NodeMCU y MicroPython: múltiples entradas analógicas

Una de las particularidades del NodeMCU con el chip ESP8266 es tener un solo puerto analógico, a diferencia del Arduino UNO o Nano que tienen varios, esta diferencia genera que al momento de querer trabajar con más de un sensor analógico tengamos una limitante y debamos buscar alternativas.

Podemos resolver este problema utilizando diferentes métodos, por ejemplo utilizar un Arduino conectado al NodeMCU para que sense los valores de los sensores analógicos y los comunique por serie; pero se incorpora cierta complejidad y no podríamos resolver todo con MicroPython en un solo programa.

Multiplexor Analógico de 16 canales

La solución que encontré es con un pequeño chip llamado 74HC4067 que nos permite tener hasta 16 entradas analógicas por medio de una multiplexación de 4 canales digitales.

La forma de conectarlo es la siguiente:

NodeMCU PinMultiplexor Analógico
D4S0
D3S1
D2S2
D1S3
VCC3v3
GNDGND
ENGND
SIGA0

En el diagrama anterior tenemos conectado la salida de cada potenciometro a un puerto analógico de 74HC4067, en nuestro ejemplo solo utilizaremos 3 entradas para mostrar su uso. Cada sensor analógico va conectado en alguno de los puerto C0-C15.

Para poder leer cada uno de los valores de los puertos C0-C15 tenemos que poner en HIGH o LOW los puertos S0-S3 siguiendo la tabla indicada por el fabricante, se puede encontrar en el siguiente link: http://www.ti.com/lit/ds/symlink/cd74hct4067.pdf.

De esta forma si queremos leer el puerto C0 debemos poner en en LOW D4,D3,D2 y D1. Para leer el puerto C1 seria HIGH D4 y LOW D3,D2 y D1. Extendiendo esto se entiende la idea.

Si solo deseamos leer los puerto C0, C1 y C3 para poder probar el ejemplo del diagrama se puede utilizar el siguiente código de ejemplo:


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from machine import Pin, ADC
import time

s0 = Pin(2, Pin.OUT)
s1 = Pin(0, Pin.OUT)
s2 = Pin(4, Pin.OUT)
s3 = Pin(5, Pin.OUT)

adc = ADC(0)

while True:

    # Se lee C0
    # Todos los pins van a LOW
    s0.off()
    s1.off()
    s2.off()
    s3.off()

    c0 = adc.read()

    # Se lee C1
    # Ponemos en HIGH S0 y el resto en LOW
    s0.on()
    s1.off()
    s2.off()
    s3.off()

    c1 = adc.read()    

    # Se lee C2
    # Ponemos en HIGH S1 y el resto en LOW
    s0.off()
    s1.on()
    s2.off()
    s3.off()

    c2 = adc.read()  

    print(c0,c1,c2)

    time.sleep_ms(250)

Si en cambio deseamos tener una forma dinámica de acceder a cada uno de los pins, podemos crear una lista con los elementos de la tabla de verdad anterior y recorrerla según el nro. de pin analógico que deseamos leer, a continuación el programa completo:


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from machine import Pin, ADC
import time

s0 = Pin(2, Pin.OUT)
s1 = Pin(0, Pin.OUT)
s2 = Pin(4, Pin.OUT)
s3 = Pin(5, Pin.OUT)

adc = ADC(0)

multiplexor = [  
    [0,0,0,0], #0
    [1,0,0,0], #1
    [0,1,0,0], #2
    [1,1,0,0], #3
    [0,0,1,0], #4
    [1,0,1,0], #5
    [0,1,1,0], #6
    [1,1,1,0], #7
    [0,0,0,1], #8
    [1,0,0,1], #9
    [0,1,0,1], #10
    [1,1,0,1], #11
    [0,0,1,1], #12
    [1,0,1,1], #13
    [0,1,1,1], #14
    [1,1,1,1], #15
]

pinCx = list(range(0,15))

while True:

    # Si queremos leer los valores de todos los puertos Cx
    for pin in pinCx:
        s0.value(multiplexor[pin][0])
        s1.value(multiplexor[pin][1])
        s2.value(multiplexor[pin][2])
        s3.value(multiplexor[pin][3])

        cx = adc.read()  

        print(pin," = ",cx)

    # Se lee C2
    # Ponemos en HIGH S1 y el resto en LOW
    s0.value(multiplexor[2][0])
    s1.value(multiplexor[2][1])
    s2.value(multiplexor[2][2])
    s3.value(multiplexor[2][3])

    c2 = adc.read()  

    print("Valor de C2 = ",c2)

    time.sleep_ms(250)

Si utilizamos una función, podemos simplificar aún mas:


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def valor_analogico(cx):
    s0.value(multiplexor[pin][0])
    s1.value(multiplexor[pin][1])
    s3.value(multiplexor[pin][3])
    s2.value(multiplexor[pin][2])

    lectura = adc.read()    

    return lectura

Para utilizar simplemente invocamos de la siguiente manera:


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lectura = valor_analogico(2) #leemos C2

Se puede encontrar el ejemplo en github:
https://github.com/gsampallo/micropython_examples/blob/master/74HC4067/multiplexor.py

Sistema de riego sencillo: el gabinete

Este articulo es una continuación del articulo anterior del Sistema de riego, si quieren saber más, dejo el link al mismo: Sistema de riego sencillo.

No quería demorarme mucho en armar el gabinete por lo que recurrí a los elementos que tenia en casa, la primicia era: rápido, barato y fácil.

Con esto en mente opte por utilizar un gabinete de una fuente que ya no funcionaba y montar todos los elementos sobre un fibrofacil de unos 3mm (o podrían ser 4, no lo medí).

Tome las dimensiones del interior del gabinete: 130mm x 145mm.

Corte una sección del fibrofacil con la ayuda de una regla y un cutter, creo que de utilizar alguna herramienta de corte más fuerte lograría desgarrar el fibrofacil.

Luego ubique los pcb sobre el mismo (la ubicación es completamente arbitraria y responde a como creí que quedaría mejor) y comencé a marcar las ubicaciones donde seria necesario realizar los agujeros con el taladro.

Para hacer los agujeros me ayude con un sobrante de madera para ubicarlo por debajo del fibrofacil, así evitaba que se abriera del otro lado y quedara más prolijo.

Si vieron el video se habrán dado cuenta que cometí el error de primero montar el fibrofacil y luego atornillar sobre el mismo la electrónica; es mas sencillo si primero se monta la electrónica sobre el fibrofacil y luego se introducen el bloque completo dentro del gabinete.

Atornille desde abajo el gabinete al pcb.

En este punto simplemente debemos conectar las placas siguiente el esquema anterior. Tener en cuenta de que los cables de la bomba de agua deben salir del gabinete, al igual que los del sensor de humedad.

Un tema a tener en cuenta: en el cable que lleva la alimentación al modulo step down conviene marcar cual es el positivo (en mi caso utilice un cable totalmente blanco que no tiene marcas).

Para evitar que el cable de la bomba de agua se corte por el filo del gabinete utilice cinta aisladora.

Utilice este tipo de conector para no tener que cortar el cable de la fuente.

El gabinete completo, su aspecto exterior no dista mucho de una fuente ATX convencional.