare și măsoară durata pulsului de ecou.
  • Calculează distanța bazată pe durata pulsului.

• Verificarea Nivelului de Apă:
  • Citește valoarea analogică de la senzorul de nivel al apei.
  • Pornește pompa dacă nivelul apei este prea scăzut.
  • Trimite un mesaj MQTT dacă pompa a fost activată de mai multe ori.

1. GPIO (General Purpose Input/Output)

• Pini de Senzori și Actuatori: Utilizarea pinilor GPIO pentru a controla senzorii și pompa de apă.
• Pini Definiți:
  • `sensorPower` (pin 13): Controlul alimentării senzorului de nivel al apei.
  • `trigPin` (pin 12) și `echoPin` (pin 14): Controlul senzorului ultrasonic pentru măsurarea distanței.
  • `pumpPin` (pin 15): Controlul pompei de apă.
• Operații GPIO:
  • `pinMode()`: Setarea modului pinilor ca intrare sau ieșire.
  • `digitalWrite()`: Scrierea valorilor HIGH sau LOW pe pini pentru a controla senzorii și pompa.

2. UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter)

• Comunicare Serială: Utilizarea interfeței seriale pentru a debuga și monitoriza activitatea sistemului.
• Operații UART:
  • `Serial.begin(9600)`: Inițializarea comunicării seriale la o viteză de 9600 bps.
  • `Serial.print()` și `Serial.println()`: Trimiterea mesajelor și datelor către monitorul serial pentru diagnosticare.

3. ADC (Analog-to-Digital Converter)

• Citirea Senzorului de Nivel al Apei: Utilizarea pinului analogic pentru a citi valorile de la senzorul de nivel al apei.
• Operații ADC:
  • `analogRead(sensorPin)`: Citirea valorii analogice de la pinul senzorului pentru a determina nivelul apei.

4. Timere

• Managementul Timpului: Utilizarea funcțiilor de delay și millis pentru a gestiona temporizarea în sistem.
• Operații cu Timere:
  • `delay()`: Introducerea unor întârzieri pentru stabilizarea senzorilor și activarea pompei.
  • `millis()`: Verificarea timpului scurs pentru a efectua verificări periodice ale senzorilor (de exemplu, verificarea prezenței animalului de companie la fiecare 5 secunde).

5. WiFi

• Conectivitate la Rețea: Utilizarea modulului WiFi integrat în ESP8266 pentru a conecta dispozitivul la o rețea WiFi și pentru a comunica cu broker-ul MQTT.
• Operații WiFi:
  • `WiFi.begin(ssid, password)`: Inițierea conexiunii la rețeaua WiFi specificată prin SSID și parolă.
  • `WiFi.status()`: Verificarea stării conexiunii WiFi.
  • `WiFi.localIP()`: Obținerea adresei IP alocate dispozitivului în rețeaua locală.

6. MQTT (Message Queuing Telemetry Transport)

• Protocol pentru Comunicarea M2M: Utilizarea MQTT pentru transmiterea datelor între dispozitivele IoT și broker-ul MQTT.
• Operații MQTT:
  • `client.setServer()`: Configurarea serverului MQTT.
  • `client.setCallback()`: Setarea funcției de callback pentru gestionarea mesajelor primite.
  • `client.connect()`: Conectarea la broker-ul MQTT.
  • `client.subscribe()`: Abonarea la un anumit topic MQTT.
  • `client.publish()`: Publicarea unui mesaj pe un topic MQTT.

https://github.com/YANNICKKO/SmartWaterDispenser

Biblioteci:

• https://github.com/knolleary/pubsubclient
• https://github.com/esp8266/Arduino/blob/master/libraries/ESP8266WiFi/src/ESP8266WiFi.h

Software:

• https://ocw.cs.pub.ro/courses/iothings/laboratoare/lab7
• https://howtomechatronics.com/tutorials/arduino/ultrasonic-sensor-hc-sr04/
• https://lastminuteengineers.com/water-level-sensor-arduino-tutorial/

Hardware:

• https://www.adafruit.com/product/2821

Export to PDF