Montar un servidor web en NodeMcu DevKit con sensores y actuadores

Introducción

En esta sección trataremos de explicar de la forma más clara posible, como montar un servidor web en NodeMcu devkit v0.9, con sensores y actuadores, programado en el Ide de Arduino

Si vives en Tenerife (Islas Canarias), no dudes en visitar la tienda de La Laguna

En esta tienda he comprado el módulo NodeMcu devkit, gracias a ellos hoy podemos ver este tutorial.

Servidor con Nodemcu

Este servidor está basado en NodeMcu devkit (ESP8266 ESP12), no será un servidor como el que muestra esta página que es una raspberry pi, para este trabajo el esp-12 y en general todos los esp se quedan pequeños. La función del servidor que vamos a crear será, informar bajo petición del estado de los sensores, y poder actuar sobre un relé en este caso. De esta manera tendremos un módulo económico, que se puede instalar en cualquier punto que tenga alcance nuestra red wifi, y facilitar de este modo el internet de las cosas.

Información sobre ESP8266 y modelos

La programación como hemos dicho será con el entorno de arduino si quieres saber como instalarlo y añadir soporte para los ESP8266, pásate por el siguiente enlace.

Instalar Ide de Arduino con soporte para ESP8266

En la parte de sensores tendremos un ldr (sensor de luminosidad) conectado al pin analógico A0, un dht22 (sensor de temperatura y humedad) conectado al GPIO 2, y un bmp180 (sensor de presión barométrica y temperatura) conectado a los GPIOs 4 y 5. En la parte de actuadores tendremos un relé conectado al GPIO, 14.

Comenzamos el montaje, lo haremos por partes para evitar problemas y poder probar cada sensor actuador por separado.

Montaje de relé y fuente de alimentación

El primer paso será montar la fuente de alimentación (en este caso, se ha montado la fuente de alimentación, porque vamos a utilizar un transformador de corriente continua de 12 voltios, si se alimenta a 5 voltios podemos prescindir de la fuente) y realizar el circuito para conectar el relé, luego programaremos el servidor que permita interactuar con él, partiremos del siguiente circuito.

Información adicional de relés aquí

Esquema de fuente de alimentación y relé opto-acoplado para nodemcu

El código para la programación en el Ide de arduino es el siguiente, de momento no necesitaremos ninguna librería adicional, es uno de los ejemplos incluidos en el ide de arduino adaptado el gpio, en este caso el relé será controlado por el GPIO14.

/*
 *  This sketch demonstrates how to set up a simple HTTP-like server.
 *  The server will set a GPIO pin depending on the request
 *    http://server_ip/rele/0 will set the GPI14 low,
 *    http://server_ip/rele/1 will set the GPI14 high
 *  server_ip is the IP address of the ESP8266 module, will be 
 *  printed to Serial when the module is connected.
 */

#include 

const char* ssid = "your-ssid";
const char* password = "your-password";

// Create an instance of the server
// specify the port to listen on as an argument
WiFiServer server(80);

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  delay(10);

  // prepare GPIO14
  pinMode(14, OUTPUT);
  digitalWrite(14, 0);
  
  // Connect to WiFi network
  Serial.println();
  Serial.println();
  Serial.print("Connecting to ");
  Serial.println(ssid);
  
  WiFi.begin(ssid, password);
  
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    delay(500);
    Serial.print(".");
  }
  Serial.println("");
  Serial.println("WiFi connected");
  
  // Start the server
  server.begin();
  Serial.println("Server started");

  // Print the IP address
  Serial.println(WiFi.localIP());
}

void loop() {
  // Check if a client has connected
  WiFiClient client = server.available();
  if (!client) {
    return;
  }
  
  // Wait until the client sends some data
  Serial.println("new client");
  while(!client.available()){
    delay(1);
  }
  
  // Read the first line of the request
  String req = client.readStringUntil('\r');
  Serial.println(req);
  client.flush();
  
  // Match the request
  int val;
  if (req.indexOf("/rele/0") != -1)
    val = 0;
  else if (req.indexOf("/rele/1") != -1)
    val = 1;
  else {
    Serial.println("invalid request");
    client.stop();
    return;
  }

  // Set GPIO2 according to the request
  digitalWrite(14, val);
  
  client.flush();

  // Prepare the response
  String s = "HTTP/1.1 200 OK\r\nContent-Type: text/html\r\n\r\n\r\n<html>\r\nEl rele esta ";
  s += (val)?"activado":"desactivado";
  s += "</html>\n";

  // Send the response to the client
  client.print(s);
  delay(1);
  Serial.println("Client disonnected");

  // The client will actually be disconnected 
  // when the function returns and 'client' object is detroyed
}

Ahora si todo a salido bien, ya podemos entrar al servidor desde cualquier navegador de nuestra red local, para ello debemos introducir la dirección ip asignada a nuestro Nodemcu (podemos ver la ip asignada si tenemos conectado el Nodemcu al puerto serie), luego si queremos apagar el relé introducimos rele/0 y para encenderlo rele/1.

Ejemplo si el nodemcu tiene la ip 192.168.1.175, entramos a la dirección 'http://192.168.1.175/rele/0' para apagar el relé y 'http://192.168.1.175/rele/1' para encenderlo.

Índice de contenidos

Montaje de sensor ldr

El siguiente montaje que vamos a realizar es el del sensor ldr, para ello seguiremos el siguiente esquema, como vemos nuestra sensor ldr está conectado al único pin analógico disponible A0.

Información adicional del sensor ldr aquí

El siguiente código para el Ide de arduino incluye el relé y el ldr además del servidor para intectuar con ambos, de momento no necesitamos librerías adicionales.

/*
 *  This sketch demonstrates how to set up a simple HTTP-like server.
 *  The server will set a GPIO pin depending on the request
 *    http://server_ip/rele/0 will set the GPI14 low,
 *    http://server_ip/rele/1 will set the GPI14 high
 *    http://server_ip/ldr/ will ldr value
 *  server_ip is the IP address of the ESP8266 module, will be 
 *  printed to Serial when the module is connected.
 */

#include 

const char* ssid = "your-ssid";
const char* password = "your-password";

// Create an instance of the server
// specify the port to listen on as an argument
WiFiServer server(80);
int valoranalogica=0;
int  selector=0;
String salida;
void setup() {
  Serial.begin(115200);
  delay(10);

  // prepare GPIO14
  pinMode(14, OUTPUT);
  digitalWrite(14, 0);
  
  // Connect to WiFi network
  Serial.println();
  Serial.println();
  Serial.print("Connecting to ");
  Serial.println(ssid);
  
  WiFi.begin(ssid, password);
  
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    delay(500);
    Serial.print(".");
  }
  Serial.println("");
  Serial.println("WiFi connected");
  
  // Start the server
  server.begin();
  Serial.println("Server started");

  // Print the IP address
  Serial.println(WiFi.localIP());
}

void loop() {
	 valoranalogica=analogRead(A0);
  // Check if a client has connected
  WiFiClient client = server.available();
  if (!client) {
    return;
  }
  
  // Wait until the client sends some data
  Serial.println("new client");
  while(!client.available()){
    delay(1);
  }
  
  // Read the first line of the request
  String req = client.readStringUntil('\r');
  Serial.println(req);
  client.flush();
  
  // Match the request
  int val;
  if (req.indexOf("/rele/0") != -1){
    digitalWrite(14, 0);
    val = 0;
    selector=1;
  }
  else if (req.indexOf("/rele/1") != -1){
      digitalWrite(14, 1);
      val =1;
      selector=1;
   }
  else if (req.indexOf("/ldr") != -1){
      selector=2;
   }
  else {
    Serial.println("invalid request");
    client.stop();
    return;
  }

  client.flush();

  // Prepare the response
salida = "HTTP/1.1 200 OK\r\nContent-Type: text/html\r\n\r\n\r\n<html>\r\n";
  if (selector ==1){
  salida += "Rele está ahora: ";
  salida += (val)?"activado":"descativado";
  }
  if (selector ==2){
  salida += "Valor de ldr: ";
  salida += (valoranalogica);
  }
  salida += "</html>\n";
  selector=0;
  
  // Send the response to the client
  client.print(salida);
  delay(1);
  Serial.println("Client disonnected");

  // The client will actually be disconnected 
  // when the function returns and 'client' object is detroyed
}

Nuevamente si todo a salido bien ya podemos ver el valor leído por nuestro sensor ldr entrado a la dirección 'http://ip_asignada/ldr/'.

Índice de contenidos

Montaje de sensor dht22

Para el montaje del sensor dht22,seleccionaremos el GPIO 2 y seguiremos el siguiente esquema.

Información adicional del sensor dht22 aquí

Para la programción en el ide de arduino vamos a necesitar la librería para el sensor dht22 y el siguiente código, con él tendremos el relé, el ldr y el dht22 montado en un servidor para interactuar.

Descargar librería Dht22 de Arduino para Esp8266

/*
 *  This sketch demonstrates how to set up a simple HTTP-like server.
 *  The server will set a GPIO pin depending on the request
 *    http://server_ip/rele/0 will set the GPI14 low,
 *    http://server_ip/rele/1 will set the GPI14 high
 *    http://server_ip/ldr/ will ldr value
 *    http://server_ip/dht22/ will dht22 value
 *  server_ip is the IP address of the ESP8266 module, will be 
 *  printed to Serial when the module is connected.
 */
  
#include "DHT.h"

#define DHTPIN 2     // what pin we're connected to

// Uncomment whatever type you're using!
//#define DHTTYPE DHT11   // DHT 11 
#define DHTTYPE DHT22   // DHT 22  (AM2302)
//#define DHTTYPE DHT21   // DHT 21 (AM2301)

// Connect pin 1 (on the left) of the sensor to +3.3V
// Connect pin 2 of the sensor to whatever your DHTPIN is
// Connect pin 4 (on the right) of the sensor to GROUND

DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE,20);
float h, t;

#include 

const char* ssid = "your-ssid";
const char* password = "your-password";

// Create an instance of the server
// specify the port to listen on as an argument
WiFiServer server(80);
int valoranalogica=0;
int  selector=0;
String salida;
const long interval = 2000;
unsigned long tiempo_pasado=0;

void setup() {
  Serial.begin(115200);
   // prepare GPIO2 for DHT22
  pinMode(2,INPUT);
  digitalWrite(2,HIGH);
  delay(10);
  dht.begin();
  
  // prepare GPIO14
  pinMode(14, OUTPUT);
  digitalWrite(14, 0);
  
  // Connect to WiFi network
  Serial.println();
  Serial.println();
  Serial.print("Connecting to ");
  Serial.println(ssid);
  
  WiFi.begin(ssid, password);
  
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    delay(500);
    Serial.print(".");
  }
  Serial.println("");
  Serial.println("WiFi connected");
  
  // Start the server
  server.begin();
  Serial.println("Server started");

  // Print the IP address
  Serial.println(WiFi.localIP());
}

void loop() {
	 valoranalogica=analogRead(A0);
	      unsigned long currentMillis = millis();
  if(currentMillis - tiempo_pasado >= interval) {
  h = dht.readHumidity();
  t = dht.readTemperature();

    if (isnan(t) || isnan(h)) {
    Serial.println("Fallo al leer sensor DHT22");
  } 

  tiempo_pasado = currentMillis;
  }
  // Check if a client has connected
  WiFiClient client = server.available();
  if (!client) {
    return;
  }
  
  // Wait until the client sends some data
  Serial.println("new client");
  while(!client.available()){
    delay(1);
  }
  
  // Read the first line of the request
  String req = client.readStringUntil('\r');
  Serial.println(req);
  client.flush();
  
  // Match the request
  int val;
  if (req.indexOf("/rele/0") != -1){
    digitalWrite(14, 0);
    val = 0;
    selector=1;
  }
  else if (req.indexOf("/rele/1") != -1){
      digitalWrite(14, 1);
      val =1;
      selector=1;
   }
  else if (req.indexOf("/ldr") != -1){
      selector=2;
   }
   else if (req.indexOf("/dht22") != -1){
      selector=3;
   }
  else {
    Serial.println("invalid request");
    client.stop();
    return;
  }

  client.flush();

  // Prepare the response
salida = "HTTP/1.1 200 OK\r\nContent-Type: text/html\r\n\r\n\r\n<html>\r\n";
  if (selector ==1){
  salida += "Rele esta ahora: ";
  salida += (val)?"activado":"desactivado";
  }
  if (selector ==2){
  salida += "Valor de ldr: ";
  salida += (valoranalogica);
  }
  if (selector ==3){
  salida += "Temperatura: ";
  salida += (t);
  salida += " Humedad: ";
  salida += (h); 
  }
  salida += "</html>\n";
  selector=0;
  
  // Send the response to the client
  client.print(salida);
  delay(1);
  Serial.println("Client disonnected");

  // The client will actually be disconnected 
  // when the function returns and 'client' object is detroyed
}

Si todo a salido bien ya podemos ver los datos obtenidos del sensor dht22 entrado a la dirección 'http://ip_asignada/dht22/'.

Índice de contenidos

Montaje de sensor bmp180

Para el montaje del sensor bmp180, como el esp-12 no tiene Gpio hardware para el bus I2c, seleccionaremos el GPIO 4 como SDA y el GPIO 5 como SCL, seguiremos el siguiente esquema.

Información adicional del sensor bmp180 aquí

Para la programción en el ide de arduino vamos a necesitar la librería para el sensor bmp180, la librería para el dht22 y el siguiente código.

Descargar librería bmp180 de Arduino para Esp8266

Descargar librería Dht22 de Arduino para Esp8266

Este sketck incluye el relé, y los sensores: ldr, bmp180 y dth22 con el servidor para interactuar con ellos.

/*
 *  This sketch demonstrates how to set up a simple HTTP-like server.
 *  The server will set a GPIO pin depending on the request
 *    http://server_ip/rele/0 will set the GPI14 low,
 *    http://server_ip/rele/1 will set the GPI14 high
 *    http://server_ip/ldr/ will ldr value
 *    http://server_ip/dht22/ will dht22 value
 *    http://server_ip/bmp180/ will bmp180 value
 *  server_ip is the IP address of the ESP8266 module, will be 
 *  printed to Serial when the module is connected.
 */
#include 
#include 
int sensorbmp=1;
#define I2C_SCL 5      // Barometric Pressure Sensor (BMP085)
#define I2C_SDA 4      // Barometric Pressure Sensor (BMP085)
Adafruit_BMP085 bmp;
 
#include "DHT.h"

#define DHTPIN 2     // what pin we're connected to

// Uncomment whatever type you're using!
//#define DHTTYPE DHT11   // DHT 11 
#define DHTTYPE DHT22   // DHT 22  (AM2302)
//#define DHTTYPE DHT21   // DHT 21 (AM2301)

// Connect pin 1 (on the left) of the sensor to +3.3V
// Connect pin 2 of the sensor to whatever your DHTPIN is
// Connect pin 4 (on the right) of the sensor to GROUND

DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE,20);
float h, t;

#include 

const char* ssid = "your-ssid";
const char* password = "your-password";

// Create an instance of the server
// specify the port to listen on as an argument
WiFiServer server(80);
int valoranalogica=0;
int  selector=0;
String salida;
const long interval = 2000;
unsigned long tiempo_pasado=0;

void setup() {
  Serial.begin(115200);
   // prepare GPIO2 for DHT22
  pinMode(2,INPUT);
  digitalWrite(2,HIGH);
  delay(10);
  dht.begin();
  
  // prepare GPIO14
  pinMode(14, OUTPUT);
  digitalWrite(14, 0);
  
    if (!bmp.begin()) {
  Serial.println("No se puede encontar el sensor BMP085, comprueba conexión!");
  sensorbmp=0;
  }
  
  // Connect to WiFi network
  Serial.println();
  Serial.println();
  Serial.print("Connecting to ");
  Serial.println(ssid);
  
  WiFi.begin(ssid, password);
  
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    delay(500);
    Serial.print(".");
  }
  Serial.println("");
  Serial.println("WiFi connected");
  
  // Start the server
  server.begin();
  Serial.println("Server started");

  // Print the IP address
  Serial.println(WiFi.localIP());
}

void loop() {
	 valoranalogica=analogRead(A0);
	      unsigned long currentMillis = millis();
  if(currentMillis - tiempo_pasado >= interval) {
  h = dht.readHumidity();
  t = dht.readTemperature();

    if (isnan(t) || isnan(h)) {
    Serial.println("Fallo al leer sensor DHT22");
  } 

  tiempo_pasado = currentMillis;
  }
  // Check if a client has connected
  WiFiClient client = server.available();
  if (!client) {
    return;
  }
  
  // Wait until the client sends some data
  Serial.println("new client");
  while(!client.available()){
    delay(1);
  }
  
  // Read the first line of the request
  String req = client.readStringUntil('\r');
  Serial.println(req);
  client.flush();
  
  // Match the request
  int val;
  if (req.indexOf("/rele/0") != -1){
    digitalWrite(14, 0);
    val = 0;
    selector=1;
  }
  else if (req.indexOf("/rele/1") != -1){
      digitalWrite(14, 1);
      val =1;
      selector=1;
   }
  else if (req.indexOf("/ldr") != -1){
      selector=2;
   }
   else if (req.indexOf("/dht22") != -1){
      selector=3;
   }
   else if (req.indexOf("/bmp") != -1){
      selector=4;
   }
  else {
    Serial.println("invalid request");
    client.stop();
    return;
  }

  client.flush();

  // Prepare the response
salida = "HTTP/1.1 200 OK\r\nContent-Type: text/html\r\n\r\n\r\n<html>\r\n";
  if (selector ==1){
  salida += "Rele esta ahora: ";
  salida += (val)?"activado":"desactivado";
  }
  if (selector ==2){
  salida += "Valor de ldr: ";
  salida += (valoranalogica);
  }
  if (selector ==3){
  salida += "Temperatura: ";
  salida += (t);
  salida += " Humedad: ";
  salida += (h); 
  }
  if (selector ==4){
  if (sensorbmp ==1){
  salida += "Temperatura: ";
  salida += (bmp.readTemperature());
  salida += " Presion: ";
  salida += (bmp.readPressure()); 
  }
  }
  salida += "</html>\n";
  selector=0;
  
  // Send the response to the client
  client.print(salida);
  delay(1);
  Serial.println("Client disonnected");

  // The client will actually be disconnected 
  // when the function returns and 'client' object is detroyed
}

Si todo a salido bien ya podemos ver los datos obtenidos del sensor bmp180 entrado a la dirección 'http://ip_asignada/bmp/'.

Índice de contenidos

Montaje del prototipo

En la siguiente imagen pueden ver que gpios se han asignado a los sensores/actuadores del servidor.

En la siguiente imagen pueden ver el esquema completo de los sensores y actuadores montados en el servidor.

Esquema de sensores y actuadores para NodeMcu Devkit (ESP8266 Esp-12)

Para finalizar unas fotos del prototipo que he montado.

En esta foto podemos ver el Nodemcu, junto al pcb de la fuente de alimentación y el réle, montado ya en pcb.

NodeMcu Devkit, pcb de fuente de alimentación y relé

En esta vemos la parte interior con los elementos que la componen.

Vista interior del prototipo de servidor con NodeMcu Devkit

En esta podemos ver el prototipo montado en su caja, con el dht22 y el ldr al exterior, el relé y el bmp180 están dentro de la caja.

Vista del prototipo de servidor con NodeMcu Devkit

Para finalizar, una imagen para comparar el tamaño del servidor montado a la Raspberry Pi 2.

Vista del prototipo de servidor con NodeMcu Devkit junto a Raspberry Pi 2

Y esto ha sido todo, espero que les haya gustado y sobre todo que les sea útil.

Índice de contenidos

Servidor web en NodeMcu Devkit

Sensores y actuadores

Introducción

Contenidos

Servidor con Nodemcu

Montaje de relé y fuente de alimentación

Montaje de sensor ldr

Montaje de sensor dht22

Montaje de sensor bmp180

Montaje del prototipo