Seeeduino Stalker V3

Seeeduino Stalker v3.0 é um nó de Rede de Sensores Sem Fio compatível com Arduino, rico em recursos e especialmente útil para aplicações externas de registro de dados. Ele possui uma placa de interface X-Bee para uso com módulos X-Bee, como GPS Bee, Bluetooth Bee e Wifi Bee, etc. Sua estrutura modular e periféricos integrados o tornam conveniente para registrar dados de sensores com carimbo de data/hora periodicamente. O Seeeduino Stalker vem com um RTC com alimentação de backup, soquete para cartão SD, soquete Bee e carregador de bateria Li-Ion baseado em energia solar_. O Seeeduino Stalker é uma boa opção para todos os seus projetos de rastreamento, monitoramento e controle._

NOTA: Seeeduino Stalker v3.0 é a versão mais recente desta placa. Veja aqui a comparação com versões mais antigas desta placa. O Seeeduino Stalker V3 possui muitos recursos e oferece maneiras de modificar as funcionalidades soldando ou desconectando jumpers na PCB. Entenda este documento e consulte o esquema elétrico antes de programar.

Observe que atualizamos e fizemos algumas modificações no Seeeduino Stalker. E iremos abordar isso mais adiante na seção Visão Geral de Hardware desta página.

Rastreador de Versões

Versão do produto	Data de lançamento	Status de suporte	Observações
Seeeduino Stalker v3(v3.0, versão antiga)	Out 2015	Out 2015	Nenhuma
Seeeduino Stalker v3(v3.1, versão antiga)	Jul 2016	Suportado	Nenhuma

Recursos

• Compatível com Seeeduino (portas de E/S usam lógica de 3,3 V). Pode ser programado com a linguagem Processing do Arduino.

• Microcontrolador onboard: ATMega328P

• Chip de Relógio em Tempo Real onboard DS1337S (soquete para uma bateria tipo moeda CR1220, que atua como fonte de alimentação de backup para o RTC)

• Interface serial com DTR para auto reset durante a programação quando operando em modo autônomo. (Para programação, o UartSBee deve ser adquirido separadamente).

• Soquete para cartão microSD

• Header de pinos I2C (a tensão de operação é selecionável: 5,0 V ou 3,3 V)

• Interface Grove (a tensão de operação é selecionável: 5,0 V ou 3,3 V)

• Botões de reset para módulos XBee e ATMega328P

• Soquete da série Bee - conector 2*10 pinos, passo de 2,0 mm (que irá conectar - um de cada vez - qualquer um dos módulos sem fio: XBee, BluetoothBee, GPSBee ou RFBee.)

Especificação

Parâmetro	Valor
MCU	ATmega328
Oscilador de Cristal	8 MHz
RTC	DS1337S
Lógica de E/S	3,3 V
Placa para Arduino IDE	Arduino Pro ou Pro Mini (3,3 V, 8 MHz) c/ ATmega328
Fonte de Alimentação	Bateria LiPo de 3,7 V, usar painel solar de 5 VCC para carregar a bateria.
Conector de Alimentação	JST 2 pinos / USB
Conectividade	I2C, UART, SPI
Corrente em Circuito Aberto	6 mA máx
Corrente de Carga	300 mA
Corrente Máxima na porta de 3,3 V	800 mA
Tamanho da PCB	86,74 mm x 60,96 mm

Ideias de Aplicação

• Rede de Sensores Sem Fio (usando XBee - adquirido separadamente)

• Registro de GPS (usando GPSBee - adquirido separadamente)

• Sistema de Aquisição de Dados capaz de se comunicar com um App rodando em iPhone/Android (usando BluetoothBee - adquirido separadamente).

• Controle Remoto por RF (usando RFBee - adquirido separadamente).

• Como uma simples plataforma de computação física compatível com Arduino (UartSBee deve ser adquirido separadamente para programação).

Visão Geral de Hardware

Observe que atualizamos e fizemos algumas modificações no Seeeduino Stalker (da versão v3.0 para a v3.1).

1. Adicionamos uma chave para selecionar entre portas seriais de hardware (através de D0, D1) e porta serial por software (isto é, porta serial virtual; através de D5, D6). A chave está marcada em um retângulo azul como a seguir.

2. Para o circuito do RTC, agora há apenas uma fonte de alimentação (da bateria de lítio). E o modelo aplicável de bateria de polímero de lítio é CR1120.

3. Para o circuito do RTC, adicionamos duas chaves de duas posições para habilitar duas interrupções (INT A e INT B do RTC correspondem a INT0 e INT1 do MCU) para o MCU. Ambas as interrupções são usadas para ativar o MCU do modo de suspensão. Você precisa colocar essas chaves em ON antes de querer enviar uma interrupção.

4. Como o MCU está em modo de suspensão, você pode controlar (habilitar ou desabilitar) a entrada de energia no conector Bee e todos os pinos VCC de 3,3 V ou 5 V, enviando um sinal pelo pino D9.

5. Em modo de suspensão (para todos os módulos), a corrente de funcionamento será tão baixa quanto 100 μA.

• RST para Bee: Pressione este botão para reiniciar o módulo Bee. Porém, este botão de reset não afeta o estado da placa principal (ATmega328).

• RST para ATmega328: Pressione este botão para reiniciar a placa principal.

• ATmega328: O microcontrolador da placa principal. E o oscilador de cristal é de 8 MHz.

• Soquete SD: É conveniente armazenar dados em um cartão SD. Há uma ilha de solda (P2) para soldagem a fim de ligar ou desligar a fonte de alimentação do cartão SD via pino digital D4.

• Soquete Bee: Há provisão para a placa principal se comunicar com outros módulos sem fio via soquete Bee. Há uma ilha de solda (P1) para ligar ou desligar a fonte de alimentação via pino digital D5.

• Painel Solar: Capture a luz do sol e a transforme em energia através do painel solar, sem a limitação de um cabo USB.

• Li-Po BAT: Fornece alimentação para a placa principal via Li-Po BAT; a bateria pode ser carregada pelo painel solar.

• CN3065: Carregador de bateria de íons de lítio para sistemas alimentados por energia solar. Há também duas luzes indicadoras na placa, elas são "OK" e "CH" ao lado de Li-Po BAT, que significam "Carregado" e "Carregando", respectivamente.

• TD6810: Regulador redutor síncrono de 1,5 MHz e 800 mA, que fornece alimentação de 3,3 V para a placa principal.

• RTC: Relógio em Tempo Real serial I2C -- DS1337S. E dois pinos de sinal de interrupção opcionais foram disponibilizados como ilhas de solda (P3 e P4). Essas ilhas de jumper podem ser usadas para conectar o pino RTC /INTA ao pino digital D2 e o RTC /INTB ao pino digital D3.

• Bateria para RTC: Uma bateria CR1220, para fornecer alimentação ao RTC de forma independente.

• Conectores Grove: Na placa existem dois conectores Grove, ou seja, I2C e D7. E você pode conectar produtos Grove diretamente na placa através desses conectores Grove.

• Headers UartSBee: Os headers UartSBee são usados com o UartSBee v4; você pode enviar programas para a placa principal através desses headers.

Ilhas de Jumper na PCB

A parte inferior do Seeeduino Stalker V3 possui muitas ilhas de jumper na PCB para, opcionalmente, alterar a configuração/funcionalidade. A tabela abaixo fornece detalhes sobre elas.

Nome da Ilha de Jumper	Aplicação	Circuito
P1	Soldar esta ilha de jumper habilita o pino digital D5 para ligar ou desligar a alimentação do soquete Bee
P2	Soldar estas ilhas de jumper habilita o pino digital D4 para ligar ou desligar a fonte de alimentação do SD.
P3	Soldar estas ilhas de jumper conecta o pino RTC /INTA ao pino digital D2(INT0).
P4	Soldar estas ilhas de jumper conecta o pino RTC /INTB ao pino digital D3(INT1).
P5	Esta ilha, por padrão, conecta BEE_TXD ao pino digital D0 (TXD UART H/W). Cortando a conexão existente na PCB e soldando na ilha adjacente, BEE_TXD pode ser conectado ao pino digital D7 para serial por S/W. Nota: Existe um bug de hardware conhecido. Leia aqui para uma solução alternativa.
P6	Esta ilha, por padrão, conecta BEE_RXD ao pino digital D0 (RXD UART H/W). Cortando a conexão existente na PCB e soldando na ilha adjacente, BEE_RXD pode ser conectado ao pino digital D6 para serial por S/W.

Além destes, há outros pads de jumper para WIRELESS_PROGRAMMING, RSSI_STATUS e CH_STATUS. Eles vêm conectados por padrão; consulte o esquemático se quiser modificar alguma funcionalidade.

Primeiros Passos

Se você é novo no mundo da "Computação Física" e se Seeeduino Stalker v3.0 é a primeira plataforma de computação física com a qual você quer começar, sugerimos que inicie com o Seeeduino.

As etapas a seguir ajudarão você a montar os recursos de hardware e software para começar a trabalhar com o Seeeduino Stalker v3.0.

Etapa 1. Aquisição do hardware

A imagem acima mostra o hardware e os componentes necessários para que o Seeeduino Stalker v3 se comunique com o PC. O Stalker não possui funcionalidade USB para Serial. Portanto, o UartSBee é necessário para programar o Stalker via PC. Outra placa conversora de USB para Serial pode ser usada para substituir o UartSBee v4.

Nota: o UartSBee v4 precisa ser comprado separadamente.

Etapa 2: Instalando os drivers e conectando o hardware

1. O UartSBee é como o canivete suíço multiuso do mundo da Computação Física. Há um procedimento bem detalhado para usar o UartSBee tanto para usuários Windows quanto GNU/Linux aqui. No nosso caso, ele irá executar três funções:

   • Programar o Seeeduino Stalker.
   • Comunicar-se com o Seeeduino Stalker.
   • Fornecer energia (a partir da alimentação USB do PC) para o Seeeduino Stalker (incluindo quaisquer periféricos conectados a ele).

2. O UartSBee possui um regulador de tensão on-board e uma chave para selecionar a tensão da placa alvo (5,0V ou 3,3V). No caso do Seeeduino Stalker, ajuste essa chave deslizante para 5,0V.

3. O esquema de conexão de fiação do hardware é "Computador→(Cabo Mini USB)→UartSBee →(Flat Ribbon Cable)→Seeeduino Stalker". Os fios jumper devem ser conectados entre o UartSBee e o Seeeduino Stalker antes de conectar o UartSBee ao Computador. Nota: Os pinos TXD e RXD devem ser conectados de forma cruzada conforme mostrado na tabela.

4. Conecte o cabo Mini USB do UartSBee ao PC. Se você estiver usando um PC com Windows, o balão "Found New Hardware" aparecerá e em alguns instantes os drivers FT232 serão instalados.

A tabela a seguir mostra a conexão entre Seeeduino Stalker v3 e UartSBee v4.

Conexão dos pinos

Seeeduino Stalker v3		UartSBee v4
5V	↔	VCC
RXD	↔	TXD
TXD	↔	RXD
GND	↔	GND
DTR	↔	DTR

Demos

Baixe e instale a biblioteca DS1337 e os sketches disponíveis na seção de recursos. A biblioteca DS1337 inclui uma versão modificada da classe DateTime por Jean-Claude Wippler em JeeLabs

• Os sketches de demonstração de datalogger fazem uso da Biblioteca SD do Arduino.

1.RTC

Atenção: Você precisa soldar alguns pads ao usar o demo "Interrupts"

Como soldar

Pinos no RTC	Pads no Seeeduino Stalker v3	Pinos no ATmega328
INTA	P3	digital 2
INTB	P4	digital 3

Ajustar Data/Hora

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• Configure a placa Arduino como **Arduino Pro or Pro Mini (3.3V, 8MHz) w/ ATmega 328**.

• Abra o exemplo adjust.ino da biblioteca DS1337

• Defina a data/hora atual usando o objeto da classe DateTime dt no exemplo:

  • DateTime dt(year, month, date, hour, min, sec,week-day(starts from 0 and goes to 6));

    • Ex:- DateTime dt(2015, 10, 1, 11, 43, 0, 4);

• compile e faça o upload para o Seeeduino-Stalker v3

Obter Data/Hora Atual

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• Configure a placa Arduino como **Arduino Pro or Pro Mini (3.3V, 8MHz) w/ ATmega 328** .

• Abra o exemplo now.ino da biblioteca DS1337

• A data/hora atual é lida do DS1337 usando a função RTC.now().

  • Ex:- DateTime now = RTC.now();

• compile e faça o upload para o Seeeduino-Stalker v3

Exemplo de Interrupções DS1337

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Este exemplo é uma demonstração da detecção de interrupção a partir da saída INT do DS1337. Este recurso é útil para a funcionalidade de data-logger, em que o MCU é colocado em modo de suspensão quando não está em uso e o DS1337 INT acorda a CPU periodicamente. Isso aumenta a duração da bateria. A operação completa está documentada no código.

• Solde o jumper P3.

  • Isso conecta o pino de saída de interrupção do DS1337 ao pino INT0 do ATmega328.

• Configure a placa Arduino como **Arduino Pro or Pro Mini (3.3V, 8MHz) w/ ATmega 328**.

• Abra o exemplo interrupts.ino da biblioteca DS1337

• compile e faça o upload para o Seeeduino-Stalker v3

Exemplo de Data Logger

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A principal aplicação do Seeeduino Stalker v3.0 é o registro de dados (data-logging) de sinais de sensores como tensão da bateria, etc., juntamente com o carimbo de data/hora. Este sketch coloca o MCU em modo de suspensão quando não está realizando operação de amostragem/registro de dados. A implementação completa está muito bem documentada no código. A seção seguinte oferece uma visão geral :

1. StalkerV30_DataLogger_10Sec.ino

   • Este sketch registra dados de tensão da bateria no cartão SD configurado pela função RTC.enableInterrupts(_h, m, s_).

   • A periodicidade é fornecida usando h, m e s. Uma vez que uma interrupção é detectada, o horário da próxima interrupção é atualizado avançando o valor de h, m e s. A classe DateTime é muito útil para isso.

     • ex:- interruptTime = DateTime(interruptTime.get() + interruptInterval); //decide the time for next interrupt

     • Este sketch também produz saída detalhada, ou seja, os vários eventos que ocorrem dentro do MCU são exibidos no terminal serial.

Ler o status de carregamento

---

O status de carregamento da bateria pode ser lido usando o sketch abaixo. A bateria pode ser carregada conectando o painel solar na placa ou via UartSBee.

void setup()
{
  Serial.begin(57600);
  analogReference(INTERNAL);
  //analogRead(6);
}

void loop()
{
  char CH_status_print[][4]=
  {
    "off","on ","ok ","err"
  };
  unsigned char CHstatus = read_charge_status();//read the charge status
  Serial.print("charge status -->");
  Serial.println(CH_status_print[CHstatus]);
  delay(500);
}


unsigned char read_charge_status(void)
{
  unsigned char CH_Status=0;
  unsigned int ADC6=analogRead(6);
  if(ADC6>900)
  {
    CH_Status = 0;//sleeping
  }
  else if(ADC6>550)
  {
    CH_Status = 1;//charging
  }
  else if(ADC6>350)
  {
    CH_Status = 2;//done
  }
  else
  {
    CH_Status = 3;//error
  }
  return CH_Status;
}

Lendo a tensão da bateria Li-Po

---

A tensão da bateria Li-Po conectada ao Seeeduino Stalker V3 pode ser lida pelo pino analógico A7. O sketch abaixo demonstra isso.

void setup(){
    Serial.begin(57600);
    analogReference(INTERNAL);
}

void loop() {

float voltage;
int BatteryValue;

    BatteryValue = analogRead(A7);
    voltage = BatteryValue * (1.1 / 1024)* (10+2)/2;  //Voltage devider

    Serial.print("Battery Voltage -> ");
    Serial.print(voltage);
    Serial.print("V   ");
    Serial.println();

    delay(500);
}

Referência: analogReference

Informações adicionais para usar o módulo Bee

As tabelas a seguir mostram a conexão UART padrão entre o soquete Bee e o MCU ATMega328.

Como usar

Pinos no soquete Bee	Pinos no ATmega328
BEE_TXD	digital 0
BEE_RXD	digital 1

Além disso, você pode ligar ou desligar a alimentação do módulo Bee pelo pad opcional.

Operação: na parte de trás do Seeeduino Stalker v3, você pode encontrar um pad de solda "P1". Solde o P1 e use o código a seguir para cortar a alimentação.

digitalWrite(5,HIGH);

Problema Conhecido

Usuários afetados: Este problema afeta aqueles que desejam usar o recurso opcional de conectar o Bee Socket à porta serial por software em vez da porta serial de hardware (padrão).

Problema: O jumper P5 não pode ser configurado para usar a porta serial por software cortando a conexão padrão e ressoldando (isto é) BEE_RXD não pode ser conectado a PD7 em vez de PD1 padrão simplesmente cortando/soldando o jumper conforme a descrição do P5. Há um bug de hardware.

Solução alternativa:

1. Na camada superior, corte o trajeto do sinal PD1/TXD até o resistor R16, como mostrado nas figuras a seguir. Use uma faca afiada e corte a conexão com cuidado:

Antes da modificação

Depois da modificação

2.Agora aplique o procedimento mencionado em Seeeduino-Stalker v3 (isto é) corte o jumper e solde o pad do meio do Jumper P5 ao PD7.

Layout da Placa

As imagens foram retiradas dos arquivos EAGLE

Placa_Seeeduino_Stalker_v3.0

Alimentação

Arduino

BEE TF

RTC I2C

Visualizador Online do Esquemático

Recursos

• Software:

  • Seeeduino Stalker V3 - biblioteca RTC DS1337

  • Seeeduino Stalker V3.0 - Exemplo de Datalogger

• Projeto:

  • Seeeduino Stalker v3.0 - Esquemático em PDF & arquivos EAGLE

  • Seeeduino Stalker v3.0 pdf

• Esquemático do Seeeduino Stalker v3.0

• Folhas de dados:

  • Folha de dados do DS1337S

  • Folha de dados do CN3065)

  • Folha de dados do CN3065 (Inglês)

  • Folha de dados do TD6810

• Outros:

  • Bootloader via AVRISP MKII

  • Arquivo completo via Offline-AVRISP

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