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Tutorial ESP32 46/55 - Monitoramento Remoto de Temperatura usando HiveMQ MQTT | Kit ESP32 da SunFounder

Neste tutorial, criaremos um sistema de monitoramento de temperatura remoto usando o ESP32 e o protocolo MQTT. Este projeto nos permite publicar dados de temperatura em um broker MQTT e controlar um LED remotamente usando uma interface web. Ao pressionar um botão, podemos enviar leituras de temperatura para a nuvem, e também podemos receber comandos para ligar ou desligar o LED.

O ESP32 é um microcontrolador poderoso que possui Wi-Fi e Bluetooth integrados, tornando-o ideal para aplicações de Internet das Coisas (IoT). Nesta configuração, usaremos um termômetro NTC para medir a temperatura, um botão pressionado para acionar as leituras e um LED para indicar o status. Os dados serão enviados para o HiveMQ, um popular broker MQTT, onde podem ser acessados remotamente (no vídeo em 00:45).

Hardware Explicado

Para este projeto, utilizaremos os seguintes componentes:

• Microcontrolador ESP32:Esta placa serve como a unidade central de processamento, gerenciando conexões Wi-Fi e comunicações MQTT.
• Termistor NTC:Este sensor de temperatura varia sua resistência com base na temperatura. Ele fornece um sinal analógico que o ESP32 pode ler para determinar a temperatura atual.
• LED:Este diodo emissor de luz será usado para indicar o status com base em comandos recebidos via MQTT.
• Botão de Pressionar:Este botão fará com que o ESP32 leia a temperatura e a publique no broker MQTT.

Detalhes da Ficha Técnica

• Garanta níveis de tensão adequados para evitar danos.
• Use resistores de pull-up para o botão de pressão para garantir leituras estáveis.
• Capacitores de desacoplamento podem ajudar a estabilizar a fonte de alimentação.
• Tenha cuidado com a fiação do termistor para evitar leituras incorretas.
• Verifique os detalhes do seu broker MQTT para uma conexão bem-sucedida.

Instruções de fiação

Para conectar os componentes, comece ligando o termistor NTC. Conecte um pino do termistor ao supply de 3,3 V no ESP32. O outro pino conecta-se ao pino 36 no ESP32 e deve também ser conectado a um resistor de 10 kΩ, que por sua vez está ligado ao terra. Isso cria um divisor de tensão que permite que o ESP32 leia a resistência do termistor.

Em seguida, conecte o LED. O pino mais longo (ânodo) do LED se conecta ao pino 4 no ESP32 através de um resistor de 220 Ω, enquanto o pino mais curto (cátodo) se conecta ao terra. Para o botão, conecte um lado a 3.3 V e o outro lado ao pino 14 no ESP32. Além disso, conecte um resistor de 10 kΩ do pino do botão ao terra para garantir um estado LOW estável quando o botão não estiver pressionado.

Instale a biblioteca necessária

OPubSubClienta biblioteca é usada aqui, você pode instalá-la a partir doGerente de Biblioteca.

Exemplos de Código e Tutorial

Na configuração, inicializamos a comunicação serial, estabelecemos a conexão Wi-Fi e configuramos o servidor MQTT. Aqui está um trecho do código de configuração:

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  setup_wifi();
  client.setServer(mqtt_server, 1883);
  client.setCallback(callback);
  pinMode(buttonPin, INPUT);
  pinMode(ledPin, OUTPUT);
}

Esta parte do código estabelece a conexão com a rede Wi-Fi e configura o servidor MQTT. Os modos dos pinos para o botão e o LED também são configurados aqui.

A função loop verifica continuamente o estado do botão e publica dados de temperatura quando pressionado. Aqui está um trecho focado do loop:

void loop() {
  if (!client.connected()) {
    reconnect();
  }
  client.loop();
  if (digitalRead(buttonPin)) {
    long now = millis();
    if (now - lastMsg > 5000) {
      lastMsg = now;
      char tempString[8];
      dtostrf(thermistor(), 1, 2, tempString);
      client.publish("SF/TEMP", tempString);
    }
  }
}

Nesse loop, verificamos se o ESP32 está conectado ao broker MQTT. Se o botão for pressionado, ele lê a temperatura do termistor e a publica no tópico "SF/TEMP" a cada 5 segundos.

Demonstração / O que Esperar

Quando o projeto estiver configurado e em funcionamento, pressionar o botão publicará a temperatura atual no broker MQTT. Você pode monitorar esses dados de qualquer cliente MQTT. Além disso, você pode enviar mensagens para controlar o LED; enviar "on" o acenderá, enquanto "off" o desligará. Fique atento ao comportamento esperado no vídeo às 15:30, onde as leituras de temperatura são exibidas após cada pressionar do botão.

Marcas de Tempo do Vídeo

• 00:00 Início
• 2:05 Introdução ao projeto
• 7:06 Serviço HiveMQ gratuito
• 7:56 Fiação explicada
• 11:11 Código Arduino explicado
• 18:46 Selecionando placa ESP32 e porta COM no Arduino IDE
• 20:30 Demonstração do broker HiveMQ Free

Imagens

esp32-47-mqt-1

esp32-47-mqt-2

esp32-47-mqtt-library

esp32-47-mqtt-wiring

esp32-47-mqt-1

esp32-47-mqt-2

esp32-47-mqtt-library

esp32-47-mqtt-wiring

/*
 * :ref: https://randomnerdtutorials.com/esp32-mqtt-publish-subscribe-arduino-ide/  
 * https://docs.sunfounder.com/projects/kepler-kit/en/latest/iotproject/5.mqtt_pub.html
 */
#include <WiFi.h>
#include <PubSubClient.h>
 // #include <Wire.h>

 // Substitua as próximas variáveis pela sua combinação de SSID/Senha.
const char* ssid = "SSID";
const char* password = "PASSWORD";

 // Adicione o endereço do seu Broker MQTT, exemplo:
const char* mqtt_server = "broker.hivemq.com";
const char* unique_identifier = "sunfounder-client-sdgvsda";

WiFiClient espClient;
PubSubClient client(espClient);
long lastMsg = 0;
int value = 0;


 // Pino LED
const int ledPin = 4;
const int buttonPin = 14;

 // Quando você se conecta ao WIFI, apenas os pinos 36, 39, 34, 35, 32 e 33 podem ser usados para leitura analógica.
 // Defina constantes
const int thermistorPin = 36; // Pino conectado ao termistor
const float referenceVoltage = 3.3;
const float referenceResistor = 10000; // Valor de resistência (10k)
const float beta = 3950; // Valor Beta (Valor Típico)
const float nominalTemperature = 25; // Temperatura nominal para o cálculo do coeficiente de temperatura
const float nominalResistance = 10000; // Valor de resistência à temperatura nominal



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

 // configurações padrão
  setup_wifi();
  client.setServer(mqtt_server, 1883);
  client.setCallback(callback);

  pinMode(buttonPin, INPUT);
  pinMode(ledPin, OUTPUT);
}

void setup_wifi() {
  delay(10);
 // Começamos conectando a uma rede WiFi.
  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");
  Serial.println("IP address: ");
  Serial.println(WiFi.localIP());
}

void callback(char* topic, byte* message, unsigned int length) {
  Serial.print("Message arrived on topic: ");
  Serial.print(topic);
  Serial.print(". Message: ");
  String messageTemp;

  for (int i = 0; i < length; i++) {
    Serial.print((char)message[i]);
    messageTemp += (char)message[i];
  }
  Serial.println();

 // Se uma mensagem for recebida sobre o tópico "SF/LED", você verifica se a mensagem é "on" ou "off".
 // Altera o estado de saída de acordo com a mensagem.
  if (String(topic) == "SF/LED") {
    Serial.print("Changing state to ");
    if (messageTemp == "on") {
      Serial.println("on");
      digitalWrite(ledPin, HIGH);
    } else if (messageTemp == "off") {
      Serial.println("off");
      digitalWrite(ledPin, LOW);
    }
  }
}

void reconnect() {
 // Loop até estarmos reconectados.
  while (!client.connected()) {
    Serial.print("Attempting MQTT connection...");
 // Tentar conectar
    if (client.connect(unique_identifier)) {
      Serial.println("connected");
 // Inscrever-se
      client.subscribe("SF/LED");
    } else {
      Serial.print("failed, rc=");
      Serial.print(client.state());
      Serial.println(" try again in 5 seconds");
 // Aguarde 5 segundos antes de tentar novamente.
      delay(5000);
    }
  }
}

float thermistor() {
  int adcValue = analogRead(thermistorPin); // Ler valor do ADC
  float voltage = (adcValue * referenceVoltage) / 4095.0; // Calcule a voltagem
  float resistance = (voltage * referenceResistor) / (referenceVoltage - voltage); // Calcule a resistência do termistor com a configuração atualizada.

 // Calcule a temperatura usando a equação do parâmetro Beta.
  float tempK = 1 / (((log(resistance / nominalResistance)) / beta) + (1 / (nominalTemperature + 273.15)));

  float tempC = tempK - 273.15; // Obtenha a temperatura em graus Celsius.
  float tempF = 1.8 * tempC + 32.0; // Obter temperatura em Fahrenheit

 // Imprimir temperatura
  Serial.print("Temp: ");
  Serial.println(tempC);
  delay(200); // espere 200 milissegundos
  return tempC;
}

void loop() {
  if (!client.connected()) {
    reconnect();
  }
  client.loop();

 // se o botão for pressionado, publique a temperatura no tópico "SF/TEMP"
  if (digitalRead(buttonPin)) {
    long now = millis();
    if (now - lastMsg > 5000) {
      lastMsg = now;
      char tempString[8];
      dtostrf(thermistor(), 1, 2, tempString);
      client.publish("SF/TEMP", tempString);
    }
  }
}