NodeMCU Soil Humidity Sensor

土壤湿度计Project综述

这节介绍如何用NodeMCU来检测花盆里土壤的湿度，效果如下:

本Project中，仍然是利用NodeMCU收集传感器的环境数据，并传送到ThingSpeak的Channel上存储，和上一个收集温度信息的Project相比，这里NodeMCU脱离了USB供电，使用了四节AA的电池盒加上一个3.3V的Step Down Regulator，还增加了一个LED显示工作状态。在程序中我们规定每隔10分钟向ThingSpeak发送一次测量结果(HTTP POST)，4节电池一共维持了三天，这大约相当于400-500次使用ESP8266。

在电池基础上，今后可以尝试的改进方向是：

利用USB的插头转换电压，再通过Step Down Regular供电。
寻找是否有更节能的维持NodeMCU的工作方式，比如定时唤醒硬件，类似Amazon的Dash。

NodeMCU Analog Input

NodeMCU只有一个模拟输入，即A0。LUA读A0的输入很简单

function getHumidity()
   hum = adc.read(0);
   return hum;
end

使用LED提示WIFI连接状态

在Deploy的工作模式下，有时ESP8266和Router的连接可能出现问题，通常不希望需要通过检查ThingSpeak的Channel才能发现其实NodeMCUM没有正常工作，所以这里还使用了LED指示灯在表示连接状态，正常的LED状态是在发送POST并且完成，LED会短暂闪烁一次，表示开始准备发送，发送完毕。如果有连接问题，LED将一直停留红灯状态，如果发现，只需重新启动电源，一般NodeMCU会重新成功连接到Router上。

function postToThingspeak(hum)
   gpio.write(8, gpio.HIGH);   --开始POST，置LED HIGH
   .... 发送HTTP POST ...
   conn:on("receive", function(conn, payload)
		      gpio.write(8, gpio.LOW);    --发送成功,置LED LOW
		      conn:close()
		      end)

NodeMCU和湿度器的连线方式

这里使用的土壤湿度传感器如下所示

插入土壤中的叫的装置做soil probe. 工作电压3.3-5V，它的读数范围在0-1023之间，读数越大土壤越干燥. NodeMCUM直接给传感器其供3.3V电压。Probel的PCB板上的有三个PIN，分别是Vin,GND,AO，和NodeMCU的连接方式很简单

YL-69	NodeMCU
A0	Analog A0
3.3V	VCC
GND	GND

土壤湿度计的读数范围

Reading	Interpretation
1000<=s	Disconnected,or not in soil
600<=s<1000	Dry
370<=s<600	Humid
s<370	In Water

土壤的Humidity随时间变化

整体上Humidity随时间变化比较缓慢，部分原因可能是因为植物放在室内，光合作用不明显。数值越大，土壤越干燥，在5月26日时,土壤的湿度的一下子增加是因为给植物浇了水，可以看出浇水之后，湿度立即变大之后（干燥度变小），然后迅速回到350以上，这说明浇的部分的水分很快被植物吸收一部分,然后湿度就一直维持在350以上。

一种可靠的Deploy的途径

Deploy物联网开发板有两个重要的问题需要解决：

电池的寿命问题
WIFI连接的可靠程度

目前我采用的方式是:

通过USB直接供电

如果deploy的环境中有110/220V交流电源，则可以通过一个USB转接口+USB cable通过microusb直接给NodeMCU供电，这极大的简化的程序的复杂程度和日后对Deploy开发版的电池维护（更换，重启等等）。

经常重启node.restart()

如果供电不是问题，那么每次调用node.restart()，之后再连接WIFI，几乎可以确保每次的Request能够成功的发送。需要斟酌的是要在合适的地方调用restart. 因为NodeMCU的net library的工作方式都是异步的，restart可能会造成之前的connection 对象销毁。目前看来，如下的工作方式较可靠（前提是对能耗没有限制）

setupWifi()   -- 第一次启动需要连接一次WIFI
tmr.alarm(1,30000,1,function()
   postToThingspeak()
end)

function postToThingspeak()

    ...
    conn:on("receive", function(conn, payload)
	print("received")
	gpio.write(2,gpio.LOW)

	conn:close()
	node.restart()   --在receive的回调函数中重启node
	setupWifi()      --重启之后还需要重新连接wifi    
    end)
t = tmr.now()    
conn:connect(80,'api.thingspeak.com') 
end

经常重启wifi

如果NodeMCU仅仅用来收集环境的信息，重启NodeMCU不会对其收集的信息造成任何的影响，那么restart是一个可靠，简单的手段。如果NodeMCU还用来控制外界的电路，比如Relay，那么短暂的重启可能会影响Relay的状态，这个时候我们只需要重启WiFi就可以了，事实上，重启WIFI要比重启NodeMCU要更简单可靠，因为重启本身的原因就是WIFI的连接问题

----------------------------
---- post to thingspeak  ---
----------------------------
function postToThingspeak()

    conn=net.createConnection(net.TCP, 0)

    conn:on("connection",function(conn, payload)
      cmd ="POST /update.json?api_key=TheToken&field1=".."1"
	.. " HTTP/1.1\r\n"
	.. "Host: api.thingspeak.com\r\n"
	.. "Connection: close\r\n"
	.. "Accept: */*\r\n"
	.. "User-Agent: Mozilla/4.0 (compatible; esp8266 Lua; Windows NT 5.1)\r\n"
	.. "\r\n";
	    print(cmd);
	    conn:send(cmd);
	    gpio.write(6,gpio.HIGH)
	    end)

    conn:on("receive", function(conn, payload)
	print("received")
	gpio.write(6,gpio.LOW)
	conn:close()

	-- 示例用
	-- 这段内容保证每次Post完成之后都重启一次WIFI
	-- 尽管这不是很必要
	wifi.sta.disconnect()
	wifi.sta.connect()


    end)

    t = tmr.now()    
    conn:connect(80,'api.thingspeak.com') 

end

更多情况下，如果我们发现NodeMCU的WIFI工作的结果，不在我们的预计之内，可以通过一个If Statement重启WIFI连接

if  (result =='0') then

elseif  (result=='1') then

else
   -- restart will disturb the relay
   -- ideally repull should not affect 
   -- replay's status
   -- print("need repull");
   -- node.restart();

   wifi.sta.disconnect()
   wifi.sta.connect()
   do_some_work_again()                    
end