Show page

Differences

This shows you the differences between two versions of the page.

--- pm:prj2026:florin.stancu:andrei.bleortu [2026/05/06 11:05]
andrei.bleortu [Descriere generala]
+++ pm:prj2026:florin.stancu:andrei.bleortu [2026/05/25 14:04] (current)
andrei.bleortu
@@ Line 2: / Line 2: @@
 ===== Introducere =====
-Proiectul propune un sistem de monitorizare si protectie pentru o linie de productie industriala simulata. In centrul sistemului se va afla un motor stepper 28BYJ-48 care reprezinta echipamentul principal de productie - de exemplu o masa rotativa de asamblare sau un conveyor. In jurul lui vor fi dispusi mai multi senzori care detecteaza situatiile periculoase: prezenta personalului in zona de operare, apropierea unor obiecte, infiltratii de apa, zgomote anormale si conditii de mediu nepotrivite.
+Proiectul implementeaza un sistem de monitorizare si protectie pentru o linie de productie industriala simulata. In centrul sistemului se afla un motor stepper 28BYJ-48 care reprezinta echipamentul principal de productie - de exemplu o masa rotativa de asamblare sau un conveyor. In jurul lui sunt dispusi mai multi senzori care detecteaza situatiile periculoase: prezenta personalului in zona de operare, apropierea unor obiecte, infiltratii de apa, zgomote anormale si conditii de mediu nepotrivite.
-Punctul de plecare a fost o intrebare destul de concreta: cum opresti in siguranta un echipament industrial cand apare o anomalie? in aplicatiile reale, timpul de raspuns trebuie sa fie de ordinul milisecundelor, iar sistemul trebuie sa functioneze fiabil chiar si atunci cand o parte din componente cedeaza. Aceste cerinte motiveaza arhitectura propusa, cu doua microcontrollere avand roluri distincte.
+Punctul de plecare a fost o intrebare concreta: cum se opreste in siguranta un echipament industrial cand apare o anomalie? In aplicatiile reale, timpul de raspuns trebuie sa fie de ordinul milisecundelor, iar sistemul trebuie sa functioneze fiabil chiar si atunci cand o parte din componente cedeaza. Aceste cerinte motiveaza arhitectura aleasa, cu doua microcontrollere avand roluri distincte.
-Consider proiectul util din mai multe motive. In primul rand, abordeaza o problema reala - siguranta in mediile industriale automatizate. In al doilea rand, integreaza majoritatea conceptelor parcurse la curs: senzori analogici si digitali, comunicatie seriala intre microcontrollere, conectivitate WiFi, interfata cu utilizatorul. In al treilea rand, arhitectura dual-microcontroller cu separarea functiilor de siguranta hard real-time de cele de procesare si conectivitate este o abordare des intalnita in aplicatiile industriale serioase.
+Proiectul acopera conceptele de curs - senzori analogici si digitali, comunicatie seriala, WiFi, interfata cu utilizatorul - iar elementul principal de interes este arhitectural: separarea hard real-time (siguranta, control motor) de procesare si conectivitate pe microcontrollere distincte este o abordare standard in sistemele industriale.
 ===== Descriere generala =====
-Sistemul va avea doua microcontrollere care isi impart responsabilitatile:
+Sistemul este construit pe doua microcontrollere cu roluri distincte:
-  * **Arduino MEGA 2560** va asigura functiile de siguranta hard real-time. Va citi senzorii la intervale scurte, va aplica logica de siguranta si va controla direct motorul si buzzer-ul. Obiectivul este un timp de raspuns sub 50 ms la conditii critice.
+  * **Arduino MEGA 2560** indeplineste functia de controler hard real-time. Citeste toti senzorii la fiecare 10 ms, ruleaza state machine-ul de siguranta, controleaza direct motorul si buzzer-ul si calculeaza scorul de sanatate. Bucla principala este non-blocking si bounded ca durata.
-  * **ESP32 WROOM-32D** se va ocupa de procesarea avansata si conectivitate. Va primi datele de la Arduino prin UART, le va combina cu propriile masuratori de la DHT11, va calcula un scor de sanatate, va afisa informatii pe LCD si va transmite datele catre un server web prin WiFi.
+  * **ESP32 WROOM-32D** functioneaza ca punte intre Arduino si infrastructura externa. Singura sa intrare proprie este citirea senzorului DHT11 (conectat fizic la el), retransmisa catre Arduino printr-un cadru UART de retur. In rest, primeste cadrele de la Arduino, le afiseaza pe LCD si le retransmite catre server prin WebSocket. Nu efectueaza procesare locala.
-Aceasta separare ofera doua avantaje importante. Primul este redundanta: daca ESP32 devine indisponibil (pierdere de WiFi, crash software, etc.), Arduino continua sa asigure siguranta echipamentului. Al doilea este performanta: fiecare microcontroller poate fi optimizat pentru rolul sau, fara compromisuri.
+Arhitectura cu Arduino ca unica sursa de adevar aduce doua avantaje: redundanta (la caderea WiFi sau ESP32, Arduino continua sa opreasca motorul corect) si eliminarea variabilitatii de timing introduse de retea. Temperatura ambianta nu se modifica in milisecunde, asadar este suficient ca ESP32 sa transmita valoarea DHT11 catre Arduino la interval de aproximativ 2 secunde.
 {{:pm:prj2026:florin.stancu:safety_sensor_integration-2026-05-06-073804.png?800|}}
-Fluxul de date planificat:
+Fluxul de date implementat:
-  - Arduino citeste toti senzorii la fiecare 10 ms si isi actualizeaza starea interna
+  - Arduino citeste senzorii rapizi (PIR, sunet, apa, buton) la fiecare 10 ms
-  - Aplica logica de siguranta si controleaza direct motorul si buzzer-ul
+  - Senzorul ultrasonic ruleaza asincron: declanseaza un puls la fiecare 60 ms, iar ecoul e cronometrat printr-o intrerupere pin-change (fara blocare cu pulseIn)
-  - La fiecare 200 ms transmite un pachet de date catre ESP32 prin UART
+  - State machine-ul evalueaza prioritatile cu histereza si seteaza starea
-  - ESP32 valideaza pachetul, il combina cu datele DHT11 si calculeaza scorul de sanatate
+  - La fiecare 50 ms Arduino trimite un cadru UART de 27 bytes catre ESP32 (20 Hz): 2 bytes header + 1 byte LEN + 23 bytes payload + 1 byte XOR checksum
-  - LCD-ul se actualizeaza la fiecare 500 ms cu informatii prioritizate pe stare
+  - ESP32 valideaza checksum-ul, trimite ACK/NACK si imediat retransmite cadrul catre server prin WebSocket
-  - La fiecare 300 ms ESP32 trimite datele complete catre server printr-un POST HTTP
+  - La fiecare ~2 secunde ESP32 trimite spre Arduino temperatura si umiditatea citite de la DHT11
-  - Dashboard-ul web se reimprospateaza la 500 ms
+  - LCD-ul se reimprospateaza la fiecare 500 ms, cu paginile rotite la 3 secunde
+  - Dashboard-ul web primeste actualizari instant prin WebSocket si se redeseneaza la fiecare cadru
-Logica de siguranta va fi organizata ca o cascada cu prioritati: EMERGENCY > SOUND SHUTDOWN > MAINTENANCE > WARNING > NORMAL. Starile cu prioritate mai mare le suprascriu pe cele inferioare, iar tranzitiile sunt deterministe.
+Logica de siguranta e organizata ca o cascada cu prioritati. Starile cu prioritate mai mare le suprascriu pe cele inferioare:
+<code>
+EMERGENCY      - buton apasat (latched, eliberat doar prin triple-press)
+SOUND_SHUTDOWN - 5 secunde de pauza dupa un spike de zgomot
+MAINTENANCE    - 10 secunde dupa detectie PIR (cu refresh la fiecare detectie noua)
+PROXIMITY      - obiect mai apropiat de 40 cm (live, cu histereza la 50 cm)
+WATER_HIGH    - senzor de apa peste 512/1023 (live, cu histereza la 450)
+TEMP_HIGH      - temperatura peste 35 °C (live, cu histereza la 33 °C)
+NORMAL         - functionare nominala
+</code>
+Motorul functioneaza exclusiv in starea NORMAL. WARNING exista in enum (valoarea 1) dar nu este produsa de nicio conditie - orice anomalie declanseaza o stare de oprire, conform cerintei unui controler de siguranta industriala.
 ===== Hardware Design =====
@@ Line 34: / Line 47: @@
 ==== Lista de piese ====
-  * Arduino MEGA 2560 (ATmega2560, 16 MHz)
+^ # ^ Componenta ^ Cant. ^ Link ^
-  * ESP32 WROOM-32D (Xtensa dual-core LX6, 240 MHz)
+| 1 | Arduino MEGA 2560 R3 (clona, ATmega2560 + CH340) | 1 | [[https://www.optimusdigital.ro/ro/compatibile-cu-arduino-mega/471-placa-de-dezvoltare-compatibila-cu-arduino-mega-2560-atmega2560-ch340.html|Optimus Digital]] |
-  * Senzor PIR HC-SR501 (detectie miscare)
+| 2 | Placa de dezvoltare ESP32 cu WiFi si Bluetooth (ESP-WROOM-32) | 1 | [[https://www.optimusdigital.ro/ro/placi-cu-wifi/3053-placa-de-dezvoltare-esp32-cu-wifi-si-bluetooth.html|Optimus Digital]] |
-  * Senzor ultrasonic HC-SR04 (masurare distanta)
+| 3 | Modul senzor PIR HC-SR501 | 1 | [[https://www.optimusdigital.ro/en/pir-sensors/106-pir-hc-sr501.html|Optimus Digital]] |
-  * Sound sensor cu iesire duala (analogica si digitala)
+| 4 | Senzor ultrasonic HC-SR04 | 1 | [[https://www.optimusdigital.ro/ro/senzori-senzori-ultrasonici/9-senzor-ultrasonic-hc-sr04-.html|Optimus Digital]] |
-  * Senzor de nivel de apa (analogic)
+| 5 | Modul senzor de sunet (iesire A0 + D0) | 1 | [[https://www.optimusdigital.ro/en/others/108-sound-sensor-module.html|Optimus Digital]] |
-  * DHT11 (temperatura si umiditate)
+| 6 | Senzor de nivel al apei (analogic) | 1 | [[https://www.optimusdigital.ro/senzori-altele/272-senzor-de-nivel-al-apei.html|Optimus Digital]] |
-  * Buton emergency stop
+| 7 | Modul senzor DHT11 (temperatura + umiditate) | 1 | [[https://www.optimusdigital.ro/ro/senzori-senzori-de-temperatura/99-senzor-de-temperatura-si-si-umiditate-dht11.html|Optimus Digital]] |
-  * Motor stepper 28BYJ-48 cu driver ULN2003
+| 8 | Set motor pas cu pas 28BYJ-48 + driver ULN2003 | 1 | [[https://www.optimusdigital.ro/ro/motoare-motoare-pas-cu-pas/101-driver-uln2003-motor-pas-cu-pas-de-5-v-.html|Optimus Digital]] |
-  * Buzzer activ
+| 9 | LCD 1602 HD44780 cu backlight verde, 5 V (paralel, 16 pini) | 1 | [[https://www.optimusdigital.ro/en/lcds/867-modul-lcd-1602-cu-backlight-galben-verde-de-5v.html|Optimus Digital]] |
-  * LCD 1602 (16x2 caractere)
+| 10 | Buzzer activ 5 V | 1 | [[https://www.optimusdigital.ro/ro/audio-buzzere/633-buzzer-activ-de-5-v.html|Optimus Digital]] |
-  * 2 breadboard-uri si fire jumper
+| 11 | Buton tactil 6x6x6 mm (emergency stop) | 1 | [[https://www.optimusdigital.ro/en/buttons-and-switches/1119-6x6x6-push-button.html|Optimus Digital]] |
-  * Adaptor 9V / 1A
+| 12 | Mini potentiometru 10k (contrast LCD) | 1 | [[https://www.optimusdigital.ro/en/potentiometers/25-10k-mini-potentiometer.html|Optimus Digital]] |
+| 13 | Set rezistoare 0.25 W (220 ohm pt. backlight + 1k si 2k pt. divizorul UART) | 1 | [[https://www.optimusdigital.ro/ro/componente-electronice-rezistoare/33-rezistoare-set.html|Optimus Digital]] |
+| 14 | Breadboard HQ 830 puncte | 2 | [[https://www.optimusdigital.ro/ro/prototipare-breadboard-uri/8-breadboard-830-points.html|Optimus Digital]] |
+| 15 | Set fire tata-tata 40p / 20 cm | 1 | [[https://www.optimusdigital.ro/en/wires-with-connectors/888-set-fire-tata-tata-40p-20-cm.html|Optimus Digital]] |
+| 16 | Set fire mama-tata 40p / 10 cm | 1 | [[https://www.optimusdigital.ro/ro/fire-fire-mufate/653-fire-colorate-mama-tata-40p-10-cm.html|Optimus Digital]] |
+| 17 | Alimentator 9 V / 1 A cu mufa DC | 1 | [[https://www.optimusdigital.ro/en/wall-socket-power-supplies/264-alimentator-de-9-v-1-a.html|Optimus Digital]] |
+<note>Aproape toate componentele provin din [[https://www.aliexpress.com/item/1005006440075998.html|acest kit AliExpress]]. Singura exceptie este placa ESP32 WROOM-32, achizitionata separat. Link-urile Optimus Digital de mai sus sunt echivalente individuale, pentru referinta.</note>
-==== Organizarea fizica propusa ====
+==== Organizarea fizica ====
-Componentele vor fi distribuite pe doua breadboard-uri pentru a separa logic responsabilitatile sistemului si pentru a facilita mentenanta.
+Componentele sunt distribuite pe doua breadboard-uri pentru a separa responsabilitatile sistemului si pentru a facilita mentenanta.
 **Breadboard principal (Arduino):**
@@ Line 64: / Line 84: @@
   * Conexiunile UART catre Arduino prin fire dedicate
-Alimentarea va pleca de la adaptorul de 9V care intra in jack-ul DC al Arduino-ului. Regulatorul intern al placii furnizeaza 5V stabil, care va alimenta toti senzorii si ESP32-ul (prin pinul Vin). ESP32-ul are propriul regulator intern care coboara tensiunea la 3.3V pentru functionarea interna. Toate componentele vor imparti o masa comuna distribuita prin rail-urile negative ale celor doua breadboard-uri.
+Alimentarea pleaca de la adaptorul de 9V care intra in jack-ul DC al Arduino-ului. Regulatorul intern al placii furnizeaza 5V stabil, care alimenteaza toti senzorii si ESP32-ul (prin pinul Vin). ESP32-ul are propriul regulator intern care coboara tensiunea la 3.3V pentru functionarea interna. Toate componentele impart o masa comuna distribuita prin rail-urile negative ale celor doua breadboard-uri.
-==== Pinout planificat ====
+==== Schema electrica ====
+{{:pm:prj2026:florin.stancu:andrei.bleortu:schematic-ab.pdf|Schema electrica (PDF)}}
+==== Pinout ====
 **Arduino MEGA:**
 ^ Componenta       ^ Pini Arduino                              ^
-| PIR HC-SR501     | OUT -> D2, VCC -> 5V, GND -> GND             |
+| PIR HC-SR501     | OUT -> D12, VCC -> 5V, GND -> GND             |
-| HC-SR04          | Trig -> D3, Echo -> D4                      |
+| HC-SR04          | Trig -> D11, Echo -> D10 (PCINT4)           |
-| Sound Sensor     | A0 -> A0, D0 -> D5                          |
+| Sound Sensor     | A0 -> A0, D0 -> D9, + -> 5V, G -> GND       |
-| Water Sensor     | Signal -> A1                               |
+| Water Sensor     | S -> A1, + -> 5V, - -> GND                  |
 | Emergency Button | D18 cu INPUT_PULLUP, celalalt capat -> GND |
-| Stepper ULN2003  | IN1->D8, IN2->D9, IN3->D10, IN4->D11          |
+| Stepper ULN2003  | IN1->D8, IN2->D7, IN3->D6, IN4->D5          |
-| Buzzer           | + -> D12, - -> GND                          |
+| Buzzer           | + -> D4, - -> GND                           |
-| UART catre ESP32 | TX2 (D16), RX2 (D17)                      |
+| UART catre ESP32 | TX2 (D16) -> divizor 1k/2k -> RX2 ESP; RX2 (D17) <- TX2 ESP direct |
 **ESP32:**
@@ Line 87: / Line 111: @@
 ==== Compatibilitatea electrica ====
-Principalul aspect electric care trebuie luat in considerare este interfatarea intre Arduino (logica 5V) si ESP32 (logica 3.3V). Conform datasheet-ului, pinii GPIO ai ESP32 sunt 5V tolerant pe input, ceea ce permite conectarea directa a liniei TX a Arduino-ului la RX-ul ESP32-ului fara level shifter. Pentru directia inversa (ESP32 TX 3.3V -> Arduino RX 5V), tensiunea de 3.3V ar trebui interpretata ca HIGH, intrucat pragul de detectie al Arduino-ului este in jur de 3V.
+Aspectul electric principal este interfatarea intre Arduino (logica 5V) si ESP32 (logica 3.3V). Conform datasheet-ului, pinii GPIO ai ESP32 sunt 5V tolerant pe input, ceea ce permite conectarea directa a liniei TX a Arduino-ului la RX-ul ESP32-ului fara level shifter. Pentru directia inversa (ESP32 TX 3.3V -> Arduino RX 5V), tensiunea de 3.3V este interpretata ca HIGH, intrucat pragul de detectie al Arduino-ului este in jur de 3V.
-LCD-ul este alimentat la 5V dar accepta semnale de control de 3.3V, deoarece pragul sau de HIGH este in jurul valorii de 2.5V.
+Divizorul 1k/2k pe linia Arduino TX -> ESP32 RX functioneaza fara erori la 115200 baud. La 250 000 baud parser-ul ESP32 pierde sincronizarea frecvent - cauza probabila este marginea redusa de integritate a semnalului prin divizor si fire de breadboard. La 115200 link-ul este stabil iar bandwidth-ul ramane peste necesar (cadrul de 27 bytes la 20 Hz ocupa sub 5% din capacitate).
-Toti senzorii sunt compatibili cu alimentarea la 5V (verificat in datasheet-uri), iar curentul total estimat ar trebui sa se incadreze in capacitatea regulatorului intern al Arduino-ului.
+LCD-ul este alimentat la 5V dar accepta semnale de control de 3.3V, intrucat pragul sau de HIGH este in jurul valorii de 2.5V.
 ==== Estimare consum energetic ====
@@ Line 109: / Line 133: @@
 | Buzzer activ        | 30 mA            | 150 mW   |
-Consumul total maxim estimat este de aproximativ 840 mA (3.9 W), iar consumul tipic - cu stepper-ul in functiune intermitenta si buzzer-ul activat ocazional - ar trebui sa fie in jur de 550 mA (2.8 W).
+Consumul total maxim estimat este de aproximativ 840 mA (3.9 W), iar consumul tipic - cu stepper-ul in functiune intermitenta si buzzer-ul activat ocazional - se situeaza in jur de 550 mA (2.8 W). In practica ESP32-ul ruleaza cu ''WiFi.setSleep(false)'' (pentru latenta retelei), consuma constant ~240 mA, iar valoarea reala este apropiata de plafon.
-Pentru o eventuala alimentare cu acumulatori NiMH de 1.2V / 2500 mAh, ar fi necesari 8 acumulatori in serie pentru a obtine 9.6V (compatibil cu intrarea Vin a Arduino-ului). Autonomia estimata ar fi de aproximativ 4.5 ore (2500 mAh / 550 mA).
+Pentru o eventuala alimentare cu acumulatori NiMH de 1.2V / 2500 mAh, sunt necesari 8 acumulatori in serie pentru a obtine 9.6V (compatibil cu intrarea Vin a Arduino-ului). Autonomia estimata este de aproximativ 4 ore.
 ===== Software Design =====
@@ Line 118: / Line 142: @@
   * **Arduino IDE** pentru ambele microcontrollere, folosind board package-ul ESP32 oficial Espressif
-  * **Python 3 cu Flask** pentru server-ul web
+  * **Python 3 cu Flask + flask-sock** pentru server-ul web
-  * **SQLite** pentru persistenta datelor
+  * **SQLite** in modul WAL pentru persistenta datelor
-  * **HTML, CSS si JavaScript vanilla** pentru dashboard
+  * **HTML, CSS si JavaScript vanilla** pentru dashboard, cu Chart.js incarcat din CDN
-==== Librarii si surse 3rd-party planificate ====
+==== Biblioteci si surse 3rd-party ====
 Pe Arduino:
-  * ''Stepper.h'' - control motor stepper (librarie standard)
+  * ''avr/wdt.h'' si ''avr/interrupt.h'' pentru watchdog si ISR (built-in)
-  * Serial2 hardware pentru comunicatia cu ESP32
+  * Driver propriu pentru motorul stepper (full-step, two-phases-on, cu rampa de acceleratie)
+  * Parser propriu pentru cadrele UART (state machine, fara alocare dinamica)
 Pe ESP32:
   * ''WiFi.h'' - conectarea la retea
-  * ''HTTPClient.h'' - cereri catre server-ul Flask
+  * ''WebSocketsClient'' (Markus Sattler / Links2004) - clientul WebSocket spre server
-  * ''LiquidCrystal.h'' - controlul LCD-ului
+  * ''LiquidCrystal.h'' - controlul LCD-ului (interfata paralela)
   * ''DHT.h'' (Adafruit) - citirea senzorului DHT11
-  * ''ArduinoJson.h'' - serializarea datelor pentru transmisia HTTP
+  * ''ArduinoJson.h'' (Benoit Blanchon) - serializarea cadrelor in JSON
 Pe server:
   * ''Flask'' - framework web minimalist
-  * ''sqlite3'' (din biblioteca standard Python) - persistenta datelor
+  * ''flask-sock'' + ''simple-websocket'' - endpoint-urile WebSocket
-  * ''Chart.js'' (incarcat din CDN) - grafice pe dashboard
+  * ''sqlite3'' (built-in) - persistenta datelor
+  * ''Chart.js'' (CDN) - graficele de pe dashboard
-==== Algoritmi si structuri planificate ====
+==== Algoritmi si structuri ====
 **State machine pentru siguranta (Arduino)**
-Sistemul va functiona pe baza unei masini cu stari avand 5 niveluri de prioritate:
+Sistemul functioneaza pe baza unei masini cu 7 stari active si o stare rezervata. Prioritatile, de la cea mai mare la cea mai mica:
 <code>
-EMERGENCY      - buton apasat sau conditie critica detectata
+EMERGENCY      - buton apasat (latched, eliberat prin triple-press)
-SOUND_SHUTDOWN - 5 secunde de pauza dupa un spike de zgomot
+SOUND_SHUTDOWN - 5 secunde dupa un spike de zgomot
-MAINTENANCE    - 10 secunde dupa detectie PIR, cu queuing
+MAINTENANCE    - 10 secunde dupa detectie PIR
-WARNING        - operare continua, dar cu o anomalie semnalata
+PROXIMITY      - obiect < 40 cm (live, histereza la 50 cm)
-NORMAL         - functionare nominala, motor la 15 RPM
+WATER_HIGH    - apa > 512 (live, histereza la 450)
+TEMP_HIGH      - temperatura > 35 °C (live, histereza la 33 °C)
+WARNING        - rezervata (anomalie minora care nu opreste motorul)
+NORMAL         - functionare nominala
 </code>
-La fiecare iteratie a buclei principale, conditiile vor fi evaluate de la prioritatea cea mai mare catre cea mai mica. Prima conditie indeplinita va determina starea curenta.
+La fiecare iteratie a buclei principale (10 ms), conditiile sunt evaluate de la prioritatea cea mai mare catre cea mai mica. Prima conditie indeplinita determina starea curenta. Motorul functioneaza exclusiv in NORMAL.
-**Protocolul de comunicatie Arduino -> ESP32**
+Histerezele sunt necesare pentru starile "live" (PROXIMITY, WATER_HIGH, TEMP_HIGH); in absenta lor, sistemul ar oscila intre stop si start cand un senzor se afla in jurul pragului.
-Pentru transmisia datelor intre microcontrollere am proiectat un protocol simplu:
+**E-stop cu latching si reset prin triple-press**
-  * header de start fix (''0xAA 0x55'') pentru sincronizare
+Prima apasare latcheaza EMERGENCY indefinit. Iesirea necesita inca 3 apasari in maxim 2 secunde - secventa impune o actiune deliberata si previne resetarile accidentale. Debouncing 50 ms in software. La reset se sterg si timerele PIR / sunet, asadar linia reporneste imediat.
-  * payload cu valorile senzorilor si starea curenta
-  * checksum XOR pentru validarea integritatii
-  * mecanism ACK/NACK din partea ESP32, cu retransmisie la NACK
-  * timeout de 500 ms pentru detectarea pierderii conexiunii
-Validarea prin checksum este utila in special pentru rezilienta la interferentele electromagnetice generate de motorul stepper, care ar putea afecta liniile UART.
+**Driver stepper non-blocking cu rampa de acceleratie**
-**Calculul scorului de sanatate (ESP32)**
+BYJ-48 are frecventa maxima de pull-in in jur de 600 Hz - sub viteza tinta pentru demo (~20 RPM). Solutia adoptata este o rampa liniara: pornire la 4000 µs/pas (~7 RPM, sub pull-in) si reducerea delay-ului cu 2 µs/pas pana la 1500 µs/pas (~20 RPM). Rampa se completeaza in ~1250 pasi (~3.4 secunde). Este resetata la fiecare tranzitie OFF -> ON, astfel incat motorul reporneste lin dupa fiecare iesire din MAINT / PROXIMITY (incercarea de a porni direct la viteza de croaziera produce vibratie fara rotatie).
-Scorul va fi calculat pe o scara 0-100, ponderat in functie de mai multi parametri:
+Secventa de comutare este full-step "two-phases-on". Pe placa fizica IN3 si IN4 sunt inversate fata de ordinea alfabetica - mapping-ul real este //A=IN1, B=IN2, C=IN4, D=IN3//, verificat cu un sketch de diagnostic care energizeaza fiecare coil pe rand. Secventa din software reflecta acest mapping; fara corectie, motorul vibreaza fara sa se roteasca.
-  * temperatura ambientala (penalizare la iesirea din intervalul 18-28°C)
-  * umiditatea (penalizare la valori sub 30% sau peste 70%)
-  * nivelul apei (penalizare semnificativa la depasirea pragului)
-  * starea sistemului (Emergency = 0, Warning = -20, etc.)
-Scorul va fi o varianta simplificata a ceea ce ar exista intr-o aplicatie industriala reala. Intr-un sistem complet ar fi utila includerea unor parametri suplimentari precum vibratiile (de exemplu prin MPU6050), curentul consumat de motor, presiunea sau calitatea aerului. Numarul redus de fire jumper disponibile este factorul limitativ in adaugarea altor senzori.
+**Senzor ultrasonic non-blocking**
+''pulseIn'' este blocking pana la ~25 ms - jitter inacceptabil pentru bucla. In locul sau, ecoul este masurat printr-o intrerupere pin-change pe D10 (PCINT4): ISR citeste micros() la fiecare tranzitie si calculeaza latimea pulsului. Bucla declanseaza trigger-ul la 60 ms si citeste rezultatul cand este disponibil. Jitter rezultat ~3-5 µs, sub precizia proprie a HC-SR04.
+**Protocolul UART**
+Doua tipuri de cadre, ambele cu acelasi pattern (header + LEN + payload + XOR):
+<code>
+Forward  (Arduino -> ESP32): 0xAA 0x55 LEN(23) payload XOR    la fiecare 50 ms
+Reverse  (ESP32 -> Arduino): 0xBB 0x66 LEN(4)  payload XOR    la fiecare ~2 s
+ACK / NACK (single byte): 0x06 / 0x15, ESP32 -> Arduino       per cadru forward
+</code>
+Payload-ul forward contine starea, toti senzorii, uptime, temp/umiditate (retransmise de la ESP32), scorul de sanatate, unghiul motorului si timpul ramas pana la repornire. Reverse contine temp_x10 si hum_x10 - DHT11 nu se actualizeaza mai rapid de 1 Hz. Checksum-ul XOR detecteaza coruptiile cauzate de EMI-ul stepper-ului. NACK-urile sunt contorizate dar **nu** declanseaza retransmisie - retransmisia ar introduce variabilitate de timing, iar urmatorul cadru ajunge in 50 ms.
+**Detectia status-ului link-ului**
+Arduino monitorizeaza contorul ACK. La absenta incrementarii timp de 1.5 s, declara link pierdut si afiseaza ''>>> LINK LOST/UP'' pe USB Serial la tranzitii. ESP32 aplica simetric aceeasi logica, cu timeout 3 s (mai permisiv intrucat propria bucla se poate bloca temporar in operatii WiFi/WS).
+**Calculul scorului de sanatate (Arduino)**
+Scorul (0-100) este calculat cu aritmetica intreaga la fiecare 50 ms, chiar inainte de trimiterea cadrului. Penalizari:
+<code>
+temperatura in afara 18-28 °C  : 3 puncte / grad
+umiditate in afara 30-70 %     : 1 punct / procent
+apa peste 500                  : -30 puncte
+distanta sub 40 cm             : -10 puncte
+stare WARNING                  : -20
+stare MAINTENANCE              : -10
+stare SOUND_SHUTDOWN           : -25
+stare EMERGENCY                : -100 (forteaza 0)
+link cu ESP32 pierdut          : -40
+DHT nu a raportat inca         : -5
+</code>
 **Watchdog timer**
-Pe Arduino voi activa watchdog-ul cu timeout de 4 secunde. Daca bucla principala se blocheaza din orice motiv (deadlock, ciclu infinit intr-o functie, etc.), microcontrollerul se va reseta automat. Este o protectie elementara, dar esentiala pentru un sistem care trebuie sa functioneze continuu.
+Pe Arduino este activat watchdog-ul cu timeout de 4 secunde. La blocarea buclei principale din orice motiv (deadlock, ciclu infinit), microcontroller-ul se reseteaza automat. Apelul ''wdt_reset()'' este executat la inceputul fiecarei iteratii a buclei.
+==== Optimizari pentru determinism si latenta ====
+Decizii aplicate in fiecare strat pentru o bucla Arduino predictibila si latenta end-to-end redusa:
+  * **Arduino**: ultrasonic prin PCINT (fara ''pulseIn'' blocking), link UART open-loop fara retransmisii la NACK, port I/O direct (PORTx/PINx) pe pinii frecvent accesati, prescaler ADC /32 (~27 µs/citire), watchdog 4 s.
+  * **ESP32**: ''WiFi.setSleep(false)'' pentru a evita ~100 ms latenta per pachet introdusa de modem sleep, buffer UART RX 2048 bytes pentru ca blocajele temporare ale buclei sa nu desincronizeze parser-ul, WebSocket persistent catre server cu push la fiecare cadru primit (20 Hz).
+  * **Server**: SQLite WAL cu ''synchronous=NORMAL'' (commit-uri sub-ms fata de ~10 ms cu fsync), broadcast WS thread-safe peste un set de clienti.
+  * **Frontend**: WebSocket pentru update-uri live, bootstrap istoric prin REST la incarcare urmat de append incremental, Chart.js cu ''animation: false''.
-==== Functii planificate ====
+==== Functii principale ====
 **Pe Arduino:**
-  * ''readAllSensors()'' - citeste toti senzorii si actualizeaza un struct comun
+  * ''readFastSensors()'' - citeste senzorii rapizi prin acces direct la PINx
-  * ''evaluateSafetyState()'' - aplica logica state machine
+  * ''ultrasonicTick()'' - state machine pentru declansarea pulsului si culegerea rezultatului
-  * ''controlMotor()'' - porneste, opreste sau seteaza viteza motorului
+  * ''buttonTick()'' - detectia edge a butonului E-stop, latching, triple-press reset
-  * ''sendDataToESP32()'' - impacheteaza datele cu header si checksum si le transmite
+  * ''evaluateSafetyState()'' - aplica logica state machine cu histereza
-  * ''triggerBuzzer(pattern)'' - genereaza diferite pattern-uri sonore in functie de stare
+  * ''stepperTick()'' - driver non-blocking cu rampa de acceleratie
+  * ''buzzerTick()'' - patternuri sonore diferite per stare
+  * ''sendFrame()'' - impacheteaza cadrul forward si il scrie in TX-ul UART
+  * ''pollEspStream()'' - parser pentru bytes-urile primite de la ESP32 (ACK/NACK si cadre reverse)
+  * ''computeHealth()'' - calculul scorului de sanatate (aritmetica intreaga)
+  * ''updateLinkStatus()'' - monitorizarea contorului de ACK-uri, mesaje >>> pe Serial
 **Pe ESP32:**
-  * ''receiveFromArduino()'' - parseaza pachetul UART si valideaza checksum-ul
+  * ''pollUart()'' - parser pentru cadrele forward de la Arduino, ACK/NACK
-  * ''calculateHealthScore()'' - calculeaza scorul de sanatate descris anterior
+  * ''pushReadingOverWs()'' - serializare JSON + sendTXT pe WebSocket
-  * ''updateLCD()'' - roteste intre seturi de informatii la fiecare 3 secunde in modul normal
+  * ''sendReverseFrame()'' - trimite temperatura/umiditate spre Arduino
-  * ''sendToServer()'' - construieste payload JSON si efectueaza POST HTTP
+  * ''renderLcd()'' - actualizare LCD cu pagini rotite
-  * ''reconnectWiFi()'' - reconectare automata la pierderea retelei
+  * ''ensureWifi()'' - reconectare automata WiFi
+  * ''wsEvent()'' - callback pentru evenimente WebSocket (conectat / deconectat)
 **Pe server (Flask):**
-  * endpoint ''/api/data'' (POST) - primeste datele de la ESP32 si le salveaza in SQLite
+  * ''/ws/ingest'' (WS) - primeste datele de la ESP32, le salveaza in SQLite si le retransmite tuturor clientilor de dashboard
-  * endpoint ''/api/history'' (GET) - returneaza ultimele N puncte pentru graficele dashboard-ului
+  * ''/ws/stream'' (WS) - clientii dashboard se aboneaza aici, primesc fiecare mesaj ingest in timp real
-  * endpoint ''/'' (GET) - serveste dashboard-ul HTML
+  * ''/api/data'' (POST) - acelasi ingest ca WS-ul, expus si pe HTTP pentru testare cu ''curl''
+  * ''/api/latest'', ''/api/history'', ''/api/stats'' (GET) - pentru bootstrap-ul dashboard-ului
+  * ''/'' (GET) - serveste dashboard-ul HTML
+==== Interfata utilizator (dashboard) ====
+Dashboard-ul are o ierarhie vizuala definita, de sus in jos:
+  - **Banner de stare** - elementul cel mai proeminent al paginii, cu numele starii afisat mare, o descriere scurta si, cand este cazul, un countdown amplu pentru timpul ramas pana la repornire. Culorile se schimba per stare, iar EMERGENCY pulseaza.
+  - **Cardurile "feature"** - scorul de sanatate cu un gauge SVG si motorul cu un cadran care indica unghiul curent in timp real.
+  - **Senzori grupati** in 3 sectiuni: //Ambient// (temp, umiditate), //Proximity & Personnel// (distanta, PIR, E-stop), //Anomaly detectors// (sunet, apa). PIR si E-stop devin rosii cand sunt active.
+  - **Grafice istorice** Chart.js pentru temperatura/umiditate, distanta/apa, sunet si scor de sanatate.
+Countdown-ul motorului foloseste interpolare locala: la fiecare cadru primit, dashboard-ul retine ''hold_ms'' si timestamp-ul local, apoi decrementeaza local la 100 ms intre cadre. Fiecare cadru nou resincronizeaza valoarea, rezultand o afisare fluida in loc de salturi in trepte de 50 ms.
 ===== Rezultate Obtinute =====
-<note>
+Sistemul functioneaza end-to-end conform specificatiilor.
-Sectiunea va fi completata dupa finalizarea implementarii.
-</note>
+**Latenta end-to-end** (schimbare de senzor -> pixel pe dashboard): ~50-75 ms tipic, ~25 ms in cazul cel mai favorabil. Componentele:
+^ Etapa ^ Latenta ^
+| Citire senzor + cadru Arduino  | pana la 50 ms (cadenta UART)  |
+| Transmisie UART (27 bytes @ 115200) | ~2.3 ms |
+| Parsare + push WebSocket ESP32 | ~1 ms |
+| WiFi -> server | ~2-5 ms |
+| Insert SQLite WAL + broadcast | ~1 ms |
+| Server -> browser | ~2-5 ms |
+| Randare browser | ~16 ms (un frame la 60 fps) |
+**Motorul** functioneaza stabil la ~20 RPM dupa rampa de acceleratie, fara vibratii. Pornirile dupa MAINT / PROXIMITY sunt line, iar opririle pentru siguranta sunt instantanee.
+**State machine-ul** raspunde corect la toate scenariile: trecere de mana = MAINT cu countdown, obiect sub 40 cm = PROXIMITY (live), bataie din palme = SOUND_SHUTDOWN, apa peste prag = WATER_HIGH, buton = EMERGENCY latched, triple-press = reset.
+**Link-ul UART** este stabil la 115200 baud prin divizor - zero NACK-uri si zero "LINK LOST" in functionare normala. 250000 baud nu se transmite corect prin divizor combinat cu fire de breadboard.
+**Dashboard-ul** primeste 20 Hz fara lag - 4 grafice, KPI-uri, gauge sanatate si cadran motor redesenate la fiecare cadru.
+**Probleme intalnite**:
+  * **Coil mapping pe stepper**: pe placa fizica IN3 si IN4 sunt inversate fata de ordinea alfabetica. Verificat cu un sketch de diagnostic (''firmware/stepper_test'') care energizeaza fiecare coil pe rand; secventa din firmware reflecta mapping-ul real.
+  * **Frecventa de pull-in**: 28BYJ-48 nu poate porni direct la viteza de croaziera, rampa de acceleratie este obligatorie.
+  * **WiFi modem sleep**: activ implicit, introduce ~100 ms per pachet. ''WiFi.setSleep(false)'' produce o imbunatatire substantiala a latentei.
+  * **Buffer UART RX ESP32**: cei 256 bytes impliciti sunt insuficienti cand bucla se blocheaza ocazional (reconectare WS); un buffer de 2048 ofera headroom de ~4 secunde la cadenta de 20 Hz.
+  * **Heartbeat de debug**: zeci de apeluri ''Serial.print'' separate blocheaza bucla timp de 19 ms (rezultand desincronizarea motorului); un singur ''snprintf'' compact in TX-ul UART are impact neglijabil.
 ===== Concluzii =====
-<note>
+Cateva decizii arhitecturale au avut impact disproportionat de mare:
-Sectiunea va fi completata la finalul proiectului.
-</note>
+**Logica de siguranta pe Arduino, nu pe ESP32.** Calculul scorului de sanatate si state machine-ul ruleaza pe Arduino, ESP32 functionand ca punte. Avantajele: o singura sursa de adevar, eliminarea variabilitatii de timing introduse de retea si rezistenta la caderea WiFi (Arduino opreste motorul corect independent de conectivitate). Orice modul WiFi care implementeaza protocolul UART de 27 bytes poate inlocui ESP32-ul.
+**WebSocket cu push la 20 Hz.** Latenta end-to-end este in jur de 75 ms, iar dashboard-ul are comportament live in loc de refresh periodic. Push-ul declansat de fiecare cadru parsat elimina necesitatea unui timer separat pentru transmisia catre server.
+**Determinismul are cost.** Cost-per-iteratie bounded necesita numeroase alegeri individuale (PCINT, port I/O direct, absenta retransmisiilor, ADC prescaler, heartbeat compact). Cumulate, rezultatul este o bucla cu cost predictibil in zona de microsecunde.
+**Histereza este obligatorie.** Toate starile "live" (PROXIMITY, WATER_HIGH, TEMP_HIGH) necesita praguri separate enter / exit. In caz contrar, un senzor care variaza in jurul pragului determina sistemul sa intre si sa iasa rapid din stare - comportament inutilizabil.
+**Triple-press pentru reset.** Impune o actiune deliberata si previne resetarile accidentale ale E-stop-ului. Un singur buton indeplineste atat functia de latch cat si pe cea de reset - secventa de 3 apasari in 2 secunde are probabilitate redusa de declansare accidentala.
+**Imbunatatiri viitoare** neimplementate din lipsa de timp sau de componente:
+  * Senzor de vibratii (MPU6050) pentru detectia uzurii rulmentilor
+  * Profil de acceleratie S-curve pentru o pornire mai lina
+  * Tranzitii de stare salvate ca eveniment separat, nu doar metricile
+  * Autentificare pe dashboard si HTTPS/WSS pentru un deployment in productie
+  * Trecere la un motor mai puternic - 28BYJ-48 la 20 RPM are cuplu limitat pentru aplicatii reale
 ===== Download =====
-<note warning>
+[[https://gitlab.cs.pub.ro/andrei.bleortu/pm]]
-Aici va fi incarcata arhiva cu sursele proiectului: codul Arduino, codul ESP32, server-ul Python, schemele electrice, un fisier README cu instructiuni de build si pinout, si un ChangeLog.
-</note>
 ===== Jurnal =====
-<note>
+Etapele s-au aliniat pe milestone-urile cursului:
-Sectiune ce va fi actualizata pe parcursul proiectului.
-</note>
+  * **Saptamana 11 (4-8 Mai) - Milestone documentatie**: alegerea componentelor, motivarea arhitecturii dual-MCU, schema electrica in KiCad, calculul de consum si redactarea acestei pagini in forma initiala.
+  * **Saptamana 12 (11-15 Mai) - Milestone hardware**: montaj fizic pe cele doua breadboard-uri, cablare divizor 1k/2k pentru linia Arduino TX -> ESP32 RX, testare individuala a fiecarui senzor. In aceasta etapa a fost identificata prima problema: motorul stepper vibra fara sa se roteasca. A fost dezvoltat un sketch dedicat (''firmware/stepper_test'') care energizeaza fiecare coil pe rand, iar testul a indicat ca pe placa concreta IN3 si IN4 sunt inversate fata de ordinea alfabetica.
+  * **Saptamana 13 (18-22 Mai) - Milestone software**: prima versiune end-to-end functionala (Arduino + ESP32 cu HTTP POST + Flask + dashboard cu polling), urmata in aceeasi saptamana de refactorul principal: inversarea arhitecturii (logica real-time pe Arduino, ESP32 doar ca punte), migrarea la WebSocket persistent in ambele directii, rampa de acceleratie pentru motor, starile noi (PROXIMITY, TEMP_HIGH, WATER_HIGH) cu histereza, E-stop cu latching si triple-press reset, optimizari pentru determinism (PCINT, port I/O direct, ADC prescaler, WiFi.setSleep(false), SQLite WAL).
+  * **Saptamana 14 (25-29 Mai) - PM Fair**: prezentarea proiectului.
 ===== Bibliografie/Resurse =====
@@ Line 239: / Line 363: @@
   * Documentatia Arduino - https://docs.arduino.cc/
   * ESP32 Arduino Core - https://github.com/espressif/arduino-esp32
+  * WebSockets pentru Arduino/ESP32 (Markus Sattler) - https://github.com/Links2004/arduinoWebSockets
   * Documentatie Flask - https://flask.palletsprojects.com/
+  * flask-sock - https://github.com/miguelgrinberg/flask-sock
   * Chart.js - https://www.chartjs.org/docs/latest/
   * ArduinoJson - https://arduinojson.org/
 <html><a class="media mediafile mf_pdf" href="?do=export_pdf">Export to PDF</a></html>