GeoSnake - Uživatelská Příručka
Úvod
GeoSnake je pokročilý akcelerometrický datalogger založený na čipu ESP32-C6 a přesném 3-osém akcelerometru ADXL355. Zařízení je určeno pro dlouhodobé měření vibrací a zrychlení s možností ukládání dat na SD kartu.
Klíčové Vlastnosti
✅ Přesné měření - ADXL355 s rozlišením až ±2g, ±4g nebo ±8g
✅ Vysoká vzorkovací frekvence - 3.9 Hz až 4000 Hz
✅ Dlouhodobé ukládání - Data na SD kartu ve formátu CSV
✅ Bezdrátové ovládání - Bluetooth a WiFi
✅ Webové rozhraní - Moderní HTML/JavaScript UI
✅ Plánování měření - Automatické spouštění v daný čas
✅ Nízká spotřeba - Režimy power management pro bateriový provoz
✅ RTC s bateriovým zálohováním - Přesný čas i bez napájení (DS3231)
✅ OTA aktualizace - Bezdrátová aktualizace firmware
Hardware
Základní Komponenty
-
Mikrokontrolér: ESP32-C6-MINI-1-N4
- 160 MHz RISC-V procesor
- 512 KB SRAM, 4 MB Flash
- WiFi 802.11 b/g/n (2.4 GHz)
- Bluetooth 5.0 LE
-
Akcelerometr: ADXL355
- 3-osý MEMS akcelerometr
- Ultranízkošumový (±2g: 25 µg/√Hz)
- I2C rozhraní (adresa 0x1D)
-
RTC: DS3231
- Přesnost ±2 ppm (0-40°C)
- Bateriové zálohování (CR2032)
- I2C rozhraní (adresa 0x68)
-
Úložiště: MicroSD karta
- Podpora FAT32
- SPI rozhraní
- Doporučeno: Class 10 nebo vyšší
Připojení Pinů
ADXL355 (I2C)
SDA → GPIO6
SCL → GPIO7
VDD → 3.3V
GND → GND
DS3231 RTC (I2C)
SDA → GPIO6 (sdílená s ADXL355)
SCL → GPIO7 (sdílená s ADXL355)
VCC → 3.3V
GND → GND
VBAT → CR2032 (3V baterie)
SD Karta (SPI)
CS → GPIO20
MOSI → GPIO18
MISO → GPIO19
SCK → GPIO14
VCC → 3.3V
GND → GND
První Spuštění
1. Příprava Hardware
- Vložte naformátovanou microSD kartu (FAT32)
- Připojte napájení (USB nebo baterii)
- Vložte CR2032 baterii do RTC (pro zálohu času)
- LED dioda by měla začít blikat (indikace běhu systému)
2. Připojení k Zařízení
Bluetooth (BLE)
- Na mobilním telefonu zapněte Bluetooth
- Vyhledejte zařízení s názvem STATOTEST-GEOSNAKE
- Použijte aplikaci nRF Connect nebo Bluefruit Connect
- Připojte se k zařízení
- Můžete začít posílat příkazy (viz Bluetooth Příkazy)
WiFi
- Na počítači nebo mobilu vyhledejte WiFi síť
- Připojte se pomocí hesla
- Otevřete webový prohlížeč
- Přejděte na adresu: http://192.168.4.1
- Zobrazí se webové rozhraní GeoSnake
Základní Použití
Ovládání přes Webové Rozhraní
Dashboard
Po otevření webového rozhraní uvidíte přehled:
- Status - Zda měření běží nebo je zastaveno
- Current Settings - Aktuální ODR, rozsah, frekvence, čas
- Measurement Statistics - Celkový počet vzorků, souborů, chyb
- SD Card Info - Volné a celkové místo
Rychlé Spuštění Měření
- Ověřte, že je SD karta vložena (Dashboard → SD Card Info)
- Klikněte na ▶️ Start Measurement
- Měření začne okamžitě
- Data se ukládají do souboru formátu
data_YYMMDD_HHMMSS.csv - Pro zastavení klikněte na ⏹️ Stop Measurement
Konfigurace Senzoru
Přejděte na záložku ⚙️ Sensor Config:
Output Data Rate (ODR)
Určuje, jak rychle senzor vzorkuje data:
- 4000 Hz - Maximální frekvence pro rychlé jevy
- 2000 Hz - Vysokorychlostní měření
- 1000 Hz - Standardní vysoká frekvence
- 500 Hz - Střední frekvence
- 250 Hz - Nižší frekvence
- 125 Hz - Základní frekvence
- 62.5 Hz - Výchozí, vhodné pro většinu aplikací
- 31.25 Hz a nižší - Pro pomalé jevy a úsporu energie
Doporučení: Pro většinu aplikací je vhodné 62.5 Hz nebo 125 Hz.
Measurement Range
Určuje citlivost a maximální rozsah:
- ±2g - Nejvyšší citlivost, pro jemné vibrace
- ±4g - Střední rozsah
- ±8g - Nejširší rozsah, pro silné nárazy
Doporučení: Začněte s ±2g a zvyšujte podle potřeby.
Target Output Frequency
Softwarová decimace pro přesnější výstupní frekvenci:
- Rozsah: 1-100 Hz
- Výchozí: 50 Hz
Jak to funguje:
Zařízení vzorkuje na ODR frekvenci a softwarově filtruje data na cílovou frekvenci. Například při ODR=125 Hz a Target=50 Hz se uloží každý 2.5 vzorek (přibližně).
Ukládání Dat
Struktura Složek
Data se automaticky ukládají do hierarchické struktury:
/
├── 2024/
│ ├── 11/
│ │ ├── 25/
│ │ │ ├── data_20241125_140000.csv
│ │ │ ├── data_20241125_150000.csv
│ │ │ └── data_20241125_160000.csv
│ │ └── 26/
│ └── 12/
│ └── 07/
Rotace Souborů
- Nový soubor se vytvoří každou hodinu
- Název obsahuje datum a čas začátku měření
- Formát:
data_RRMMDD_HHMMSS.csv
Formát CSV
Timestamp_ms,X,Y,Z,Temperature
1764727120784518,0.023195,0.030441,1.012641,-12.06
1764727200055899,0.023293,0.030215,1.012605,-12.17
...
Pole:
Timestamp_ms- Čas v milisekundách od začátku měřeníX,Y,Z- Akcelerační data v "g" hodnotách (Hodnota 9,80665 m/s² na Zemi)Temperature- Teplota senzoru ve °C
Stahování Dat
Přes Webové Rozhraní
- Přejděte na záložku 📁 Files
- Prohlédněte si strukturu složek
- Vyberte soubory zaškrtnutím checkboxů
- Klikněte na Download Selected
Možnosti:
- Jednotlivé soubory - Zaškrtněte konkrétní soubory
- Celé složky - Zaškrtněte složku (např. celý den)
- Více složek - Zaškrtněte více složek (např. celý měsíc)
ZIP archiv (online režim):
Pokud je dostupné internetové připojení, soubory se automaticky zkomprimují do ZIP archivu a stáhnou najednou.
Postupné stahování (offline režim):
Bez internetového připojení se soubory stahují jednotlivě postupně.
Odstranění Souborů
- Delete Selected - Smaže vybrané soubory
- Delete All Files - Smaže všechny soubory na SD kartě (⚠️ nevratné!)
- Delete Folder - Smaže celou složku včetně obsahu
Pokročilé Funkce
Plánování Měření
Automatické spouštění měření v určený čas.
Vytvoření Plánu (Web)
- Přejděte na ⏰ Schedule
- Vyplňte formulář:
- Name: Název plánu (např. "Ranní měření")
- Start Date/Time: Kdy začít měření
- End Date/Time: Kdy ukončit (volitelné)
- Duration: Alternativně zadejte délku v sekundách
- Klikněte Add Schedule
- Plán se zobrazí v seznamu
Vytvoření Plánu (Bluetooth)
> schedule 2024-12-10 06:00:00 3600
< OK: Measurement scheduled
Toto naplánuje měření na 10.12.2024 v 6:00 na dobu 1 hodiny.
Správa Plánů
- Můžete mít až 10 aktivních plánů současně
- Plány se ukládají do NVS (persistent storage)
- Přežijí restart zařízení
- Pro zrušení plánu klikněte na Delete v seznamu
Automatické Spouštění
- Zařízení kontroluje plány každou minutu
- Pokud nastane čas začátku, měření se automaticky spustí
- Pokud je zadán čas konce, měření se automaticky zastaví
- Během měření nelze plán upravovat
Správa Napájení
GeoSnake podporuje různé režimy napájení pro optimalizaci spotřeby.
Power Modes
Normal Mode (Výchozí)
- CPU: 160 MHz (fixed)
- Sleep: Žádný
- Spotřeba: ~150-200 mA (s WiFi), ~80-100 mA (bez WiFi)
- Použití: Maximální výkon, měření na vysokých frekvencích
Low Power Mode
- CPU: 10-80 MHz (dynamické scaling)
- Sleep: Light sleep mezi měřeními
- Spotřeba: ~50-80 mA (s WiFi), ~30-50 mA (bez WiFi)
- Použití: Bateriový provoz, nižší frekvence
Deep Sleep Mode
- CPU: Vypnutý
- Sleep: Deep sleep
- Spotřeba: ~10 µA
- Použití: Dlouhodobé standby, probuzení v určený čas
Nastavení Power Mode
Přes Web:
- Přejděte na 🔋 Power
- Vyberte režim: Normal nebo Low
- Klikněte Set Power Mode
- Zařízení se automaticky restartuje
Přes Bluetooth:
> power low
< OK: Low power mode saved
< Restarting in 2 seconds...
WiFi Power Management
Vypnutí WiFi (úspora ~70-100 mA):
> wifi off
< OK: WiFi disabled
< Info: Saves ~70-100mA
Modem Sleep (WiFi aktivní, ale šetří mezi beacony):
> modem on
< OK: WiFi modem sleep enabled
< Info: WiFi sleeps between beacons
Doporučené Kombinace:
| Režim | CPU | WiFi | Modem Sleep | Spotřeba | Použití |
|---|---|---|---|---|---|
| Max Performance | Normal | On | Off | ~200 mA | Laboratoř, napájení ze sítě |
| Balanced | Normal | On | On | ~120 mA | Standardní použití s webem |
| Low Power | Low | Off | - | ~40 mA | Bateriový provoz, pouze BLE |
| Ultra Low | Low | Off | - | ~30 mA | Dlouhodobé měření na baterii |
Deep Sleep s RTC Wake
Příklad: Měření každou hodinu po dobu 10 minut
# Pseudokód workflow:
1. Spusť měření (10 min)
2. Zastav měření
3. Přejdi do deep sleep (50 min)
4. RTC probudí zařízení
5. Opakuj od kroku 1
Implementace přes Bluetooth:
> start
< OK: Measurement started
(počkejte 10 minut)
> stop
< OK: Measurement stopped
> deepsleep 3000
< Entering deep sleep...
(po 50 minutách se zařízení probudí a můžete opakovat)
Automatizace pomocí plánů:
Vytvořte více plánů s odstupem 1 hodina, každý na 10 minut.
WiFi Připojení
Access Point (AP) Mode
Výchozí režim - zařízení vytvoří vlastní WiFi síť.
Výhody:
- Funguje všude bez internetu
- Snadné první připojení
- Přímo ovládání z mobilu/notebooku
Nevýhody:
- Omezený dosah (~10-30 metrů)
- Zařízení nemá přístup k internetu (není NTP, OTA)
Station (STA) Mode
Připojení k existující WiFi síti.
Postup připojení (Web):
- V AP režimu otevřete webové rozhraní
- Přejděte na 📡 WiFi
- Klikněte Scan Networks
- Vyberte síť ze seznamu nebo zadejte manuálně
- Zadejte heslo
- Klikněte Connect
- Počkejte ~10 sekund
- Zkontrolujte WiFi Status - měla by se zobrazit IP adresa
Postup připojení (Bluetooth):
> wifi MyNetwork MyPassword123
< OK: Connecting to WiFi...
(počkejte 10 sekund)
> status
< WiFi: Connected to MyNetwork (192.168.1.100)
Přístup po připojení:
Pokud jste v STA módu, můžete přistupovat k webovému rozhraní přes získanou IP adresu (např. http://192.168.1.100). AP režim zůstává aktivní jako záloha.
Odpojení od WiFi
Web:
Záložka WiFi → tlačítko "Disconnect"
Bluetooth:
> wifi off
< OK: WiFi disconnected
OTA Aktualizace Firmware
Bezdrátová aktualizace firmware přes internet.
Kontrola Aktualizací
- Připojte se k WiFi s internetem (STA mode)
- V Dashboard se automaticky zobrazí upozornění, pokud je dostupná aktualizace
- Nebo ručně: Dashboard → tlačítko Check for Updates
Instalace Aktualizace
- Klikněte Install Update
- Zařízení stáhne nový firmware (~1-2 MB)
- Automaticky nainstaluje a restartuje
- Po restartu se zobrazí nová verze
⚠️ Důležité:
- Během aktualizace nevypínejte napájení
- Aktualizace trvá ~2-5 minut
- Data na SD kartě zůstávají zachována
- Plány a konfigurace zůstávají zachovány
Ruční OTA (pokročilé)
Pokud máte vlastní firmware soubor:
Přes Web:
- Záložka System → OTA Update
- Upload souboru
firmware.bin - Klikněte Update
Synchronizace Času
Přesný čas je důležitý pro správné časové razítko v datech.
Metody Nastavení Času
1. NTP Synchronizace (doporučeno)
Vyžaduje internetové připojení.
Web:
Dashboard → tlačítko "Sync Time (NTP)"
Bluetooth:
> synctime
< Syncing time from NTP...
< NTP sync completed
2. Manuální Nastavení
Web:
Záložka Dashboard → Time section → "Set Time Manually"
Zadejte: 2024-12-07 15:30:00
Bluetooth:
> settime 2024-12-07 15:30:00
< OK: Time set and RTC synchronized
3. RTC Bateriové Záloha
- Vložte CR2032 baterii do DS3231 RTC
- Čas se zachová i po odpojení hlavního napájení
- Baterie vydrží ~3-5 let
- Přesnost: ±2 ppm (±1 minuta za rok)
Kontrola Času
Web:
Dashboard → RTC Time (aktualizuje se každé 2 sekundy)
Bluetooth:
> time
< RTC Time: 2024-12-07 15:30:45 (Unix: 1701961845)
Údržba a Péče
SD Karta
Doporučené Specifikace
- Typ: MicroSD/MicroSDHC
- Kapacita: 8-32 GB (optimální), max 128 GB
- Třída: Class 10 nebo UHS-I
- Formát: FAT32
Péče o SD Kartu
- ✅ Vždy zastavte měření před vyjmutím karty
- ✅ Formátujte kartu v počítači (FAT32) každých 6-12 měsíců
- ✅ Používejte kvalitní karty (SanDisk, Samsung, Kingston)
- ❌ Nevytahujte kartu během měření
- ❌ Nepoužívejte karty poškozené nebo neznačkové
Řešení Problémů se SD Kartou
SD karta není detekována:
- Vyjměte a znovu vložte kartu
- Restartujte zařízení
- Zkuste jinou kartu
- Ověřte, že je karta FAT32
Chyby zápisu (Write Errors > 0):
- Zkontrolujte, zda není karta plná
- Kartu vyjměte, zálohujte data a naformátujte
- Použijte kartu vyšší kvality nebo rychlosti
- Snižte ODR frekvenci
RTC Baterie
Výměna Baterie
- Typ: CR2032 (3V lithiová baterie)
- Životnost: 3-5 let
- Kdy vyměnit: Pokud čas není správný po odpojení napájení
Postup výměny:
- Vypněte zařízení
- Vyjměte starou baterii z držáku
- Vložte novou baterii (+ nahoru)
- Zapněte zařízení
- Nastavte čas pomocí NTP nebo manuálně
Čištění a Ošetření
- Čištění: Otřete suchým hadříkem, nepoužívejte vodu
- Teplota: Provozní 0-50°C, skladovací -20-70°C
- Vlhkost: Nepoužívejte ve vlhkém prostředí (není voděodolné)
- Vibrace: Zařízení je odolné vůči vibracím (je to akcelerometr!)
Řešení Problémů
Zařízení Nereaguje
Symptom: LED nesvítí, žádná reakce
Řešení:
- Zkontrolujte napájení (USB kabel, baterie)
- Zkuste jiný USB kabel nebo zdroj
- Stiskněte reset tlačítko
- Pokud problém přetrvává → přeflashujte firmware
Nelze se Připojit k WiFi
Symptom: Síť GeoSnake-Config není vidět
Řešení:
- Restartujte zařízení
- Zkontrolujte, zda váš telefon podporuje 2.4 GHz WiFi
- Přes Bluetooth zadejte:
wifi on - Zkuste zapomenout síť a připojit znovu
Bluetooth Nefunguje
Symptom: Zařízení není vidět v BLE scanu
Řešení:
- Restartujte zařízení
- Zkontrolujte, zda je BLE zapnuté na telefonu
- Zkuste jiný telefon nebo aplikaci
- V mobilní aplikaci vyfiltrujte pouze "STATOTEST" nebo "GEOSNAKE"
Měření Neprobíhá
Symptom: Po kliknutí na Start se nic neděje
Řešení:
- Zkontrolujte, zda je vložena SD karta
- Ověřte volné místo na SD kartě (Dashboard → SD Info)
- Zkontrolujte, zda karta není zablokovaná (write protect)
- Restartujte zařízení a zkuste znovu
Data Jsou Nesprávná
Symptom: Hodnoty X, Y, Z jsou divné nebo konstantní
Řešení:
- Zkontrolujte, zda jste použili správný scale faktor pro převod
- Ověřte nastavení Range (±2g, ±4g, ±8g)
- Zkontrolujte, zda senzor není mechanicky poškozený
- Restartujte zařízení
OTA Aktualizace Selhává
Symptom: Download failed nebo Verification failed
Řešení:
- Ověřte připojení k internetu (otevřete google.com v prohlížeči)
- Zkontrolujte sílu WiFi signálu
- Vypněte měření před aktualizací
- Zkuste aktualizaci znovu za pár minut
Čas Není Správný
Symptom: RTC Time ukazuje špatný čas
Řešení:
- Připojte se k WiFi s internetem
- Proveďte NTP synchronizaci:
synctime - Pokud nemáte internet, nastavte čas manuálně
- Zkontrolujte baterii RTC (CR2032)
- Pokud baterie je nová a čas se pořád nenastaví → problém s RTC modulem
Technické Specifikace
Výkon
| Parametr | Hodnota |
|---|---|
| Vzorkovací frekvence | 3.9 - 4000 Hz (ADXL355 ODR) |
| Výstupní frekvence | 1 - 100 Hz (software decimace) |
| Rozsah měření | ±2g, ±4g, ±8g |
| Rozlišení | 20 bit (ADXL355) |
| Šum (±2g) | 25 µg/√Hz |
| Teplotní drift | 0.0003 %/°C |
Napájení
| Režim | Spotřeba | Poznámka |
|---|---|---|
| Normal + WiFi | ~200 mA | Maximální výkon |
| Normal + WiFi modem sleep | ~120 mA | Vyvážený režim |
| Normal bez WiFi | ~80 mA | Pouze měření + BLE |
| Low + WiFi | ~80 mA | Úsporný s webem |
| Low bez WiFi | ~40 mA | Bateriový provoz |
| Deep Sleep | ~10 µA | Standby režim |
Komunikace
| Rozhraní | Specifikace |
|---|---|
| WiFi | 802.11 b/g/n, 2.4 GHz, až 72 Mbps |
| Bluetooth | BLE 5.0, Nordic UART Service |
| I2C | 100-400 kHz, ADXL355 + DS3231 |
| SPI | Až 40 MHz, SD karta |
Paměť a Úložiště
| Typ | Kapacita |
|---|---|
| Flash (program) | 4 MB |
| SRAM | 512 KB |
| NVS (persistent) | 64 KB (konfigurace, plány) |
| SD Karta | Až 128 GB (FAT32) |
Prostředí
| Parametr | Rozsah |
|---|---|
| Provozní teplota | 0 až 50°C |
| Skladovací teplota | -20 až 70°C |
| Relativní vlhkost | 10-90% (nekondenzující) |
| Rozměry | TBD |
| Hmotnost | TBD |
Často Kladené Otázky (FAQ)
Obecné
Q: Jaká je maximální délka měření?
A: Omezeno pouze kapacitou SD karty. Na 32 GB kartě můžete uložit ~100-300 hodin kontinuálního měření (závisí na ODR a frekvenci).
Q: Mohu používat zařízení během nabíjení?
A: Ano, zařízení funguje normálně i při připojení k USB napájení.
Q: Podporuje zařízení externí napájení (baterie)?
A: Ano, můžete připojit Li-Ion baterii nebo power bank přes USB-C (5V).
Q: Lze měřit pod vodou?
A: Ne, zařízení není voděodolné. Neprovozujte ve vlhkém prostředí.
Měření
Q: Jakou frekvenci mám nastavit pro měření vibrací?
A: Dle Nyquistova teorému použijte minimálně 2× frekvenci měřeného signálu. Pro vibrace do 25 Hz stačí 62.5 Hz, pro rychlejší jevy použijte 250-1000 Hz.
Q: Proč mám Write Errors?
A: Obvykle kvůli pomalé SD kartě. Použijte Class 10 nebo vyšší. Případně snižte ODR frekvenci.
Q: Jak dlouho vydrží baterie?
A: Závisí na režimu:
- Normal + WiFi: ~6-8 hodin (3000 mAh baterie)
- Low bez WiFi: ~24-30 hodin (3000 mAh baterie)
- Deep Sleep: Několik měsíců
Q: Mohu měřit na více osách současně?
A: Ano, ADXL355 vždy měří všechny 3 osy (X, Y, Z) současně.
Konektivita
Q: Jaký je dosah WiFi?
A: V AP režimu ~10-30 metrů v závislosti na překážkách.
Q: Jaký je dosah Bluetooth?
A: ~5-15 metrů, Bluetooth 5.0 má teoretický dosah až 40 m v ideálních podmínkách.
Q: Mohu ovládat zařízení přes internet?
A: Ne přímo, ale můžete připojit zařízení k WiFi síti a přistupovat z lokální sítě. Pro vzdálený přístup je potřeba VPN nebo port forwarding.
Q: Podporuje zařízení 5 GHz WiFi?
A: Ne, ESP32-C6 podporuje pouze 2.4 GHz pásmo.
Software
Q: Jak často vychází nové verze firmware?
A: Přibližně každé 2-3 měsíce s novými funkcemi a opravami.
Q: Mohu upravit firmware?
A: Ano, projekt je open-source. Zdrojový kód je dostupný a můžete jej upravovat.
Q: Jak převedu data do jiného formátu (např. Excel)?
A: CSV soubory lze otevřít přímo v Excelu nebo zpracovat pomocí Python/MATLAB/R.
Q: Jsou data šifrovaná?
A: Ne, data jsou uložena v plaintext CSV formátu pro snadné zpracování.
Podpora a Kontakt
Technická Podpora
Pro technické dotazy a problémy:
- Email: support@statotest.cz
- Web: www.statotest.cz
- GitHub: github.com/statotest/geosnake (issues)
Dokumentace
- Bluetooth Příkazy - Kompletní seznam BLE příkazů
- Web API - HTTP API dokumentace pro vývojáře
Příspěvky a Zpětná Vazba
Vaše návrhy a zpětná vazba jsou vítány!
Pokud máte nápady na vylepšení nebo jste našli chybu, neváhejte otevřít issue na GitHubu nebo nás kontaktovat emailem.
Bezpečnostní Upozornění
⚠️ Důležité:
- Nepoužívejte zařízení v explozivním prostředí
- Nevystavujte přímému slunečnímu záření delší dobu
- Nerozebírejte zařízení (záruka zaniká)
- Používejte pouze doporučené napájení (5V USB)
- Nevkládejte cizí předměty do konektorů
- Udržujte mimo dosah dětí
Licence a Autorská Práva
Firmware: Open-source (ESP-IDF, Apache 2.0 License)
Hardware: © 2024 STATOTEST
Dokumentace: © 2024 STATOTEST
Všechna práva vyhrazena.