基于物聯(lián)網(wǎng)的庫(kù)存管理系統(tǒng)，使用稱(chēng)重傳感器和NodeMCU

時(shí)間：2024-11-12 19:38:43

關(guān)鍵字：傳感器 NodeMCU ESP8266

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[導(dǎo)讀]庫(kù)存控制是有效的庫(kù)存管理的關(guān)鍵組成部分。跟蹤你的股票可以讓你提前做好計(jì)劃和決策。如今，我們當(dāng)?shù)氐某泻痛笮凸S(chǎng)將貨物儲(chǔ)存在大貨架或巨大的倉(cāng)庫(kù)中，為了了解當(dāng)前的商店/業(yè)務(wù)數(shù)量，業(yè)主必須手動(dòng)數(shù)包。這個(gè)過(guò)程不僅需要時(shí)間，而且還會(huì)引入人為錯(cuò)誤。在大型倉(cāng)庫(kù)的情況下，情況變得非常復(fù)雜，人工定期檢查庫(kù)存變得非常困難。

庫(kù)存控制是有效的庫(kù)存管理的關(guān)鍵組成部分。跟蹤你的股票可以讓你提前做好計(jì)劃和決策。如今，我們當(dāng)?shù)氐某泻痛笮凸S(chǎng)將貨物儲(chǔ)存在大貨架或巨大的倉(cāng)庫(kù)中，為了了解當(dāng)前的商店/業(yè)務(wù)數(shù)量，業(yè)主必須手動(dòng)數(shù)包。這個(gè)過(guò)程不僅需要時(shí)間，而且還會(huì)引入人為錯(cuò)誤。在大型倉(cāng)庫(kù)的情況下，情況變得非常復(fù)雜，人工定期檢查庫(kù)存變得非常困難。

這就是為什么在本教程中，我們想到在流行的NodeMCU ESP8266微控制器的幫助下建立一個(gè)基于物聯(lián)網(wǎng)和傳感器的自動(dòng)庫(kù)存管理系統(tǒng)，它可以自動(dòng)檢測(cè)貨架上存在的貨物數(shù)量，或者可以準(zhǔn)確地提供特定貨物的重量。為了方便起見(jiàn)，我們將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與ThingSpeak云平臺(tái)結(jié)合起來(lái)，這樣店主就可以從家里/辦公室監(jiān)控庫(kù)存。最后，我們將使用另一種流行的技術(shù)，IFTTT，如果產(chǎn)品數(shù)量低于一定水平，我們會(huì)發(fā)送電子郵件。廢話(huà)不多說(shuō)，我們開(kāi)始吧。

我們之前使用ThingSpeak與ESP8266構(gòu)建空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，物聯(lián)網(wǎng)氣象站和智能路燈。您可以通過(guò)以下鏈接查看所有ThingSpeak和ESP2866相關(guān)項(xiàng)目。

自動(dòng)庫(kù)存管理系統(tǒng)-工作

要知道庫(kù)存中可用的包的數(shù)量，我們必須知道總重量和單個(gè)包的重量。例如，如果一個(gè)包的重量是10克，而庫(kù)存貨架的總重量是100克，那么我們可以很容易地計(jì)算出貨架上可用的包的數(shù)量，方法是將總重量除以單個(gè)包的重量。在上述示例中，我們將獲得10個(gè)包。下一個(gè)問(wèn)題是，如何計(jì)算或測(cè)量總重量。這個(gè)問(wèn)題的答案很簡(jiǎn)單，我們將使用稱(chēng)重傳感器。我們可以測(cè)量總重量，我們可以在微控制器的幫助下進(jìn)行所有必要的計(jì)算。這樣，我們就可以計(jì)算出庫(kù)存中可用的包裹數(shù)量。

現(xiàn)在，讓我們將這個(gè)值上傳到云平臺(tái)，這樣我們就可以在庫(kù)存管理軟件的幫助下，從世界任何地方監(jiān)控我們的庫(kù)存管理系統(tǒng)的狀態(tài)。在我們的項(xiàng)目中，我們將使用一個(gè)NodeMCU和ThingSpeak來(lái)完成所有的工作。

構(gòu)建自動(dòng)化庫(kù)存管理系統(tǒng)所需的組件

用于構(gòu)建這個(gè)項(xiàng)目的所有硬件組件都非常通用，您可以在當(dāng)?shù)氐膼?ài)好商店找到其中的大多數(shù)。下面給出了所需組件的列表。

?NodeMCU - 1

?稱(chēng)重傳感器- 1

?HX711稱(chēng)重傳感器放大模塊

?128*64 OLED顯示屏

?連接電線(xiàn)

?中密度纖維板，硬紙板，泡沫板

?7.4伏鋰離子電池

自動(dòng)庫(kù)存管理系統(tǒng)組成說(shuō)明

在繼續(xù)本文之前，我們應(yīng)該了解有關(guān)所使用組件的一些細(xì)節(jié)。在本節(jié)中，我們討論了將用于構(gòu)建電路的所有組件。

NodeMCU ESP8266開(kāi)發(fā)板

NodeMCU是一個(gè)基于ESP8266 Wi-Fi SoC的開(kāi)源開(kāi)發(fā)平臺(tái)，由Espressif Systems開(kāi)發(fā)。它有一個(gè)內(nèi)置的Wi-Fi模塊，這使得它適合物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的應(yīng)用。這就是我們使用NodeMCU的原因。在之前的教程中，我們已經(jīng)使用NodeMCU構(gòu)建了許多其他項(xiàng)目。如果你想了解更酷的基于NodeMCU的項(xiàng)目，你可以查看這些。NodeMCU單板的外觀(guān)如下圖所示。

稱(chēng)重傳感器和HX711稱(chēng)重傳感器放大模塊

這個(gè)項(xiàng)目的關(guān)鍵部件是稱(chēng)重傳感器。這是我們的稱(chēng)重傳感器，如你所見(jiàn)，一面標(biāo)有10公斤。你可能已經(jīng)注意到在測(cè)壓元件上有一些白色的保護(hù)膠，四條不同顏色的電線(xiàn)出來(lái)了，我們稍后會(huì)看到下面的白色保護(hù)膠是什么。首先，這些測(cè)壓元件是由鋁塊制成的，正如你所看到的，材料的中間部分更薄，所以這一點(diǎn)會(huì)變形。稱(chēng)重傳感器有兩邊，我們說(shuō)左右兩邊。想象一下，測(cè)壓元件被固定在右邊，力被施加在左邊，這樣測(cè)壓元件就會(huì)彎曲。因此，在測(cè)壓元件的頂部和底部都會(huì)產(chǎn)生很小的變形。頂部將受到拉伸，底部將受到壓縮。鋁條左側(cè)向下彎曲。如果我們能測(cè)量這種變形，我們就能測(cè)量施加在鋁塊上的力，這就是我們要做的。

應(yīng)變計(jì)是用來(lái)測(cè)量應(yīng)變的元件。如果我們仔細(xì)看看這個(gè)組件，我們可以看到兩個(gè)連接墊，然后我們有導(dǎo)線(xiàn)圖案與重復(fù)偏轉(zhuǎn)。這種導(dǎo)線(xiàn)有固定的電阻。當(dāng)我們彎曲它時(shí)，電阻值會(huì)改變嗎?應(yīng)變片的一側(cè)安裝固定在一個(gè)地方。如果我們?cè)阡X棒的另一邊放一個(gè)重物，這將迫使應(yīng)變計(jì)彎曲，這將導(dǎo)致阻力的變化。這是怎么發(fā)生的?應(yīng)變片的導(dǎo)電模式是由銅制成的，這種導(dǎo)線(xiàn)會(huì)有一定的面積和長(zhǎng)度，所以這兩個(gè)單位會(huì)給出導(dǎo)線(xiàn)的電阻。導(dǎo)線(xiàn)的電阻與電流相反。

很明顯，如果導(dǎo)線(xiàn)的面積變小，通過(guò)的電子就會(huì)變少，這意味著電流變小。現(xiàn)在，如果我們?cè)黾用娣e，就會(huì)增加導(dǎo)體的電阻。如果對(duì)這條線(xiàn)施加力，就會(huì)拉伸這條線(xiàn)的面積，它會(huì)變小，同時(shí)，阻力也會(huì)增大。但是這種阻力變化非常小。如果我們拉伸應(yīng)變計(jì)，電阻會(huì)增加，如果我們壓縮它，電阻會(huì)變小。為了測(cè)量力，我們需要測(cè)量阻力。直接測(cè)量電阻并不總是可行的，因?yàn)樽兓苄?。所以，我們可以很容易地測(cè)量電壓，而不是測(cè)量電阻。在這種情況下，我們需要將儀表輸出從電阻值轉(zhuǎn)換為電壓值。

我們可以借助惠斯通橋。我們把應(yīng)變計(jì)放在惠斯通橋上。如果電橋是平衡的，那么在中間點(diǎn)的電壓應(yīng)該是零(之前我們已經(jīng)建立了一個(gè)項(xiàng)目，我們已經(jīng)描述了惠斯通電橋是如何工作的，如果你想了解更多關(guān)于這個(gè)主題，你可以檢查一下)。當(dāng)應(yīng)變片改變其電阻時(shí)，會(huì)使電橋失去平衡，電壓也會(huì)發(fā)生變化。這就是惠斯通電橋如何將電阻變化轉(zhuǎn)換為電壓值。

128X64 OLED顯示屏：

這種有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)顯示屏是一種單色顯示屏，0.96英寸，像素為128×64。顧名思義，OLED顯示屏不需要背光，因?yàn)樗鼈兪莑ed顯示屏，這就是為什么OLED顯示屏在黑暗環(huán)境中有很好的對(duì)比度。此外，該顯示器的像素是由led制成的，因此它們只有在打開(kāi)時(shí)才消耗少量能量，與其他顯示器相比，OLED顯示器消耗的能量更少。它只有四個(gè)引腳，使用I2C通信協(xié)議與微控制器通信。OLED顯示器非常適合電池供電的項(xiàng)目，這就是我們?cè)谶@里使用OLED的原因。

自動(dòng)庫(kù)存管理系統(tǒng)電路圖

基于物聯(lián)網(wǎng)的自動(dòng)庫(kù)存管理系統(tǒng)的完整電路圖如下所示。

庫(kù)存的電路圖非常簡(jiǎn)單。在這里，我們將OLED顯示器連接到NodeMCU的I2C引腳，即板上的D1和D2引腳。接下來(lái)，我們將稱(chēng)重傳感器連接到NodeMCU。稱(chēng)重傳感器有四根電線(xiàn)-紅，黑，綠，白。不同廠(chǎng)家的顏色可能會(huì)有所不同，最好以數(shù)據(jù)表為準(zhǔn)。紅色接HX711單板的E+，黑色接E-，白色接A+，綠色接單板的A-， Dout接D5， D6接時(shí)鐘。然后將OLED顯示器和放大器的接地連接到NodeMCU的接地。OLED和負(fù)載傳感器放大器工作在5v，但是NodeMCU沒(méi)有5v引腳，所以我們必須使用5v穩(wěn)壓器。下圖顯示了面包板原型。

自動(dòng)庫(kù)存管理系統(tǒng)——安裝電路的外殼

為了容納電路和庫(kù)存，我們需要做一個(gè)外殼。為此，我們使用了聚氯乙烯板材。你可以使用任何類(lèi)型的材料，如中密度纖維板，泡沫板等。在這里，我使用PVC板更好的強(qiáng)度。首先，我從PVC板上剪下20 x 20厘米的正方形和三個(gè)20 x 5的矩形。然后，用熱熔膠和PVC剪下來(lái)的碎片，我做了一個(gè)小盒子。然后我用一個(gè)舊紙板箱作為頂部(存儲(chǔ)空間)的規(guī)模。你必須留出一些空間從地面到細(xì)胞，使它能夠彎曲。在測(cè)壓元件和底座之間放置螺絲螺母。我在稱(chēng)重傳感器和頂部之間添加了塑料墊片。這就是我制作庫(kù)存體的方法。你可以根據(jù)自己的想法進(jìn)行設(shè)計(jì)，但要記住將稱(chēng)重傳感器放置在如圖所示的位置。您可以使用下面給出的圖像作為參考。

建立ThingSpeak賬戶(hù)的自動(dòng)庫(kù)存管理系統(tǒng)

ThingSpeak是一個(gè)開(kāi)放的數(shù)據(jù)物聯(lián)網(wǎng)分析平臺(tái)，允許您在云中聚合、可視化和分析實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。你可以使用ThingSpeak控制你的設(shè)備，你可以從你的設(shè)備向ThingSpeak發(fā)送數(shù)據(jù)，你甚至可以創(chuàng)建實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的即時(shí)可視化，并使用Twitter和ThingHTTP等網(wǎng)絡(luò)服務(wù)發(fā)送警報(bào)。

首先，去Thingspeak.com注冊(cè)你的郵箱，然后點(diǎn)擊頻道。從那里，單擊新通道以創(chuàng)建接口。

現(xiàn)在，您將看到這樣一個(gè)選項(xiàng)卡，用于創(chuàng)建通道，給出名稱(chēng)和描述(如果需要的話(huà))。我們需要兩個(gè)字段來(lái)收集esp的數(shù)據(jù)(總重量和剩余件數(shù))。為此，在字段1和字段2中給出名稱(chēng)“總重量”和“剩余件數(shù)”。勾選這兩個(gè)字段的復(fù)選框。另外，在表單中選中“公開(kāi)”選項(xiàng)的復(fù)選框，最后保存通道?，F(xiàn)在，您的新頻道已經(jīng)創(chuàng)建。

之后，單擊API密鑰并復(fù)制寫(xiě)API密鑰。我們需要在主程序中輸入這個(gè)鍵來(lái)上傳數(shù)據(jù)到ThingSpeak云。

現(xiàn)在，我們需要在網(wǎng)站上顯示數(shù)據(jù)。為此，單擊小部件并選擇一個(gè)小部件。這里，我們需要顯示總重量和件數(shù)(數(shù)字)，因此選擇數(shù)字顯示并單擊下一步?，F(xiàn)在，我們需要命名小部件。這里我寫(xiě)的是“集裝箱的總重量”?，F(xiàn)在，選擇字段1(因?yàn)槲覀冃枰@示字段1的值)。然后選擇單元，單擊“創(chuàng)建”。對(duì)第二個(gè)字段執(zhí)行相同的操作。

接下來(lái)，單擊add visualization并添加一個(gè)圖表，以圖形方式顯示數(shù)量(如果需要的話(huà))?，F(xiàn)在，我們的接口已經(jīng)準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)，看起來(lái)像這樣。

IFTTT設(shè)置自動(dòng)電子郵件通知

在介紹部分，我們告訴過(guò)您，只要達(dá)到某個(gè)閾值，我們就會(huì)發(fā)送電子郵件。為此，我們需要建立一個(gè)IFTTT帳戶(hù)。首先，登錄ifttt.com，用你的憑證注冊(cè)。單擊位于此搜索webhooks附近的添加按鈕并選擇webhooks，給出事件名稱(chēng)，并創(chuàng)建觸發(fā)器?，F(xiàn)在，您可以看到它后面的webhooks徽標(biāo)。

現(xiàn)在，點(diǎn)擊下一個(gè)添加按鈕，搜索“email”，選擇郵箱，根據(jù)你的意愿定制你的信息。另外，定制郵件正文。在這里，我寫(xiě)了“庫(kù)存耗盡”，然后點(diǎn)擊完成。這里，“This”函數(shù)是webhooks服務(wù)，“that”函數(shù)是email服務(wù)。

現(xiàn)在，單擊webhooks徽標(biāo)，然后單擊文檔。然后我們需要更改事件名稱(chēng)。將事件完全替換為我們的事件名稱(chēng)。之后，復(fù)制顯示的URL。

去thingspeak.com，然后點(diǎn)擊Apps，點(diǎn)擊Thing HTTP。當(dāng)您在那里時(shí)，給出一個(gè)名稱(chēng)，粘貼之前復(fù)制的URL。選擇POST方法。在Body中，給出通道id(您將通過(guò)單擊創(chuàng)建的通道獲得通道id)，并根據(jù)剩余的件數(shù)更改我們需要發(fā)送郵件的字段，因此我選擇字段2。下面的圖片會(huì)讓你更好地了解這個(gè)過(guò)程。

現(xiàn)在，進(jìn)入應(yīng)用程序，然后點(diǎn)擊反應(yīng)。這里給出一個(gè)名稱(chēng)，選擇條件類(lèi)型為數(shù)字，選擇通道?，F(xiàn)在，給出條件(如果值小于5，我這樣給出)，你可以根據(jù)自己的想法進(jìn)行修改。然后選擇ThingHTTP，最后單擊save react。當(dāng)股票低于5單位時(shí)，所有這些都會(huì)聯(lián)合發(fā)送電子郵件通知。

這標(biāo)志著服務(wù)器設(shè)置過(guò)程的結(jié)束，我們可以繼續(xù)編寫(xiě)NodeMCU的代碼。

自動(dòng)庫(kù)存監(jiān)控和管理系統(tǒng)- Arduino代碼

我將用Arduino IDE將代碼上傳到NodeMCU板。因此，我們需要在Arduino IDE中添加ESP Board包。為此，打開(kāi)Arduino IDE，然后從文件菜單中打開(kāi)preferences。粘貼下面給出的鏈接并按OK。

然后進(jìn)入tools->boards->board manager?，F(xiàn)在搜索ESP并安裝。

安裝完這個(gè)程序后，我們就可以開(kāi)始編寫(xiě)程序了。

基于NodeMCU的庫(kù)存管理系統(tǒng)的完整代碼如下所示。我們通過(guò)包含所有必需的庫(kù)來(lái)開(kāi)始編寫(xiě)代碼。為了使用某些I2C設(shè)備，需要包含Wire庫(kù)。在這里，我們使用基于I2C的OLED模塊，因此我們需要包括線(xiàn)庫(kù)。我們還需要包括adafruit gfx和ssd1306，以便與OLED一起工作。ESP8266WiFi用于將Wi-Fi連接到ESP板，HX711用于從稱(chēng)重傳感器讀取讀數(shù)，EEPROM用于將值存儲(chǔ)在ESP的EEPROM中。

接下來(lái)，在四行中，我們定義了OLED顯示器的屬性，根據(jù)您的顯示器更改這些屬性(代碼中注釋了所有行)

然后我們?yōu)槟K定義了引腳，并為EEPROM地址分配了零值。HX711_ADC loadcell功能用于設(shè)置Dout和時(shí)鐘引腳。此外，我們還定義了整數(shù)來(lái)保存EEPROM地址。

要校準(zhǔn)并將該校準(zhǔn)值存儲(chǔ)在EEPROM中，首先，轉(zhuǎn)到文件>示例> HX 711_ADC，然后選擇校準(zhǔn)代碼。上傳代碼前，將天平放在一個(gè)穩(wěn)定的平面上。然后將代碼上傳到Arduino并打開(kāi)串行監(jiān)視器。修改波特率為572600?，F(xiàn)在，顯示器要求抵消重量，為此，我們需要按t。

現(xiàn)在，我們需要把已知的重量放在天平上。在我的例子中是194克。在放置已知重量后，在串行監(jiān)視器上鍵入重量的數(shù)值并按enter鍵。

現(xiàn)在監(jiān)視器詢(xún)問(wèn)您是否要將值保存在EEPROM中，輸入y。現(xiàn)在，我們可以在串行監(jiān)視器上看到重量。

這樣，NodeMCU自動(dòng)從EEPROM中選擇校準(zhǔn)值。接下來(lái)，我們需要為API密鑰SSID和密碼設(shè)置字符串和字符。在SSID和pass部分使用您自己的憑據(jù)。

接下來(lái)，在設(shè)置部分，我輸入了顯示器的I2C地址。然后，為了更好地調(diào)試，我以112500的波特率啟動(dòng)串行通信。此外，我還啟動(dòng)了Wi-Fi通信，傳感器和EEPROM。

接下來(lái)，在循環(huán)部分，首先，我們使用LoadCell.update檢查來(lái)自稱(chēng)重傳感器的數(shù)據(jù)是否可用。如果可用，我們讀取并存儲(chǔ)該數(shù)據(jù)。

然后，我配置顯示器，使顯示器顯示值。這樣，我就可以顯示稱(chēng)重傳感器的值。以同樣的方式，我們可以顯示自制庫(kù)存中剩余件數(shù)的價(jià)值。

我定義了一個(gè)浮點(diǎn)變量和一個(gè)整數(shù)。Float (w)用于存儲(chǔ)一塊的權(quán)重(我們需要手動(dòng)輸入這個(gè)值)，integer (k)用于存儲(chǔ)計(jì)算結(jié)果。計(jì)算很簡(jiǎn)單。我們通過(guò)總重量(i)除以單個(gè)重量(w)得到零件數(shù)(k)