ThingSpeak e Arduino R4 WiFi

 

Nell’era dell’Internet of Things (IoT), una volta raccolti i dati uno o più sensori siamo solo metà dell’opera. 

La vera sfida è: dove memorizzarli? Come visualizzarli in tempo reale da qualsiasi parte del mondo? La risposta per maker e professionisti sono i servizi cloud come ThingSpeak.

 

Il logo di ThingSpeak

In questo articolo esploreremo cos’è ThingSpeak, perché è il compagno ideale un microcomputer come Arduino R4 WiFi e un esempio di come si può trasformare un semplice sensore DHT11 in una stazione di monitoraggio ambientale.

 

Cos’è ThingSpeak? 

 

ThingSpeak è una piattaforma di analisi IoT (Internet of Things) basata sul cloud che permette di aggregare, visualizzare e analizzare flussi di dati in tempo reale. 

 

Sviluppata da MathWorks (gli stessi creatori di MATLAB), è diventata uno standard per chi muove i primi passi nel mondo dell'IoT e nella registrazione di dati remoti grazie alla sua semplicità e alla potenza degli strumenti offerti.

 

Come funziona: Il concetto di "Canale" 

Il cuore di ThingSpeak è il Canale. Possiamo immaginare un canale come una cartella nel cloud dedicata ad un singolo progetto. 

Ogni canale può contenere fino a 8 campi dati (fields) che possono registrare diverse misure come ad esempio: Campo 1 per la temperatura, Campo 2 per l'umidità, e così via.

Il processo è lineare: 

1. Collect (Raccolta): Arduino R4 WiFi legge i dati dal sensore ambientale.
2. Post (Invio): Tramite la connessione WiFi integrata, Arduino invia questi dati a un indirizzo web (API) di ThingSpeak.
3. Visualize (Visualizzazione): ThingSpeak riceve i dati, li salva internamente in una serie temporale e genera automaticamente grafici interattivi. 

 

Una scheda Arduino 
con una dashboard ThingSpeak 

 

Perché usarlo con Arduino R4 WiFi?

Arduino R4 WiFi è la scheda perfetta per questo scopo. Grazie al suo microcontrollore e alla connettività nativa, può gestire facilmente la crittografia necessaria per comunicare in modo sicuro con il cloud senza bisogno di moduli esterni (come l'ESP8266 usato in passato). 

Con la libreria ufficiale ThingSpeak.h, bastano poche righe di codice per inviare le letture dei valori su internet.

 

La libreria ThingSpeak.h

La libreria ThingSpeak.h è lo strumento ufficiale fornito da MathWorks per semplificare drasticamente la comunicazione tra l'ecosistema Arduino e i server cloud di ThingSpeak. 

 

Schema di comunicazione tramite libreria

 

Invece di dover comporre manualmente lunghe stringhe di richieste HTTP (metodi POST o GET), la libreria offre un'interfaccia di programmazione (API) ad alto livello.

Ecco un'analisi dettagliata del suo funzionamento e delle funzioni principali utilizzate nello sketch: 

Architettura della Libreria

La libreria agisce come un "wrapper": ingloba la complessità del protocollo HTTP e rende disponibili delle funzioni più smeplici. 

Nel codice del progetto va inizializzata con la chiamata ThingSpeak.begin(client), dove client è l'oggetto WiFiClient. 

Questo permette alla libreria di sapere quale canale di trasporto (ovvero il WiFi dell'Arduino R4) deve usare per inviare i dati.

 

Le Funzioni Chiave utilizzate nello Sketch

1. ThingSpeak.setField(field, value)

Questa funzione è fondamentale per l'invio multi-dato.

• Cosa fa: Invece di inviare i dati uno alla volta (che richiederebbe 15 secondi tra l'uno e l'altro), li memorizza temporaneamente in un "buffer" locale nella memoria dell'Arduino. 
• Esempio nel codice: ThingSpeak.setField(1, t); assegna la temperatura al Campo 1 del proprio canale cloud.

2. ThingSpeak.writeFields(channelNumber, writeAPIKey)

È il comando di "invio definitivo".
 

Cosa fa: Prende tutti i valori impostati precedentemente con setField e li impacchetta in un'unica richiesta HTTP verso il server.

Valore di ritorno: Restituisce un codice di stato HTTP (un intero).

• 200: Successo (OK).
• 404: Canale non trovato (controlla il Channel ID).
• -401: API Key errata.
• -301..-304: Errori di connessione o timeout.

3. ThingSpeak.setStatus(string)

È una funzione utile che permette di inviare un breve messaggio di testo (stato) che apparirà sulla dashboard di ThingSpeak insieme ai grafici.

Perché è utile per l'Arduino R4 WiFi?

Arduino R4 WiFi ha memoria e velocità di calcolo superiori rispetto ai vecchi modelli (come UNO R3). 

La libreria ThingSpeak.h sfrutta questa potenza per:
 

• Gestire la sicurezza: La libreria controlla le intestazioni (headers) della richiesta HTTP necessarie per autenticarsi su ThingSpeak.
• Efficienza Energetica: Inviando tutti i campi insieme (writeFields), si riduce il tempo in cui il modulo WiFi deve restare attivo in trasmissione.

 

Riferimenti del progetto

Il codice sorgente, i commenti e i contributi degli sviluppatori della libreria sono disponibili nel repository pubblico GitHub https://github.com/mathworks/thingspeak-arduino.

I Servizi offerti da ThingSpeak

ThingSpeak non è solo un database, ma un vero laboratorio di analisi:

• Visualizzazione Istantanea: Appena i dati arrivano, i grafici si aggiornano. Si possono creare cruscotti personalizzati (Dashboard) con indicatori a lancetta, lampadine LED virtuali e grafici storici.
• Integrazione con MATLAB: È possibile scrivere script MATLAB direttamente sul sito di ThingSpeak per analizzare i dati (es. calcolare la media mobile o prevedere la temperatura della prossima ora) senza avere il software installato localmente su PC.
• React & Alerts: Si pososno impostare delle azioni automatiche, ad esempio: "Se la temperatura supera i 30°C, inviami una notifica su Twitter o un'email".
• Plugin Web: Sono definibili dei widget personalizzati in HTML/JavaScript per mostrare i dati su altri siti web o blog.

 

Limiti e Costi

Per gli hobbisti che lo utilizzano per scopi non commerciali, ThingSpeak offre un piano gratuito molto interessante. 

L'unico vincolo principale è la frequenza di aggiornamento: nel piano free, puoi inviare dati al massimo ogni 15 secondi. Per un monitoraggio ambientale (temperatura, umidità, indicatori di inquinamento), questo limite è più che accettabile, dato che i parametri atmosferici non cambiano istantaneamente.

L'utilizzo di Arduino R4 WiFi + ThingSpeak rappresenta una soluzione robusta, scalabile e facile da configurare. Non serve essere un esperto di database o di web server: tutto ciò che serve è una serie di sensori, una rete WiFi e la capacità di sviluppare il software di acquisizione ed invio dei dati.