Exemplo ESP32 WebPlotter - Tutorial de Visualização de Dados em Tempo Real
Visão Geral
O exemplo WebPlotter cria uma interface de visualização de dados em tempo real acessível por qualquer navegador web. Projetado para a plataforma educacional ESP32, com recursos avançados de processamento de dados, plotagem em tempo real e integração perfeita com sistemas de monitoramento de sensores. Perfeito para visualizar dados de sensores, depurar algoritmos ou monitorar o desempenho do sistema em tempo real.
Assista a este tutorial em vídeo passo a passo mostrando como usar um sensor DHT com o app Web Plotter:
Recursos
- Plotagem de Dados em Tempo Real: Visualize os dados do sensor conforme eles chegam do Arduino
- Várias Séries de Dados: Plote até 8 fluxos de dados diferentes ao mesmo tempo
- Escala Automática: Escala automática do eixo Y com base na faixa dos dados
- Interface Interativa: Amplie, desloque e analise as tendências dos dados
- Comunicação WebSocket: Atualizações instantâneas com latência mínima
- Design Responsivo: Funciona em desktop, tablet e celular
- Configuração Personalizável: Títulos do gráfico, rótulos dos eixos e faixas ajustáveis
Hardware Necessário
Or you can buy the following kits:
| 1 | × | DIYables ESP32 Starter Kit (ESP32 included) | |
| 1 | × | DIYables ESP32 S3 Starter Kit (ESP32 S3 included) | |
| 1 | × | DIYables Sensor Kit (18 sensors/displays) |
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Instruções de Configuração
Passos Rápidos
Siga estas instruções passo a passo:
- Se esta é a sua primeira vez usando o ESP32, consulte o tutorial sobre como configurar o ambiente para ESP32 na Arduino IDE.
- Conecte a placa ESP32 ao seu computador usando um cabo USB.
- Abra a Arduino IDE no seu computador.
- Selecione a placa ESP32 apropriada (por exemplo, ESP32 Dev Module) e a porta COM.
- Vá até o ícone Libraries na barra lateral esquerda da Arduino IDE.
- Pesquise "DIYables ESP32 WebApps" e encontre a biblioteca DIYables ESP32 WebApps da DIYables
- Clique no botão Install para instalar a biblioteca.
- Você será solicitado a instalar algumas outras bibliotecas de dependência
- Clique no botão Install All para instalar todas as dependências da biblioteca.
- Na Arduino IDE, vá em File Examples DIYables ESP32 WebApps WebPlotter, ou copie o código acima e cole no editor da Arduino IDE
/*
* DIYables WebApp Library - Web Plotter Example
*
* This example demonstrates the Web Plotter feature:
* - Real-time data visualization
* - Multiple data series support
* - Auto-scaling Y-axis
* - Responsive web interface
* - WebSocket communication for instant updates
*
* Hardware: ESP32 Boards
*
* Setup:
* 1. Update WiFi credentials below
* 2. Upload the sketch to your Arduino
* 3. Open Serial Monitor to see the IP address
* 4. Navigate to http://[IP_ADDRESS]/webplotter
*/
#include <DIYables_ESP32_Platform.h>
#include <DIYablesWebApps.h>
// WiFi credentials - UPDATE THESE WITH YOUR NETWORK
const char WIFI_SSID[] = "YOUR_WIFI_SSID";
const char WIFI_PASSWORD[] = "YOUR_WIFI_PASSWORD";
// Create WebApp server and page instances
ESP32ServerFactory serverFactory;
DIYablesWebAppServer webAppsServer(serverFactory, 80, 81);
DIYablesHomePage homePage;
DIYablesWebPlotterPage webPlotterPage;
// Simulation variables
unsigned long lastDataTime = 0;
const unsigned long DATA_INTERVAL = 1000; // Send data every 1000ms
float timeCounter = 0;
void setup() {
Serial.begin(9600);
delay(1000);
// TODO: Initialize your hardware pins and sensors here
Serial.println("DIYables ESP32 WebApp - Web Plotter Example");
// Add home and web plotter pages
webAppsServer.addApp(&homePage);
webAppsServer.addApp(&webPlotterPage);
// Optional: Add 404 page for better user experience
webAppsServer.setNotFoundPage(DIYablesNotFoundPage());
// Configure the plotter
webPlotterPage.setPlotTitle("Real-time Data Plotter");
webPlotterPage.setAxisLabels("Time (s)", "Values");
webPlotterPage.enableAutoScale(true);
webPlotterPage.setMaxSamples(50);
// Start the WebApp server
if (!webAppsServer.begin(WIFI_SSID, WIFI_PASSWORD)) {
while (1) {
Serial.println("Failed to start WebApp server!");
delay(1000);
}
}
// Set up callbacks
webPlotterPage.onPlotterDataRequest([]() {
Serial.println("Web client requested data");
sendSensorData();
});
Serial.println("\nWebPlotter is ready!");
Serial.println("Usage Instructions:");
Serial.println("1. Connect to the WiFi network");
Serial.println("2. Open your web browser");
Serial.println("3. Navigate to the Arduino's IP address");
Serial.println("4. Click on 'Web Plotter' to view real-time data");
Serial.println("\nGenerating simulated sensor data...");
}
void loop() {
// Handle web server and WebSocket connections
webAppsServer.loop();
// Send sensor data at regular intervals
if (millis() - lastDataTime >= DATA_INTERVAL) {
lastDataTime = millis();
sendSensorData();
timeCounter += DATA_INTERVAL / 1000.0; // Convert to seconds
}
}
void sendSensorData() {
// Generate simulated sensor data
// In a real application, replace these with actual sensor readings
// Simulated temperature sensor (sine wave with noise)
float temperature = 25.0 + 5.0 * sin(timeCounter * 0.5) + random(-100, 100) / 100.0;
// Simulated humidity sensor (cosine wave)
float humidity = 50.0 + 20.0 * cos(timeCounter * 0.3);
// Simulated light sensor (triangle wave)
float light = 512.0 + 300.0 * (2.0 * abs(fmod(timeCounter * 0.2, 2.0) - 1.0) - 1.0);
// Simulated analog pin reading
float analogValue = analogRead(A0);
// Send data using different methods:
// Method 1: Send individual values (uncomment to use)
// webPlotterPage.sendPlotData(temperature);
// Method 2: Send multiple values at once
webPlotterPage.sendPlotData(temperature, humidity, light / 10.0, analogValue / 100.0);
// Method 3: Send array of values (alternative approach)
// float values[] = {temperature, humidity, light / 10.0, analogValue / 100.0};
// webPlotterPage.sendPlotData(values, 4);
// Method 4: Send raw data string (for custom formatting)
// String dataLine = String(temperature, 2) + " " + String(humidity, 1) + " " + String(light / 10.0, 1);
// webPlotterPage.sendPlotData(dataLine);
// Print to Serial Monitor in Serial Plotter compatible format
// Format: Temperature Humidity Light Analog (tab-separated for Serial Plotter)
Serial.print(temperature, 1);
Serial.print("\t");
Serial.print(humidity, 1);
Serial.print("\t");
Serial.print(light / 10.0, 1);
Serial.print("\t");
Serial.println(analogValue / 100.0, 2);
}
- Configure as credenciais de WiFi no código atualizando estas linhas:
const char WIFI_SSID[] = "YOUR_WIFI_NETWORK";
const char WIFI_PASSWORD[] = "YOUR_WIFI_PASSWORD";
- Clique no botão Upload na Arduino IDE para carregar o código no ESP32
- Abra o Serial Monitor
- Veja o resultado no Serial Monitor. Ele será parecido com o abaixo
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Serial.println("Hello World!");
Message (Enter to send message to 'ESP32 Dev Module' on 'COM15')
New Line
9600 baud
DIYables WebApp - Web Plotter Example
INFO: Added app /
INFO: Added app /web-plotter
DIYables WebApp Library
Platform: ESP32
Network connected!
IP address: 192.168.0.2
HTTP server started on port 80
Configuring WebSocket server callbacks...
WebSocket server started on port 81
WebSocket URL: ws://192.168.0.2:81
WebSocket server started on port 81
==========================================
DIYables WebApp Ready!
==========================================
📱 Web Interface: http://192.168.0.2
🔗 WebSocket: ws://192.168.0.2:81
📋 Available Applications:
🏠 Home Page: http://192.168.0.2/
📊 Web Plotter: http://192.168.0.2/web-plotter
==========================================
- Se você não vir nada, reinicie a placa ESP32.
- Anote o endereço IP exibido e digite esse endereço na barra de endereços de um navegador web no seu celular ou PC.
- Exemplo: http://192.168.0.2
- Você verá a home page como na imagem abaixo:
- Clique no link Web Plotter e você verá a interface do app Web Plotter como abaixo:
- Você também pode acessar a página diretamente pelo endereço IP seguido de /web-plotter. Por exemplo: http://192.168.0.2/web-plotter
- Veja o ESP32 gerar dados de sensor simulados e plotá-los em tempo real. Você verá várias linhas coloridas representando diferentes fluxos de dados.
Personalização Criativa - Visualize Seus Dados de Forma Criativa
Transforme a interface de plotagem para atender aos requisitos exclusivos do seu projeto e crie visualizações de dados impressionantes:
Configuração da Fonte de Dados
Substitua os dados simulados por leituras reais de sensores:
Método 1: Leitura de um Único Sensor
void sendTemperatureData() {
float temperature = analogRead(A0) * (5.0 / 1023.0) * 100; // LM35 temperature sensor
webPlotterPage.sendPlotData(temperature);
}
Método 2: Vários Sensores
void sendMultipleSensors() {
float temperature = readTemperature();
float humidity = readHumidity();
float light = analogRead(A1) / 10.0;
float pressure = readPressure();
webPlotterPage.sendPlotData(temperature, humidity, light, pressure);
}
Método 3: Array de Valores
void sendSensorArray() {
float sensors[6] = {
analogRead(A0) / 10.0, // Sensor 1
analogRead(A1) / 10.0, // Sensor 2
analogRead(A2) / 10.0, // Sensor 3
digitalRead(2) * 50, // Digital state
millis() / 1000.0, // Time counter
random(0, 100) // Random data
};
webPlotterPage.sendPlotData(sensors, 6);
}
Personalização do Gráfico
Aparência Personalizada do Gráfico
void setupCustomPlot() {
webPlotterPage.setPlotTitle("Environmental Monitoring Station");
webPlotterPage.setAxisLabels("Time (minutes)", "Sensor Readings");
webPlotterPage.setYAxisRange(0, 100); // Fixed Y-axis range
webPlotterPage.setMaxSamples(100); // Show more data points
}
Configuração Dinâmica
void setupDynamicPlot() {
webPlotterPage.setPlotTitle("Smart Garden Monitor");
webPlotterPage.setAxisLabels("Sample #", "Values");
webPlotterPage.enableAutoScale(true); // Auto-adjust Y-axis
// Configure callbacks for interactive features
webPlotterPage.onPlotterDataRequest([]() {
Serial.println("Client connected - sending initial data");
sendInitialDataBurst();
});
}
Processamento Avançado de Dados
Filtro de Média Móvel
float movingAverage(float newValue) {
static float readings[10];
static int index = 0;
static float total = 0;
total -= readings[index];
readings[index] = newValue;
total += readings[index];
index = (index + 1) % 10;
return total / 10.0;
}
void sendFilteredData() {
float rawValue = analogRead(A0);
float filteredValue = movingAverage(rawValue);
webPlotterPage.sendPlotData(rawValue / 10.0, filteredValue / 10.0);
}
Registro de Dados com Timestamps
void sendTimestampedData() {
unsigned long currentTime = millis() / 1000;
float sensorValue = analogRead(A0) / 10.0;
// Send time and value as separate data series
webPlotterPage.sendPlotData(currentTime, sensorValue);
// Also log to Serial for debugging
Serial.print("Time: ");
Serial.print(currentTime);
Serial.print("s, Value: ");
Serial.println(sensorValue);
}
Exemplos de Integração
Monitoramento Ambiental
#include <DHT.h>
#define DHT_PIN 2
#define DHT_TYPE DHT22
DHT dht(DHT_PIN, DHT_TYPE);
void sendEnvironmentalData() {
float temperature = dht.readTemperature();
float humidity = dht.readHumidity();
float lightLevel = analogRead(A0) / 10.0;
if (!isnan(temperature) && !isnan(humidity)) {
webPlotterPage.sendPlotData(temperature, humidity, lightLevel);
Serial.print("T: ");
Serial.print(temperature);
Serial.print("°C, H: ");
Serial.print(humidity);
Serial.print("%, Light: ");
Serial.println(lightLevel);
}
}
Feedback de Controle de Motor
void sendMotorData() {
int motorSpeed = analogRead(A0); // Speed potentiometer
int currentDraw = analogRead(A1); // Current sensor
int motorPosition = digitalRead(2); // Position sensor
float speedPercent = (motorSpeed / 1023.0) * 100;
float currentAmps = (currentDraw / 1023.0) * 5.0;
float positionDegrees = motorPosition * 90;
webPlotterPage.sendPlotData(speedPercent, currentAmps, positionDegrees);
}
Visualização de Controlador PID
float setpoint = 50.0;
float kp = 1.0, ki = 0.1, kd = 0.01;
float integral = 0, previousError = 0;
void sendPIDData() {
float input = analogRead(A0) / 10.0;
float error = setpoint - input;
integral += error;
float derivative = error - previousError;
float output = (kp * error) + (ki * integral) + (kd * derivative);
previousError = error;
// Plot setpoint, input, error, and output
webPlotterPage.sendPlotData(setpoint, input, error, output);
}
Otimização de Desempenho
Transmissão Eficiente de Dados
unsigned long lastPlotUpdate = 0;
const unsigned long PLOT_INTERVAL = 100; // Update every 100ms
void efficientDataSending() {
if (millis() - lastPlotUpdate >= PLOT_INTERVAL) {
lastPlotUpdate = millis();
// Only send data at defined intervals
float value1 = analogRead(A0) / 10.0;
float value2 = analogRead(A1) / 10.0;
webPlotterPage.sendPlotData(value1, value2);
}
}
Envio Condicional de Dados
float lastSentValue = 0;
const float CHANGE_THRESHOLD = 5.0;
void sendOnChange() {
float currentValue = analogRead(A0) / 10.0;
// Only send if value changed significantly
if (abs(currentValue - lastSentValue) > CHANGE_THRESHOLD) {
webPlotterPage.sendPlotData(currentValue);
lastSentValue = currentValue;
}
}
Ideias de Projetos
Aplicações Científicas
- Data Logger: Registre temperatura, umidade e pressão ao longo do tempo
- Análise de Vibração: Monitore dados de acelerômetro em sistemas mecânicos
- Monitoramento de pH: Acompanhe a qualidade da água em sistemas de aquaponia
- Eficiência de Painel Solar: Monitore a saída de tensão/corrente em relação à luz solar
Projetos Educacionais
- Experimentos de Física: Visualize o movimento de um pêndulo e oscilações de molas
- Laboratório de Química: Monitore taxas de reação e variações de temperatura
- Estudos de Biologia: Acompanhe sensores de crescimento de plantas e fatores ambientais
- Matemática: Plote funções matemáticas e saídas de algoritmos
Automação Residencial
- Monitoramento de Energia: Acompanhe os padrões de consumo de energia
- Automação de Jardim: Monitore a umidade do solo e os níveis de luz
- Controle de HVAC: Visualize as tendências de temperatura e umidade
- Sistema de Segurança: Plote as atividades do sensor de movimento
Robótica e Controle
- Navegação de Robô: Plote dados de posição e orientação
- Controle de Motor: Monitore velocidade, torque e eficiência
- Fusão de Sensores: Combine leituras de vários sensores
- Planejamento de Trajetória: Visualize algoritmos de movimento do robô
Solução de Problemas
Problemas Comuns
1. Nenhum dado aparece no gráfico
- Verifique o status da conexão WiFi
- Confira a conexão WebSocket no console do navegador
- Garanta que sendPlotData() esteja sendo chamada regularmente
- Verifique o Serial Monitor em busca de mensagens de erro
2. O gráfico aparece instável ou errático
- Implemente a filtragem de dados (média móvel)
- Reduza a frequência de envio de dados
- Verifique ruído no sensor ou problemas de conexão
- Confira a estabilidade da fonte de alimentação
3. Problemas de desempenho no navegador
- Reduza o número máximo de amostras (setMaxSamples())
- Diminua a taxa de transmissão de dados
- Feche outras abas do navegador
- Use a aceleração de hardware do navegador
4. A conexão WebSocket cai
- Verifique a intensidade do sinal WiFi
- Confira as configurações do roteador (firewall, bloqueio de portas)
- Implemente lógica de reconexão em código personalizado
- Monitore o uso de memória do ESP32
Dicas de Depuração
Ative o Registro Detalhado
void debugPlotterData() {
Serial.println("=== Plotter Debug Info ===");
Serial.print("Free RAM: ");
Serial.println(freeMemory());
Serial.print("Connected clients: ");
Serial.println(server.getConnectedClients());
Serial.print("Data rate: ");
Serial.println("Every " + String(DATA_INTERVAL) + "ms");
Serial.println("========================");
}
Geração de Dados de Teste
void generateTestPattern() {
static float phase = 0;
float sine = sin(phase) * 50 + 50;
float cosine = cos(phase) * 30 + 70;
float triangle = (phase / PI) * 25 + 25;
webPlotterPage.sendPlotData(sine, cosine, triangle);
phase += 0.1;
if (phase > 2 * PI) phase = 0;
}
Recursos Avançados
Formatação Personalizada de Dados
void sendFormattedData() {
float temp = 25.5;
float humidity = 60.3;
// Create custom formatted data string
String dataLine = String(temp, 1) + "\t" + String(humidity, 1);
webPlotterPage.sendPlotData(dataLine);
}
Integração com Outros WebApps
void setupMultipleApps() {
// Add multiple web applications
server.addApp(new DIYablesHomePage());
server.addApp(new DIYablesWebDigitalPinsPage());
server.addApp(new DIYablesWebSliderPage());
server.addApp(&webPlotterPage);
server.addApp(new DIYablesNotFoundPage());
// Configure interactions between apps
webSliderPage.onSliderValueFromWeb([](int slider1, int slider2) {
// Use slider values to control what gets plotted
float scaleFactor = slider1 / 255.0;
// ... plotting logic
});
}
Controle em Tempo Real com Plotagem
void controlAndPlot() {
// Read control inputs
int targetSpeed = analogRead(A0);
// Control hardware
analogWrite(9, targetSpeed / 4); // PWM output
// Read feedback
int actualSpeed = analogRead(A1);
int motorCurrent = analogRead(A2);
// Plot target vs actual
webPlotterPage.sendPlotData(
targetSpeed / 4.0, // Target speed
actualSpeed / 4.0, // Actual speed
motorCurrent / 10.0 // Current draw
);
}
ESP32 Web Plotter com Sensor DHT
Abaixo está o código completo para adaptar este web app com um sensor DHT11:
#include <DIYables_ESP32_Platform.h>
#include <DIYablesWebApps.h>
#include <DHT.h>
#define DHT_PIN 21
#define DHT_TYPE DHT11
DHT dht(DHT_PIN, DHT_TYPE);
// WiFi credentials - UPDATE THESE WITH YOUR NETWORK
const char WIFI_SSID[] = "YOUR_WIFI_SSID";
const char WIFI_PASSWORD[] = "YOUR_WIFI_PASSWORD";
// Create WebApp server and page instances
ESP32ServerFactory serverFactory;
DIYablesWebAppServer webAppsServer(serverFactory, 80, 81);
DIYablesHomePage homePage;
DIYablesWebPlotterPage webPlotterPage;
// Simulation variables
unsigned long lastDataTime = 0;
const unsigned long DATA_INTERVAL = 1000; // Send data every 1000ms
float timeCounter = 0;
void setup() {
Serial.begin(9600);
delay(1000);
// TODO: Initialize your hardware pins and sensors here
dht.begin();
Serial.println("DIYables ESP32 WebApp - Web Plotter Example");
// Add home and web plotter pages
webAppsServer.addApp(&homePage);
webAppsServer.addApp(&webPlotterPage);
// Optional: Add 404 page for better user experience
webAppsServer.setNotFoundPage(DIYablesNotFoundPage());
// Configure the plotter
webPlotterPage.setPlotTitle("Real-time Data Plotter");
webPlotterPage.setAxisLabels("Time (s)", "Values");
webPlotterPage.enableAutoScale(true);
webPlotterPage.setMaxSamples(50);
// Start the WebApp server
if (!webAppsServer.begin(WIFI_SSID, WIFI_PASSWORD)) {
while (1) {
Serial.println("Failed to start WebApp server!");
delay(1000);
}
}
// Set up callbacks
webPlotterPage.onPlotterDataRequest([]() {
Serial.println("Web client requested data");
sendSensorData();
});
Serial.println("\nWebPlotter is ready!");
Serial.println("Usage Instructions:");
Serial.println("1. Connect to the WiFi network");
Serial.println("2. Open your web browser");
Serial.println("3. Navigate to the Arduino's IP address");
Serial.println("4. Click on 'Web Plotter' to view real-time data");
Serial.println("\nGenerating simulated sensor data...");
}
void loop() {
// Handle web server and WebSocket connections
webAppsServer.loop();
// Send sensor data at regular intervals
if (millis() - lastDataTime >= DATA_INTERVAL) {
lastDataTime = millis();
sendSensorData();
timeCounter += DATA_INTERVAL / 1000.0; // Convert to seconds
}
delay(10000);
}
void sendSensorData() {
// Generate simulated sensor data
// In a real application, replace these with actual sensor readings
// Simulated temperature sensor (sine wave with noise)
float temperature = 25.0 + 5.0 * sin(timeCounter * 0.5) + random(-100, 100) / 100.0;
// Simulated humidity sensor (cosine wave)
float humidity = 50.0 + 20.0 * cos(timeCounter * 0.3);
// Simulated light sensor (triangle wave)
float light = 512.0 + 300.0 * (2.0 * abs(fmod(timeCounter * 0.2, 2.0) - 1.0) - 1.0);
// Simulated analog pin reading
float analogValue = analogRead(A0);
// Send data using different methods:
// Method 1: Send individual values (uncomment to use)
// webPlotterPage.sendPlotData(temperature);
// Method 2: Send multiple values at once
webPlotterPage.sendPlotData(temperature, humidity, light / 10.0, analogValue / 100.0);
// Method 3: Send array of values (alternative approach)
// float values[] = {temperature, humidity, light / 10.0, analogValue / 100.0};
// webPlotterPage.sendPlotData(values, 4);
// Method 4: Send raw data string (for custom formatting)
// String dataLine = String(temperature, 2) + " " + String(humidity, 1) + " " + String(light / 10.0, 1);
// webPlotterPage.sendPlotData(dataLine);
// Print to Serial Monitor in Serial Plotter compatible format
// Format: Temperature Humidity Light Analog (tab-separated for Serial Plotter)
Serial.print(temperature, 1);
Serial.print("\t");
Serial.print(humidity, 1);
Serial.print("\t");
Serial.print(light / 10.0, 1);
Serial.print("\t");
Serial.println(analogValue / 100.0, 2);
}
void sendEnvironmentalData() {
float temperature = dht.readTemperature();
float humidity = dht.readHumidity();
if (!isnan(temperature) && !isnan(humidity)) {
webPlotterPage.sendPlotData(temperature, humidity);
Serial.print("T: ");
Serial.print(temperature);
Serial.print("°C, H: ");
Serial.println(humidity);
}
}
Abaixo está um tutorial em vídeo passo a passo mostrando como usar um sensor DHT com o app Web Plotter:
Próximos Passos
Depois de dominar o exemplo WebPlotter, explore:
- MultipleWebApps - Combine a plotagem com interfaces de controle
- WebMonitor - Adicione recursos de depuração junto com a plotagem
- Aplicações Personalizadas - Crie as suas próprias ferramentas de plotagem especializadas
- Análise de Dados - Implemente a análise estatística dos dados plotados
Suporte
Para ajuda adicional:
- Consulte a documentação de Referência da API
- Visite os tutoriais DIYables: https://esp32io.com/tutorials/diyables-esp32-webapps
- Fóruns da comunidade ESP32
- Ferramentas de depuração de WebSocket no console do desenvolvedor do navegador