Isang Arduino WiFi Network (Mga Sensor at Actuator) - ang Sensor ng Kulay: 4 na Hakbang

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:14

Ilang beses sa iyong mga application mayroon kang ilang sensor o ilang actuator na malayo sa iyo? Gaano karaming magiging komportable ang paggamit ng isang master device na malapit sa iyong computer upang pamahalaan ang iba't ibang mga aparato ng alipin na konektado sa pamamagitan ng isang wi-fi network?

Sa proyektong ito makikita natin kung paano i-configure ang isang wi-fi network, na binubuo ng isang master module at isa o higit pang mga aparato ng alipin. Ang bawat aparato ay itutulak ng isang Arduino Nano at isang NRF24L01 wireless module. Panghuli upang maipakita ang pagiging posible ng proyekto gumawa kami ng isang simpleng network kung saan ang isang module ng alipin ay maaaring makakita ng isang kulay at maipadala ang RGB na modelo nito sa master module.

Hakbang 1: Ang Communication Protocol

Ang pangunahing ideya sa likod ng proyektong ito ay ang paglikha ng isang network na binubuo ng mga module ng sensor at mga module ng actuator, na hinihimok ng isang master module na nakikipag-usap sa alipin sa pamamagitan ng koneksyon sa wi-fi.

Ang master module ay konektado sa computer sa pamamagitan ng isang serial na komunikasyon at nag-aalok ito ng isang maliit na interface na nagbibigay-daan sa gumagamit na maghanap sa mga aparato na konektado, upang makuha ang listahan ng mga posibleng operasyon para sa bawat aparato at kumilos sa mga ito. Kaya't ang master module ay hindi kailangan, isang priori, upang malaman, kung gaano karami at anong uri ng mga aparato ang nakakonekta sa network ngunit palaging ito ay maaaring mag-scan at hanapin ang mga aparato at makatanggap ng mga impormasyong mula sa kanila bilang kanilang mga pagsasaayos o kanilang mga katangian. Ang gumagamit, sa bawat oras, ay maaaring magdagdag o mag-alis ng mga module mula sa network at kailangan lamang ng isang bagong pag-scan ng network upang magsimulang makipag-usap sa mga bagong aparato.

Sa proyektong ito ipinakita namin ang isang simpleng halimbawa ng network na binubuo ng isang master module at ng dalawang alipin, ang una ay isang "Led Module", o sa halip isang simpleng module, na maaaring lumipat sa isang led (pula o berde), patayin ang mga leds o magpadala ng impormasyon tungkol sa kanilang katayuan sa master. Ang pangalawa ay isang "Sensor Color Module" na, gamit ang color sensor (TCS3200), ay makakakita ng isang kulay at ibabalik ang modelo ng RGB nito kung makakatanggap ito ng isang utos ng isang gumagamit (sa pamamagitan ng isang pindutan) o isang kahilingan ng master Modulasyon, ang bawat aparato na ginagamit sa proyektong ito ay binubuo ng isang wireless module (NRF24L01) at isang Arduino Nano na namamahala sa wireless module at iba pang mga simpleng operasyon. Habang ang "Led Module" ay naglalaman ng dalawang karagdagang mga leds at ang "Sensor Color Module" ay naglalaman ng color sensor at isang pindutan.

Hakbang 2: Ang Master Modyul

Ang pinakamahalagang module ay ang "Master Module" tulad ng sinabi, gamit ang isang maliit na interface ng intuitive, pinamamahalaan nito ang komunikasyon sa pagitan ng mga module ng gumagamit at alipin na konektado sa network.

Ang hardware ng master module ay simple at ito ay binubuo ng ilang mga bahagi, sa partikular mayroong isang Arduino Nano na namamahala sa serial na komunikasyon sa computer at sa gayon sa gumagamit, at sa komunikasyon sa iba pang mga aparato. Ang huling ito ay nilikha sa pamamagitan ng NRF24L01 wireless module, na konektado sa Arduino board gamit ang isang komunikasyon sa SPI. Sa wakas mayroong dalawang mga leds upang ibigay sa gumagamit ng isang visual na feedback tungkol sa data na papasok o paparating ng module.

Ang board ng electronics ng master module ay may isang maliit na sukat, tungkol sa 65x30x25 mm, kaya maaari itong, madali, ipinasok sa isang maliit na kahon. Narito ang mga stl file ng kahon (itaas at ibabang bahagi).

Hakbang 3: Ang Modyul na Pinangunahan

Ang "led module" ay nai-mount ang Arduino Nano ang NRF24L01 module at apat na leds. Ang Arduino at ang module na NRF24L01 ay ginagamit upang pamahalaan ang komunikasyon sa master module, habang ang dalawa sa mga leds ay ginagamit upang ibigay sa gumagamit ang isang visual na feedback tungkol sa papasok at paparating na data at ang iba pang dalawang leds ay ginagamit para sa normal na operasyon.

Ang pangunahing gawain ng modyul na ito ay upang ipakita kung gumagana ang network, pinapayagan ang gumagamit na buksan ang isa sa dalawang leds, patayin ang mga ito o makuha ang kanilang kasalukuyang katayuan. Sa partikular ang modyul na ito ay isang uri ng patunay ng konsepto, o sa halip ay nagpasya kaming gamitin ito upang maipakita kung paano posible na makipag-ugnay sa mga actuator at paggamit ng mga leds na may iba't ibang kulay posible na subukan ang pagpapatakbo ng module ng kulay.

Hakbang 4: Ang Modyul ng Sensor ng Kulay

Ang huling module na ito ay medyo mas kumplikado na may paggalang sa iba pa, sa katunayan, naglalaman ito ng parehong hardware ng iba (Arduino Nano, NRF24L01 module at ang dalawang visual feedback leds) at iba pang hardware upang makita ang kulay at pamahalaan ang baterya.

Upang makita ang isang kulay at ibalik ang modelo ng RGB nito, nagpasya kaming gamitin ang sensor ng TCS3200, ito ay isang maliit at murang gastos na sensor na karaniwang ginagamit sa ganitong uri ng mga application. Ito ay binubuo ng isang photodiode array at isang kasalukuyang-frequency converter. Naglalaman ang array ng 64 photodiodes, 16 ay may pulang filter, 16 berdeng filter, 16 ang may asul na filter at ang huling 16 ay malinaw na walang mga filter. Ang lahat ng mga photodiode ng parehong kulay ay konektado sa kahanay at ang bawat pangkat ay maaaring buhayin ng dalawang espesyal na mga pin (S2 at S3). Ang kasalukuyang-frequency converter ay nagbabalik ng isang square wave na may duty cycle na 50% at dalas na direktang proporsyonal sa light intensity. Ang dalas ng dalas ng output ng buong scale ay maaaring ma-scale sa pamamagitan ng isa sa tatlong mga preset na halaga sa pamamagitan ng dalawang control input pin (S0 at S1).

Ang module ay pinalakas ng isang maliit, dalawang cell Li-Po na baterya (7.4V), at pinamamahalaan ito ng Arduino. Sa partikular ang isa sa dalawang cell ay konektado sa isang analog input ng isang ito, at pinapayagan nitong mabasa ng Arduino ang halaga ng lakas ng cell. Kapag ang antas ng lakas ng cell ay nahuhulog sa ibaba ng isang tiyak na halaga, upang mapanatili ang baterya, ang Arduino ay lumilipat sa isang led, na nagbabala sa gumagamit na patayin ang aparato. Upang i-on o i-off ang aparato, mayroong isang switch na kumokonekta sa positibong pin ng baterya sa Vin pin ng Arduino board o sa isang konektor na maaaring magamit ng gumagamit upang singilin ang baterya.

Tulad ng para sa master module, ang module ng kulay ng sensor ay may maliit na sukat (40x85x30) at ipinasok ito sa loob ng isang naka-print na kahon na 3D.