Handboek · hoofdstuk 30Datalogging en communicatie

// sht31_zelf.ino - de SHT31 uitlezen zonder bibliotheek, stap voor stap volgens de datasheet#include <Wire.h> const byte ADRES = 0x44;             // pin ADDR aan GND (aan VDD: 0x45)float luchtT = NAN, luchtRV = NAN; byte crc8(byte a, byte b) {          // CRC-8 over twee bytes: veelterm 0x31, beginwaarde 0xFF  byte crc = 0xFF;  byte data[2] = {a, b};  for (int i = 0; i < 2; i++) {    crc ^= data[i];    for (int bit = 0; bit < 8; bit++) {      if (crc & 0x80) crc = (crc << 1) ^ 0x31;      else crc = crc << 1;    }  }  return crc;} void printHex(byte b) {  if (b < 16) Serial.print('0');  Serial.print(b, HEX);  Serial.print(' ');} bool leesSht31() {  Wire.beginTransmission(ADRES);  Wire.write(0x24);                  // commando 0x2400: één meting, hoge herhaalbaarheid,  Wire.write(0x00);                  // zonder 'clock stretching'  if (Wire.endTransmission() != 0) { // geen ACK: sensor los of verkeerd adres    Serial.println("geen antwoord op 0x44");    return false;  }  delay(20);                         // de meting duurt tot 15 ms (datasheet)  if (Wire.requestFrom(ADRES, (byte)6) != 6) {    Serial.println("minder dan 6 bytes ontvangen");    return false;  }  byte b[6];  for (int i = 0; i < 6; i++) b[i] = Wire.read();  Serial.print("bytes: ");  for (int i = 0; i < 6; i++) printHex(b[i]);  if (crc8(b[0], b[1]) != b[2] || crc8(b[3], b[4]) != b[5]) {    Serial.println(" CRC fout: meting weggegooid");    return false;  }  unsigned int ruwT = ((unsigned int)b[0] << 8) | b[1];      // twee bytes tot één getal van 16 bit  unsigned int ruwRV = ((unsigned int)b[3] << 8) | b[4];  luchtT = -45.0 + 175.0 * ruwT / 65535.0;                   // formules uit de datasheet  luchtRV = 100.0 * ruwRV / 65535.0;  Serial.print(" -> ");  Serial.print(ruwT);  Serial.print(" en ");  Serial.print(ruwRV);  Serial.print(" -> ");  Serial.print(luchtT, 2);  Serial.print(" C, ");  Serial.print(luchtRV, 1);  Serial.println(" %");  return true;} void setup() {  Serial.begin(115200);  Wire.begin();  Serial.print("test CRC(BE EF) = ");            // het voorbeeld uit de datasheet: 92  Serial.println(crc8(0xBE, 0xEF), HEX);} void loop() {  leesSht31();  delay(2000);                                   // testschets: hier mag het}

// klok.ino - de DS3231 lezen: met RTClib, en daarna de registers zelf (BCD)#include <Wire.h>#include <RTClib.h> RTC_DS3231 rtc; byte bcdNaarGetal(byte b) {            // 0x34 -> 3 * 10 + 4 = 34  return (b >> 4) * 10 + (b & 0x0F);} void printTwee(int x) {  if (x < 10) Serial.print('0');  Serial.print(x);} void setup() {  Serial.begin(115200);  Wire.begin();  if (!rtc.begin()) {    Serial.println("# geen DS3231 op adres 0x68");    return;  }  if (rtc.lostPower()) Serial.println("# de klok heeft stilgestaan: stel ze opnieuw in");   DateTime nu = rtc.now();             // 1. met de bibliotheek  Serial.print("RTClib:    ");  Serial.print(nu.year());  Serial.print('-');  printTwee(nu.month());  Serial.print('-');  printTwee(nu.day());  Serial.print(' ');  printTwee(nu.hour());  Serial.print(':');  printTwee(nu.minute());  Serial.print(':');  printTwee(nu.second());  Serial.println();   Wire.beginTransmission(0x68);        // 2. zelf: registerwijzer op 0x00 ...  Wire.write(0x00);  Wire.endTransmission();  Wire.requestFrom(0x68, 7);           // ... en zeven registers lezen  byte r[7];  Serial.print("registers:");  for (int i = 0; i < 7; i++) {    r[i] = Wire.read();    Serial.print(" ");    if (r[i] < 16) Serial.print('0');    Serial.print(r[i], HEX);  }  Serial.println();  Serial.print("zelf:      20");  printTwee(bcdNaarGetal(r[6]));                  // jaar  Serial.print('-');  printTwee(bcdNaarGetal(r[5] & 0x1F));           // maand (bit 7 is de eeuw)  Serial.print('-');  printTwee(bcdNaarGetal(r[4]));                  // dag  Serial.print(' ');  printTwee(bcdNaarGetal(r[2] & 0x3F));           // uur (24-uursmodus)  Serial.print(':');  printTwee(bcdNaarGetal(r[1]));  Serial.print(':');  printTwee(bcdNaarGetal(r[0] & 0x7F));  Serial.println();} void loop() {}

// logger.ino - de datalogger van de klimaatmodule (Arduino Mega 2560, hoofdstuk 30)// Om de 2 s meten; elke minuut één CSV-regel op de SD-kaart (map LOG, één bestand per dag) en naar de computer.// I2C (SDA 20, SCL 21): INA226 zon 0x40, INA226 verbruik 0x41, SHT31 0x44, DS3231 0x68.// SD-kaart op SPI: 50 MISO, 51 MOSI, 52 SCK, 53 CS. De klok loopt het hele jaar op wintertijd (UTC+1).// De klok zetten vanaf de computer: stuur  T2026-06-01 06:00:00  en Enter.#include <Wire.h>#include <SPI.h>#include <SD.h>#include <RTClib.h>#include <Adafruit_SHT31.h>#include "pinnen.h" const unsigned long MEET_MS = 2000;const int SD_CS = 53;const byte INA_ZON = 0x40;            // INA226 in de leiding van de laadregelaar (A0 en A1 aan GND)const byte INA_VERBRUIK = 0x41;       // INA226 in de leiding naar de verbruikers (A0 aan VS)const float R_SHUNT = 0.00075;        // ohm: shunt van 100 A / 75 mVconst char KOP[] = "tijdstip,temperatuur_C,vocht_pct,verbruik_Wh,zon_Wh,licht_lx,batterij_V"; RTC_DS3231 rtc;Adafruit_SHT31 sht = Adafruit_SHT31();bool kaartOk = false;unsigned long vorigeMeting = 0;DateTime minuut;                      // de minuut waarvan we nu metingen verzamelenbool bezig = false; float somT = 0, somRV = 0, somLux = 0, somZon = 0, somVerbruik = 0, somU = 0;   // sommen over één minuutint nT = 0, nMeting = 0, nVermogen = 0; char opdracht[32];                    // wat de computer stuurtint lengte = 0; // ---------------------------------------------------------------- sensorenfloat daglichtLux() {                 // LDR onder een kapje (hoofdstuk 22 en 25)  long som = 0;  for (int i = 0; i < 16; i++) som += analogRead(LDR);  int n = som / 16;  if (n < 1) n = 1;  float r = 1000.0 * (1024.0 - n) / n;  return 10.0 * pow(r / 15000.0, -1.0 / 0.7) / 0.10;} void inaSchrijf(byte adres, byte reg, unsigned int waarde) {  Wire.beginTransmission(adres);  Wire.write(reg);                    // eerst het register ...  Wire.write(waarde >> 8);            // ... dan de hoge byte ...  Wire.write(waarde & 0xFF);          // ... en de lage byte  Wire.endTransmission();} long inaLees(byte adres, byte reg) {  // 16 bits uit een register, of -1 bij een fout  Wire.beginTransmission(adres);  Wire.write(reg);                    // de registerwijzer zetten  if (Wire.endTransmission() != 0) return -1;  if (Wire.requestFrom(adres, (byte)2) != 2) return -1;  byte hoog = Wire.read();            // eerst de hoge byte; twee aparte regels,  byte laag = Wire.read();            // zodat de volgorde vastligt  return ((long)hoog << 8) | laag;} float inaSpanning(byte adres) {       // busspanning: 1,25 mV per stap  long bus = inaLees(adres, 0x02);  if (bus < 0) return NAN;  return bus * 0.00125;} float inaVermogen(byte adres) {       // W, of NAN bij een fout  long shunt = inaLees(adres, 0x01);  // shuntspanning: 2,5 uV per stap, met teken  float u = inaSpanning(adres);  if (shunt < 0 || isnan(u)) return NAN;  float stroom = (int16_t)shunt * 0.0000025 / R_SHUNT;    // A  return u * stroom;} // ---------------------------------------------------------------- meten en schrijvenvoid meten() {  float t, rv;  if (sht.readBoth(&t, &rv)) {        // alleen geldige metingen tellen mee    somT += t;    somRV += rv;    nT++;  }  somLux += daglichtLux();  float pZon = inaVermogen(INA_ZON);  float pVerbruik = inaVermogen(INA_VERBRUIK);  float u = inaSpanning(INA_VERBRUIK);  if (!isnan(pZon) && !isnan(pVerbruik) && !isnan(u)) {    somZon += pZon;    somVerbruik += pVerbruik;    somU += u;    nVermogen++;  }  nMeting++;} void wisSommen() {  somT = somRV = somLux = somZon = somVerbruik = somU = 0;  nT = nMeting = nVermogen = 0;} size_t schrijfRegel(Print &uit) {     // één CSV-regel, naar de kaart of naar de computer  size_t n = 0;                       // hoeveel tekens er echt geschreven zijn  char tijd[17];  snprintf(tijd, sizeof(tijd), "%04d-%02d-%02d %02d:%02d", minuut.year(), minuut.month(), minuut.day(),           minuut.hour(), minuut.minute());  n += uit.print(tijd);  n += uit.print(',');  if (nT > 0) n += uit.print(somT / nT, 1);                // geen geldige meting: lege cel  n += uit.print(',');  if (nT > 0) n += uit.print(somRV / nT, 1);  n += uit.print(',');  if (nVermogen > 0) n += uit.print(somVerbruik / nVermogen / 60.0, 2);   // gemiddeld vermogen x 1/60 h = Wh  n += uit.print(',');  if (nVermogen > 0) n += uit.print(somZon / nVermogen / 60.0, 2);  n += uit.print(',');  if (nMeting > 0) n += uit.print(somLux / nMeting, 0);  n += uit.print(',');  if (nVermogen > 0) n += uit.print(somU / nVermogen, 2);  n += uit.println();  return n;} void opslaan() {  size_t lang = schrijfRegel(Serial);                       // altijd naar de computer  if (!kaartOk) return;  char naam[20];  snprintf(naam, sizeof(naam), "LOG/%04d%02d%02d.CSV", minuut.year(), minuut.month(), minuut.day());  bool nieuw = !SD.exists(naam);  File f = SD.open(naam, FILE_WRITE);                       // FILE_WRITE schrijft achteraan bij  if (!f) {    Serial.println("# SD: kan het bestand niet openen");    digitalWrite(STATUSLED, HIGH);    return;  }  if (nieuw) f.println(KOP);                                // een nieuwe dag: eerst de kop  if (schrijfRegel(f) < lang) {                             // niet alles paste nog op de kaart    Serial.println("# SD: kaart vol, regel niet bewaard");    digitalWrite(STATUSLED, HIGH);  }  f.close();                                                // close() schrijft alles echt weg} void leesOpdracht() {                 // bv. "T2026-06-01 06:00:00": de klok zetten  while (Serial.available() > 0) {    char c = Serial.read();    if (c == '\n' || c == '\r') {      opdracht[lengte] = '\0';      int j, mo, d, u, mi, s;      if (lengte > 0 && sscanf(opdracht, "T%d-%d-%d %d:%d:%d", &j, &mo, &d, &u, &mi, &s) == 6) {        rtc.adjust(DateTime(j, mo, d, u, mi, s));        Serial.println("# klok gezet");        wisSommen();                                        // de lopende minuut hoort bij de oude tijd:        bezig = false;                                      // niet bewaren, opnieuw beginnen      } else if (lengte > 0) {        Serial.println("# onbekende opdracht");      }      lengte = 0;    } else if (lengte < (int)sizeof(opdracht) - 1) {      opdracht[lengte] = c;      lengte++;    }  }} // ---------------------------------------------------------------- setup en loopvoid setup() {  Serial.begin(115200);  pinMode(STATUSLED, OUTPUT);  Wire.begin();  if (!rtc.begin()) Serial.println("# ALARM: geen klok (DS3231) op 0x68");  if (rtc.lostPower()) Serial.println("# de klok heeft stilgestaan: stuur T jjjj-mm-dd uu:mm:ss");  if (!sht.begin(0x44)) Serial.println("# ALARM: geen SHT31 op 0x44");  inaSchrijf(INA_ZON, 0x00, 0x4927);                       // 128 metingen middelen: het gemiddelde over de PWM  inaSchrijf(INA_VERBRUIK, 0x00, 0x4927);  kaartOk = SD.begin(SD_CS);  if (kaartOk && !SD.exists("LOG")) SD.mkdir("LOG");  Serial.println(kaartOk ? "# SD-kaart klaar" : "# ALARM: geen SD-kaart, alleen naar de computer");  digitalWrite(STATUSLED, kaartOk ? LOW : HIGH);           // led aan = probleem met de kaart  Serial.println(KOP);} void loop() {  unsigned long nu = millis();  leesOpdracht();  if (nu - vorigeMeting < MEET_MS) return;  vorigeMeting += MEET_MS;  DateTime t = rtc.now();  DateTime begin(t.year(), t.month(), t.day(), t.hour(), t.minute(), 0);   // het begin van deze minuut  if (!bezig) {    minuut = begin;    bezig = true;  } else if (begin.unixtime() != minuut.unixtime()) {     // een nieuwe minuut: de vorige is af    opslaan();    wisSommen();    minuut = begin;  }  meten();}

# maak_testdata.py - een week testdata in het formaat van de logger (een model, geen echte metingen)import mathimport osimport random rng = random.Random(2026)                        # vast zaadje: telkens dezelfde 'metingen'os.makedirs("LOG", exist_ok=True)KOP = "tijdstip,temperatuur_C,vocht_pct,verbruik_Wh,zon_Wh,licht_lx,batterij_V"WEER = [0.95, 0.55, 0.2, 0.4, 0.8, 0.65, 0.3]    # 1 = helder; maandag 12 tot zondag 18 oktober 2026soc = 0.65                                       # laadtoestand van de batterij (0 tot 1)ruis = 0.0 for dag in range(7):    w = WEER[dag]    with open(f"LOG/202610{dag + 12}.CSV", "w", newline="") as f:        f.write(KOP + "\r\n")        for m in range(1440):            u = m / 60                                                  # uur, wintertijd (UTC+1)            hoogte = max(0.0, math.sin(math.pi * (u - 7.1) / 10.7))    # zon op 7:06, onder 17:48            lux = 40000 * w * hoogte ** 1.3 * (1 + (1 - w) * (rng.random() - 0.5))            paneel = math.cos(math.pi * (u - 12.45) / 10.8) ** 1.3 if abs(u - 12.45) < 5.4 else 0.0            zon = 1000 * w * paneel * (1 + 0.6 * (1 - w) * (rng.random() - 0.5))   # W die de panelen kunnen geven            basis = 3.5 + (12 if m % 60 < 10 else 0) + (5 if 8 <= u < 20 else 2)   # sensoren, pomp, ventilatoren            wens = 190 * min(max((200 - lux / 54) / 200, 0), 1) if 6 <= u < 22 else 0.0            if soc >= 0.40:                lampen = wens                                           # energiebeheer (hoofdstuk 20)            elif soc >= 0.20:                lampen = min(wens, max(zon - basis, 0))                 # alleen op zon            else:                lampen = 0.0            verbruik = basis + lampen            if soc >= 1.0 and zon > verbruik:                zon = verbruik                                          # batterij vol: de regelaar knijpt af            stroom = (zon - verbruik) / 13.2                            # A, positief = laden            soc = min(1.0, soc + stroom * 13.2 * (0.95 if stroom > 0 else 1) / 60 / 3072)            bat = 13.0 + 0.4 * soc + 0.015 * stroom            ruis = 0.9 * ruis + rng.gauss(0, 0.05)            temp = 18.0 + (6.0 * w + 0.8) * max(0.0, math.sin(math.pi * (u - 9) / 9.5)) ** 1.2 + 1.5 * lampen / 190 + ruis            vocht = 84 - 1.6 * (temp - 18) + rng.gauss(0, 0.4)            tijd = f"2026-10-{dag + 12} {m // 60:02d}:{m % 60:02d}"            t_tekst, v_tekst = f"{temp:.1f}", f"{vocht:.1f}"            # fouten die in echte logbestanden voorkomen:            if (dag, m) in ((0, 552), (0, 553), (1, 605)):                t_tekst, v_tekst = "130.0", "100.0"                     # versie 1 las 0xFF 0xFF: sensor antwoordde niet            if dag == 1 and m == 840:                continue                                                # 14:00: nieuwe software opgeladen            if dag == 2 and 707 <= m <= 718:                t_tekst, v_tekst = "", ""                               # stekkertje los: versie 2 laat de cel leeg            f.write(f"{tijd},{t_tekst},{v_tekst},{verbruik / 60:.2f},{zon / 60:.2f},{lux:.0f},{bat:.2f}\r\n")print("zeven bestanden in de map LOG")

# logboek.py - de logbestanden van de klimaatmodule inlezen en opschonenimport csvfrom datetime import datetime, timedelta GRENZEN = {"T": (-10, 50), "RV": (0, 100)}      # wat in de module kan; daarbuiten is het een meetfout  def getal(tekst):    """Tekst naar kommagetal; een lege cel (of een ontbrekende bij een halve regel) wordt None."""    if tekst is None or tekst == "":        return None    return float(tekst)  def lees_dag(naam):    """Alle regels van één dagbestand, als woordenboeken met getallen en een echte tijd."""    rijen = []    with open(naam, newline="", encoding="utf-8") as bestand:        for r in csv.DictReader(bestand):            rijen.append({"tijd": datetime.strptime(r["tijdstip"], "%Y-%m-%d %H:%M"),                          "T": getal(r["temperatuur_C"]), "RV": getal(r["vocht_pct"]),                          "verbruik": getal(r["verbruik_Wh"]), "zon": getal(r["zon_Wh"]),                          "licht": getal(r["licht_lx"]), "bat": getal(r["batterij_V"])})    return rijen  def lees_week(eerste=12, laatste=18):    """De dagbestanden van 12 tot 18 oktober 2026 achter elkaar."""    rijen = []    for dag in range(eerste, laatste + 1):        rijen += lees_dag(f"LOG/202610{dag}.CSV")    return rijen  def buiten(waarde, grootheid):    laag, hoog = GRENZEN[grootheid]    return waarde is not None and not (laag <= waarde <= hoog)  def opschonen(rijen):    """Onmogelijke waarden worden None (T en RV samen: ze komen van dezelfde sensor). Geeft hun aantal terug."""    fout = 0    for r in rijen:        if buiten(r["T"], "T") or buiten(r["RV"], "RV"):            r["T"] = r["RV"] = None            fout += 1    return fout  def gaten(rijen):    """Paren van opeenvolgende regels die niet precies één minuut uit elkaar liggen."""    return [(a["tijd"], b["tijd"]) for a, b in zip(rijen, rijen[1:]) if b["tijd"] - a["tijd"] != timedelta(minutes=1)]  if __name__ == "__main__":    rijen = lees_week()    print("regels ingelezen:", len(rijen), "- verwacht:", 7 * 24 * 60)    print("lege temperatuur:", sum(1 for r in rijen if r["T"] is None))    for r in rijen:        if buiten(r["T"], "T") or buiten(r["RV"], "RV"):            print("  onmogelijk:", r["tijd"], r["T"], r["RV"])    print("opgeschoond:", opschonen(rijen), "regels")    for a, b in gaten(rijen):        print("gat in de tijd:", a, "->", b)