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Tra i contenuti del fascicolo 240 (Novembre 2019) attualmente in edicola, il progetto di un controllo remoto wireless con tecnologia LoRaWAN del livello di una piscina, di un laghetto o di un corso d’acqua.
Nel Corso dedicato all’IoT, abbiamo fatto una panoramica su diverse tecnologie di interazione degli oggetti mediante connessioni wireless e in particolare ci siamo soffermati, nella terza puntata, sul link chiamato LoRaWAN. Questa sistema di trasmissione consente di realizzare reti su portante a radiofrequenza capaci di operare con potenze ridottissime, riuscendo però a coprire distanze consistenti, a tutto vantaggio della riduzione dei consumi dei dispositivi.
Nella stessa puntata del corso IoT vi abbiamo esposto l’impiego pratico della tecnologia wireless LoRaWAN utilizzando, allo scopo, una scheda Arduino MKRWAN 1300 per implementare un’applicazione dimostrativa.
Nell’esempio proposto ci siamo soffermati su una semplice
applicazione che prevedeva la lettura di un segnale analogico, successivamente inviato al portale di TheThingsNetwork, in modo da poterlo visualizzare da remoto con qualsiasi smartphone connesso a Internet.
IL NOSTRO PROGETTO
Vorremmo partire da quell’esempio, per costruire una nuova applicazione che permettesse il monitoraggio del livello dell’acqua in un corso d’acqua o in un lago, con la possibilità di lanciare
un allarme nel caso il livello dovesse scendere al di sotto o superare una soglia preimpostata. Lo schema di cablaggio visibile in Fig. 1 prevede che il nostro device periferico IoT sia posto in un punto rialzato dell’invaso e tramite un sensore ad ultrasuoni, misuri la distanza tra il dispositivo ed il livello dell’acqua; nota la distanza tra il sensore e il fondo dell’invaso, sarà possibile determinare l’altezza del liquido. Tale tecnica viene oggi utilizzata in molte applicazioni in cui è richiesta la rilevazione del livello in un serbatoio o una cisterna ed è preferita al classico galleggiante che aziona un potenziometro.
Il valore misurato sarà inviato ad un gateway LoRa WAN, che a sua volta instraderà il dato verso il network server, che nel nostro caso è TheThingsNetwork (TTN). La visualizzazione dei dati su TTN è limitata, inoltre non è possibile configurare degli avvisi, molto importanti se si monitorizzano variabili importanti. Per questo motivo dobbiamo appoggiarci ai servizi di un Application Server che sia compatibile con TTN come ad esempio il servizio offerto da Cayenne, che avevamo già utilizzato in una delle puntate del corso IoT.
Per quanto riguarda l’hardware (Fig. 2) avremo bisogno di una scheda di sviluppo Arduino MKRWAN1300 e di un sensore ad ultrasuoni di buona qualità che ci permetta un elevato range di misura con bassi consumi, come ad esempio il modello MB1020 della MaxSonar oppure il model lo SRF05 distribuito dalla ditta Futura Elettronica con codice 7300-SRF05 (Fig. 3). La scheda MKR WAN 1300 può essere alimentata con una tensione massima di 6 volt tramite il pin Vin che però fa capo ad uno stabilizzatore di tensione che ne incrementa il consumo.
Nel caso volessimo alimentare la scheda tramite delle batterie, sarà meglio optare per la soluzione proposta dalla stessa Arduino, ovvero due batterie stilo da 1,5 volt poste in serie tali da garantire circa 3V di alimentazione. La soluzione con una cella Li-Po è da scartare visto che a piena carica può raggiungere i 4,2 volt. Vista l’applicazione all’aperto, se optiamo per due batterie ricaricabili Ni-MH potremmo sfruttare il fatto che esse sopportano la carica continua (purché di valore limitato) ed abbinarci un piccolo pannello solare che possa garantire un’alimentazione praticamente illimitata.
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PREPARIAMO IL FIRMWARE
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CONCLUSIONI
Bene, con questo abbiamo terminato la descrizione del progetto del rilevatore livello liquidi per IoT che necessita di qualche attenzione per poter essere portato a termine, e come spesso accade con articoli di questo tipo, lasciamo all’inventiva di ciascuno il compito di personalizzare hardware e software per altre specifiche applicazioni nel campo dell’IoT.
L’articolo completo è pubblicato sul numero 240 (Novembre), acquistabile in tutte le edicole.
