Smart Sensor Design

Três parâmetros da água, sem depender de rede.

O Smart Aqua Sense Kit lê nitrato, turbidez e cianobactérias por Modbus RTU, mostra tudo no visor e grava cada leitura no cartão. Sem servidor, sem sinal, sem aplicativo.

Ciclo completo com as três sondas em cerca de 105 segundos, repetido enquanto houver energia.

demonstração com dados simulados

3 sondasnum só barramento RS-485
~105 sciclo com as três
9600 8N1Modbus RTU sobre RS-485
microSDregistro local, sem rede
O equipamento

Tudo numa maleta.

Sondas, eletrônica, visor e cartão vão juntos na mesma caixa de transporte. Toque nos pontos da foto para ver o que é cada parte.

Smart Aqua Sense Kit montado numa maleta de alumínio aberta, com visor, três conectores no painel de inox e uma sonda guardada na espuma
foto do equipamento montado
1

O visor

Onde as três grandezas aparecem e a contagem para a próxima leitura corre. É a interface inteira do equipamento — não há app nem painel web.

Como funciona

Uma sonda por vez, no mesmo par de fios.

As três sondas dividem um barramento RS-485. O equipamento pergunta a uma, espera a resposta, decodifica e passa para a próxima — e no fim do ciclo grava tudo e mostra no visor.

Diagrama do barramento de medição O ESP32 comanda um transceptor RS-485 que conversa com três sondas Modbus no mesmo barramento: nitrato, turbidez e cianobactérias. As leituras vão para o visor e para o cartão microSD. Visor ST7789 320 × 240 Cartão microSD um arquivo por sonda ESP32 frames Modbus com CRC fixo três decodificadores de float filtro de outliers 9600 8N1 RS-485 DE/RE · GPIO 32 Nitrato slave 0x01 4 registradores mg/L Turbidez slave 0x2D RMD-ISST105 NTU Cianobact. slave 0x64 2 registradores cel/mL requisição resposta leituras
requisição e saída resposta da sonda barramento físico
01 · PerguntarFrame com CRC fixoO equipamento levanta a direção do transceptor e escreve a requisição da sonda da vez — um vetor de bytes com o CRC-16/MODBUS já calculado, sem biblioteca no meio do caminho.
02 · OuvirO barramento invertePassados 12 ms para a UART drenar, a direção baixa e o equipamento escuta — no máximo 2,5 s. As três sondas devolvem IEEE-754 em ordens de byte diferentes, e a de turbidez às vezes manda um byte a mais; o firmware olha o primeiro byte e escolhe entre três decodificadores.
03 · RepetirDez amostras, não umaNenhum valor vem de uma única pergunta: cada sonda é lida dez vezes, a 1,5 s de intervalo. Leitura que falha não gasta a vez — mas cinco falhas seguidas abortam a rajada daquela sonda.
04 · ConsolidarA mediana no lugar do outlierAs dez amostras são ordenadas e tudo que cai fora de Q1−1,5·IQR a Q3+1,5·IQR vira a mediana. Só então sai a média, que aparece no visor e é anexada ao arquivo no cartão.
O visor

Tudo o que importa, sem abrir um sistema.

O equipamento não tem app, painel web nem login. Quem está na frente dele vê o estado de cada subsistema no boot e as três grandezas em operação — é a interface inteira.

AQUA SENSE KIT
SMART SENSOR DESIGN
Pronto
DisplayOK ArmazenamentoOK SensoresOK

No boot, cada subsistema se declara. É também quando o equipamento varre o barramento e decide quais sondas existem — uma vez só, e por isso trocar de sonda pede um reinício.

  • Uma grandeza em destaque por vez, alternando entre as três a cada ciclo
  • Contagem regressiva para a próxima leitura, para saber que está vivo
  • Estado do cartão na barra inferior, a cada gravação
  • Sem framebuffer: o painel redesenha só a região que mudou, porque uma tela cheia ocuparia metade da memória livre
O ARQUIVO NO CARTÃO
Nitrato ;12.34;Temperatura ;25.67;
Turbidez ;5.21;
Cianob. ;1234.00;

Um arquivo por sonda, campos separados por ponto e vírgula, sempre acrescentando ao fim. As unidades ficam no visor e não entram no arquivo: o que vai para o cartão é número. Sem relógio embarcado, os registros guardam a ordem — não a hora.

As sondas

Três grandezas que contam histórias diferentes.

Nitrato, turbidez e cianobactérias respondem a causas distintas. Medidas juntas, no mesmo instante e no mesmo ponto, elas separam o que é carga de nutriente do que é material em suspensão.

Nitrato

Em mg/L, com a temperatura da amostra no mesmo pacote. É o indicador de carga de nutriente — o que costuma vir de esgoto, fertilizante e escoamento agrícola.

slave 0x01 · 4 reg · mg/L + °C

Turbidez

Em NTU, pela sonda RMD-ISST105. Mede o material em suspensão: sobe com chuva, revolvimento de fundo e despejo, e é a primeira coisa que muda quando algo aconteceu a montante.

slave 0x2D · 2 reg · NTU

Cianobactérias

Em células por mililitro. É o parâmetro que antecipa floração em reservatório e capta o risco que turbidez sozinha não enxerga — e o que mais depende de acompanhamento contínuo.

slave 0x64 · 2 reg · cel/mL

os endereços vêm gravados nas próprias sondas

Autonomia

Não há nada para cair.

A ausência de rede aqui é decisão, não falta. O módulo GSM chegou a funcionar em bancada e foi retirado do firmware em fevereiro de 2025; o esforço seguinte foi todo em robustez de leitura. O que ficou é o que se queria: um registrador autônomo, com visor e cartão.

01

Nada fica aberto esperando

O arquivo é aberto, escrito e fechado a cada linha. Queda de energia no meio do ciclo não deixa arquivo aberto nem registro pela metade — e não há fila para sincronizar depois.

02

Cartão fora não para a medição

Sem cartão, o visor avisa e o ciclo continua medindo. Quando uma gravação volta a dar certo, o estado se recupera sozinho — não é preciso reiniciar nada.

03

Dez amostras viram um número

Cada registro é a média de dez leituras. Antes disso, um limiar mínimo de bytes por sonda descarta resposta que é só ruído — e os limiares são diferentes entre si de propósito, saíram de teste em campo.

04

Uma coisa de cada vez

O firmware é sequencial e sem concorrência, de propósito: num ciclo de dois minutos, previsibilidade vale mais. Sonda que não responde em 2,5 s não trava o resto — o ciclo segue.

Engenharia

Trocar de placa não pode mudar a medição.

O firmware está na terceira geração: a primeira congelada como referência, a segunda reorganizada em módulos e a terceira portando para um ESP32-S3, com pinagem inteiramente nova.

A pinagem muda de propósito a cada geração. O que não pode mudar é o que descreve o mundo físico — e essa parte é conferida byte a byte contra a primeira versão a cada port.

O QUE É CONFERIDO CONTRA A V1
  • Temporização elétrica do barramento e velocidade da porta
  • Os três frames Modbus e os seus CRCs
  • Os decodificadores de float e os limiares anti-ruído
  • O formato da linha gravada no cartão

São as constantes que descrevem o transceptor e as sondas — e essas não mudaram de placa.

Especificações

Ficha técnica

Os itens marcados como a definir dependem do projeto de cada instalação e são fechados no levantamento técnico.

ControladorESP32 (dual-core), com geração em ESP32-S3 em desenvolvimento
SondasNitrato (mg/L, com temperatura), turbidez (NTU) e cianobactérias (cel/mL)
BarramentoModbus RTU sobre RS-485, 9600 8N1, as três sondas no mesmo par
Ciclo de mediçãoCerca de 105 s com as três sondas: dez amostras a 1,5 s por sonda, mais 60 s de intervalo
Tratamento do sinalLimiar anti-ruído por sonda, rajada de dez amostras e filtro IQR — o outlier é trocado pela mediana
VisorLCD ST7789 de 320 × 240, em paisagem, sem toque
ArmazenamentoCartão microSD, um arquivo por sonda, campos separados por ponto e vírgula
Data e horaSem relógio embarcado: os registros guardam a ordem das medições, não o horário
Comunicação externaNenhuma — o equipamento opera fechado em si mesmo
Alimentação e autonomiaa definir no levantamento
Caixa e instalaçãoa definir no levantamento
Fale com a gente

Vamos medir a sua água.

Conte qual é o corpo d'água, o que você precisa acompanhar e com que frequência. Retornamos com o levantamento técnico e uma demonstração do equipamento.

+55 (44) 3354-3282 Av. Mario Clapier Urbinati, 292 — Lj 01, Zona 07, Maringá/PR, 87020-260
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