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CENTRO UNIVERSITÁRIO INTERNACIONAL - UNINTER VICTOR HUGO LINCK ATIVIDADE EXTENSIONISTA III: MONITORAMENTO DE TEMPERATURA E UMIDADE DO AR JUARA - MT 2023 RESUMO Este trabalho exibe um projeto de monitoramento de temperatura e umidade do ar, especificamente da cidade de Juara, localizada no estado de Mato Grosso, utilizando uma placa de desenvolvimento ESP32 de 30 pinos, juntamente com um sensor DHT22, além de uma fonte de 5 volts. Os resultados das medições são lançados em tempo real, com delay de 15 segundo na plataforma ThingSpeak, onde qualquer pessoa pode estar acessando os dados através do link: https://thingspeak.com/channels/2054286. Palavras-chave: temperatura, umidade, sensor, Juara, clima, ESP32, DHT22. ABSTRACT This work shows an air temperature and humidity monitoring project, specifically in the city of Juara, located in the state of Mato Grosso, using a 30-pin ESP32 development board, along with a DHT22 sensor, in addition to a 5-volt source. Measurement results are released in real time, with a 15 second delay on the ThingSpeak platform, where anyone can access the data through the link: https://thingspeak.com/channels/2054286. Keywords: temperature, humidity, sensor, Juara, climate, ESP32, DHT22. SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO ...................................................................................................... 1 2. METODOLOGIA ................................................................................................... 2 2.1 DESENVOLVIMENTO ................................................................................... 2 3. RESULTADOS ....................................................................................................... 3 3.1 DESCRIÇÃO DOS RESULTADOS ................................................................ 6 4. CONCLUSÃO ........................................................................................................ 6 5. REFERÊNCIAS ...................................................................................................... 7 1. INTRODUÇÃO O Sensor de Temperatura e Umidade DHT22, também conhecido como Sensor AM2302, é um sensor que faz a medição da temperatura e da umidade com alta precisão, sendo que é permitido fazer leituras de temperaturas entre -40º a 80º Celsius e umidade entre 0 a 100%. Foto 1 – Sensor DHT22 Autor: Victor Hugo Linck O DHT22 funciona através de um sensor capacitivo de umidade e um termistor para medir o ar circundante, todos enviando informações para um microcontrolador de 8 bits que responde com um sinal digital para outro microcontrolador, como o utilizado neste projeto, no caso, o ESP32. Ele trabalha com tensão de 3,5 a 5,5V e possui um baixo consumo de corrente, por volta de 1mA a 1,5mA, sendo que em stand by é de 40µA a 50µA, sem contar que sua precisão para medição de umidade chega a aproximadamente 2% RH e a de temperatura é de mais ou menos 0,5°C, tendo um excelente custo benefício para estudantes, amantes e profissionais da área de eletrônica. A ESP32 é uma placa de desenvolvimento, programável, que fornece todos os recursos que se precisa para criar projetos de automação, e também um microcontrolador de baixo custo e baixo consumo de energia, com Wi-Fi e Bluetooth integrados. Foto 2 – ESP32 Autor: Victor Hugo Linck Já o Thingspeak é uma plataforma de análise IoT (Internet of Things) que permite agregar, visualizar e analisar streams de dados, de uma forma muito simples. Uma das grandes vantagens da plataforma Thingspeak é que nos permite visualizar os dados enviados pelos nossos dispositivos, em tempo real, mas também a possibilidade de analisar os mesmos recorrendo ao poderoso Matlab. O envio de dados para a plataforma Thingspeak é feita via HTTP/HTTPS a cada 15 segundos no mínimo, utilizando a conta na sua versão gratuita. 2. METODOLOGIA Para o desenvolvimento deste projeto, contamos com uma placa ESP32, um sensor DHT22, fios de 0,5 mm para conexão do sensor na placa e uma fonte 5 volts para alimentar o sistema. O ESP32 é utilizado para realizar o funcionamento e os comandos, tanto para o sensor, quanto para o servidor, onde é lançado os resultados em tempo real com delay de 15 segundos. O sensor DHT22 é um dos mais precisos de sua linha e com capacidade de leitura com intervalo de 1 segundo, além de seu baixo custo e fácil emprego. Ele é conectado na placa ESP32 através de fios 0,5 mm e alimentado por uma tensão de 3,3 volts que são convertidos pela própria placa ESP32, já que a entrada de alimentação da placa é através de uma fonte de celular com tensão de 5 volts e corrente de 3 amperes. Através de um código com linguagem C, programamos a placa para que, realize a leitura do sensor DHT22, e com o uso o WiFi, também embutido na placa, conectamos na rede WiFi desejada, e é realizado o upload dos dados coletados para a plataforma ThingSpeak. Para apresentar os dados ao público, escolhemos a plataforma de análise IoT ThingSpeak, que de modo geral, utiliza de servidor próprio e uma conexão via HTTP/HTTPS, e imprime em tempo real os resultados emitidos pelo sensor DHT22. 2.1. DESENVOLVIMENTO Para realizar esse projeto, precisamos de uma placa ESP32, um sensor de temperatura e umidade DHT22, também podendo ser utilizado outros tipos de sensores, como por exemplo, DHT11 e DHT21. Além disso, também utilizamos fios de 0,5mm para fazer a conexão da placa ao sensor, e uma fonte de celular de 5v de tensão e 3A de corrente. O primeiro passo, é conectar o fio de cor laranja no pino de saída VCC 3V3, o fio verde no pino GND como terra e o fio amarelo no pino D15, como exemplificado na imagem abaixo, para receber os dados do sensor como SDA. Feito isso, conecta- se os fios no sensor da esquerda para a direita na ordem de cores citadas acima respectivamente. No nosso caso utilizamos um módulo de saída juntamente com o sensor DHT22, para facilitar as conexões. Foto 3 – Wokwi Autor: Victor Hugo Linck Feita as conexões do sensor na placa, conecta-se o sensor em seu computador, e com o auxilio do ARDUINO IDE, será realizado as modificações necessárias para o funcionamento junto com o ThingSpeak e o upload do código. Foto 4 – Sistema com ESP32 e DHT22 Autor: Victor Hugo Linck Foto 5 – Sistema com ESP32 e DHT22 em funcionamento Autor: Victor Hugo Linck Antes de realizar as modificações, entramos no site https://thingspeak.com/login e clicamos em CREATE ONE! Para criar uma conta. Foto 6 - ThingSpeak Autor: Victor Hugo Linck Após realizar todos os passos para criar uma nova conta, na página iniciar, entra-se em Channels na aba superior da página e clicamos em My Channels. https://thingspeak.com/login Foto 7 - ThingSpeak Autor: Victor Hugo Linck Ao entrarmos em My Channels, criaremos um novo canal, onde será enviado todos os dados do sensor. Foto 8 - ThingSpeak Autor: Victor Hugo Linck Na página de criação de novo canal, é inserido o nome do novo canal, sua descrição e marcando a opção de Field 1 e Field 2 definiremos 2 gráficos para a página, e nomeamos eles como Gráfico Temperatura e Gráfico Umidade, respectivamente, mas pode ficar a seu critério o nome dos gráficos. Foto 9 - ThingSpeak Autor: Victor Hugo Linck Feito isso, salvamos o canal. Agora no ARDUINO IDE inserimos o seguinte código: #include <WiFi.h> #include <WiFiClient.h> #include "DHT.h" #include <esp_wifi.h> #include "ThingSpeak.h" #define DHTPIN 15 //SELECIONAR PINO D15 DO ESP32 PARA O SENSOR DHT22 //DEFINIR O TIPO DE SENSOR DHT - DHTTYPE DHT22 #define DHTTYPE DHT22 // DHT 22 (AM2302) const char *ssid = "NOME DO WIFI"; // Nome da rede Wifi que deseja utilizar const char *password= "SENHA DO WIFI"; // Senha da rede Wifi que deseja utilizar unsigned long myChannelNumber = CHANNELID; // Numero ID do canal criado no ThingSpeak const char * myWriteAPIKey = "Write API Key"; // API KEY de gravação no ThingSpeak const char* server = "api.thingspeak.com"; // Servidor do ThingSpeak WiFiClient client; DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE); void updateThingSpeak(float t, float h){ ThingSpeak.setField(1,t); // Campo do gráfico 1 ThingSpeak.setField(2,h); // Campo do gráfico 2 ThingSpeak.writeFields(myChannelNumber,myWriteAPIKey); delay(15000); // Delay mínimo para contas gratuitas } void setup(){ Serial.begin(115200); dht.begin(); ThingSpeak.begin(client); WiFi.begin(ssid, password); while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) { delay(500); Serial.print("waiting for wifi to be connected"); } Serial.println(""); Serial.println("WiFi connected"); Serial.println("IP address: "); Serial.println(WiFi.localIP()); } void loop() { delay(1000); float h = dht.readHumidity();//Umidade float t = dht.readTemperature();//Temperatura // Checando se o sensor está realizando a leitura. if (isnan(h) || isnan(t)) { Serial.println("Failed to read from DHT sensor!"); return; } Serial.print("Humidity: "); Serial.print(h); Serial.print(" %\n"); Serial.print("Temperature: "); Serial.print(t); Serial.print(" ºC\n "); if(client.connect(server,80)){ updateThingSpeak(t,h); } } Substituindo os campos onde estão ‘’NOME DO WIFI’’ e ‘’SENHA DO WIFI’’ pelos dados da rede qual você desejará estar utilizando para se conectar ao servidor. Assim como em ‘’CHANNELID’’ deverá copiar e colar o CHANNEL ID mostrado no canal criado no ThingSpeak, por exemplo, na imagem abaixo: Foto 10 - ThingSpeak Autor: Victor Hugo Linck Onde está escrito ‘’Write Api Key’’ Devemos colar a chave de acesso para gravação do ThingSpeak, localizada na aba API KEYS logo abaixo do nome do canal, e copiando o primeiro código que aparece, onde está escrito ‘’Write API Key’’, como por exemplo, na imagem abaixo: Foto 11 - ThingSpeak Autor: Victor Hugo Linck Feito isso, é realizada a depuração do código e seu upload para a placa ESP32. Se tudo ocorrer como esperado, no ThingSpeak já deverá constar dados de captação do sensor sendo enviado para o seu canal. Poderá ser feito várias configurações de acordo com o seu gosto e necessidades, podendo ser feita uma assinatura que te dará mais ferramentas e opções para o projeto ficar melhor apresentado. 3. RESULTADOS Os resultados podem ser acessados publicamente através dos link https://thingspeak.com/channels/2054286, com os dados sendo transmitidos 24 h por dia. Durante os 7 dias de funcionamento, o sensor captou 40.320 vezes a temperatura e a umidade do ambiente. Para melhor entender os resultados e para facilitar a plotagem do gráfico, coletamos apenas os dados captados de hora em hora. Iniciou-se no dia 12/03/2023 as 22:00 horas e finalizou-se no dia 19/03/2023 às 23:00, e nesse intervalo de dias, tivemos dias de sol e dias chuvosos, e podemos percebe-los com o aumento da umidade e queda da temperatura em dias chuvosos e o aumento da temperatura e a queda da umidade em dias ensolarados. No Gráfico 1 abaixo, podemos notar as variações de temperatura e umidade: Gráfico 1 – Variação de temperatura e umidade Fonte: Victor Hugo Linck 0 20 40 60 80 100 120 2 2 :0 0 0 3 :0 0 0 8 :0 0 1 3 :0 0 1 8 :0 0 2 3 :0 0 0 4 :0 0 0 9 :0 0 1 4 :0 0 1 9 :0 0 0 0 :0 0 0 5 :0 0 1 0 :0 0 1 5 :0 0 2 0 :0 0 0 1 :0 0 0 6 :0 0 1 1 :0 0 1 6 :0 0 2 1 :0 0 0 2 :0 0 0 7 :0 0 1 2 :0 0 1 7 :0 0 2 2 :0 0 0 3 :0 0 0 8 :0 0 1 3 :0 0 1 8 :0 0 2 3 :0 0 0 4 :0 0 0 9 :0 0 1 4 :0 0 1 9 :0 0 12/ma r 13/mar 14/mar 15/mar 16/mar 17/mar 18/mar 19/mar VARIAÇÃO DE TEMPERATURA E UMIDADE TEMPERATURA ºC UMIDADE % https://thingspeak.com/channels/2054286 Podemos observar que todos os dias, exceto nos dias 13/03 e 18/03, que foram dias completamente nublados, a temperatura se eleva por volta as 9:00 e começa a ter queda a partir das 15:00. Além disso, podemos notar através no Gráfico 1, que toda vez que a temperatura sobe, a umidade tem queda e ao contrário a mesma coisa, quando a temperatura cai, a umidade se eleva. 3.1. DESCRIÇÃO DOS RESULTADOS Analisando os dados coletados de 7 dias corridos, podemos notar a variação de temperatura durante o dia, que geralmente, de dia a temperatura eleva, com picos no meio do dia e durante a noite a temperatura cai consideravelmente. Além disso, podemos notar como a umidade relativa do ar acompanha o gráfico conforme a temperatura sofre variação, a umidade vai no sentido oposto. Por exemplo, se o dia está com temperatura alta, provavelmente a umidade estará baixa. Porém, em dias de chuva ou em que a temperatura está abaixo da média, podemos notar que a umidade relativa do ar tem picos que chegam até a 99,9% de umidade do ar. Vale ressaltar que no momento do projeto, a cidade de Juara – Mato Grosso, encontra-se no seu período chuvoso do ano, tendo baixa média de temperatura e sua média de umidade relativa do ar elevada. Na época de estiagem, que começa a partir do mês de Abril, poderemos notar a umidade ficando abaixo dos 40% e a temperatura elevar por volta dos 35ºC, com a mínima durante a noite não baixando de 27ºC. 4. CONCLUSÃO Concluímos que, o sensor DHT22 juntamente com um ESP32 forma um ótimo sistema de captação de temperatura e umidade, além de seu custo ser relativamente baixo e sua importação sendo de fácil acesso na internet. Os dados coletados foram satisfatórios e os resultados se aproximam muito dos resultados que encontramos no Google, ao digitarmos CLIMA JUARA, no campo de pesquisa do Google, a temperatura e umidade relativa do ar que aparecem são muito próximos aos que o nosso sistema oferece. Com a vantagem do sistema fornecer a temperatura e umidade em tempo real com delay de apenas 15 segundos. Os dados coletados através da plataforma ThingSpeak, foram exportados em formato CSV, e lidos através do Excel. Como foram coletados 40.320 dados, e a plotagem dos gráficos para compararmos os resultados ficaria muito poluído e inelegível, optamos por pegar os dados com intervalo de 1 hora, durante os 7 dias, obtendo assim, um gráfico de fácil compreensão e leitura. O desenvolvimento deste trabalho contribuiu muito com os conhecimentos sobre eletrônica e seus componentes. Segue o link para o vídeo de apresentação do projeto: https://www.youtube.com/watch?v=5bHwFQf6h0E https://www.youtube.com/watch?v=5bHwFQf6h0E 5. REFERÊNCIAS https://wokwi.com/projects/322410731508073042 https://blogmasterwalkershop.com.br/arduino/como-usar-com-arduino-sensor-de- umidade-e-temperatura-dht22-am2302 https://www.arduinoecia.com.br/sensor-de-temperatura-e-umidade-dht22/ https://lobodarobotica.com/blog/o-que-e-esp32-pra-que-serve-quando-usar/ https://deinfo.uepg.br/~alunoso/2019/SO/ESP32/HARDWARE/ https://www.fvml.com.br/2023/01/sensor-temperatura-umidade-DHT22- especificacoes.html https://thingspeak.com/channels/2054286 https://www.eletrogate.com/modulo-sensor-temperatura-e-umidade-dht22 https://www.youtube.com/watch?v=5bHwFQf6h0E https://wokwi.com/projects/322410731508073042 https://blogmasterwalkershop.com.br/arduino/como-usar-com-arduino-sensor-de-umidade-e-temperatura-dht22-am2302 https://blogmasterwalkershop.com.br/arduino/como-usar-com-arduino-sensor-de-umidade-e-temperatura-dht22-am2302 https://www.arduinoecia.com.br/sensor-de-temperatura-e-umidade-dht22/ https://lobodarobotica.com/blog/o-que-e-esp32-pra-que-serve-quando-usar/https://deinfo.uepg.br/~alunoso/2019/SO/ESP32/HARDWARE/ https://www.fvml.com.br/2023/01/sensor-temperatura-umidade-DHT22-especificacoes.html https://www.fvml.com.br/2023/01/sensor-temperatura-umidade-DHT22-especificacoes.html https://thingspeak.com/channels/2054286 https://www.eletrogate.com/modulo-sensor-temperatura-e-umidade-dht22 https://www.youtube.com/watch?v=5bHwFQf6h0E
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