Egy Arduino WiFi hálózat (érzékelők és működtetők) - a színérzékelő: 4 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:42

Hányszor van az alkalmazásokban néhány érzékelő vagy hajtómű távol tőled? Mennyire lehet kényelmes, ha egyetlen mester eszközt használ a számítógép közelében a wifi-hálózaton keresztül csatlakoztatott különböző slave-eszközök kezelésére?

Ebben a projektben látni fogjuk, hogyan konfigurálható egy mestermodulból és egy vagy több szolga eszközből álló wi-fi hálózat. Minden eszközt egy Arduino Nano és egy NRF24L01 vezeték nélküli modul hajt meg. Végül, hogy bemutassuk a projekt megvalósíthatóságát, létrehozunk egy egyszerű hálózatot, ahol a slave modul képes érzékelni egy színt és továbbítani az RGB modelljét a master modulnak.

1. lépés: A kommunikációs protokoll

A projekt alapgondolata egy érzékelő modulokból és működtető modulokból álló hálózat létrehozása, amelyet egy mester modul hajt, amely Wi-Fi kapcsolaton keresztül kommunikál a slave-vel.

A mester modul soros kommunikáción keresztül csatlakozik a számítógéphez, és egy kis felületet kínál, amely lehetővé teszi a felhasználó számára a csatlakoztatott eszközök keresését, az egyes eszközök lehetséges műveleteinek listájának megszerzését és azok végrehajtását. Tehát a mester modulnak eleve nem kell tudnia, hogy hány és milyen eszköz csatlakozik a hálózathoz, de mindig képes beolvasni és megtalálni az eszközöket, és információt kapni tőlük konfigurációként vagy jellemzőként. A felhasználó bármikor hozzáadhatja vagy eltávolíthatja a modulokat a hálózatból, és csak a hálózat új vizsgálatára van szüksége ahhoz, hogy kommunikálni tudjon az új eszközökkel.

Ebben a projektben egy egyszerű példát mutatunk be a hálózatra, amelyet egy master modul és két slave alkot, az első egy "Led Module", vagy inkább egy egyszerű modul, amely be tud kapcsolni egy ledet (piros vagy zöld), ezeket a LED -eket, vagy információt küld az állapotukról a mesternek. A második egy "Szenzor színmodul", amely a színérzékelő (TCS3200) segítségével képes érzékelni egy színt és visszaadni az RGB modelljét, ha a felhasználó parancsot kap (gombon keresztül) vagy a mester kérését Összefoglalva, a projektben használt minden eszköz egy vezeték nélküli modulból (NRF24L01) és egy Arduino Nano -ból áll, amely kezeli a vezeték nélküli modult és a többi egyszerű műveletet. Míg a "Led Module" két további LED -et tartalmaz, az "Sensor Color Module" pedig a színérzékelőt és egy gombot.

2. lépés: A mester modul

A legfontosabb modul a "Master Module", ahogy említettük, egy kis intuitív interfész segítségével kezeli a kommunikációt a hálózatra csatlakoztatott felhasználói és slave modulok között.

A mestermodul hardvere egyszerű, és kevés összetevőből áll, különösen egy Arduino Nano, amely kezeli a soros kommunikációt a számítógéppel és így a felhasználóval, valamint a kommunikációt a többi eszközzel. Ez az utolsó jön létre az NRF24L01 vezeték nélküli modul segítségével, amely SPI kommunikáció segítségével csatlakozik az Arduino kártyához. Végezetül két led látható, amelyek vizuális visszajelzést adnak a felhasználónak a modul által bejövő vagy kimenő adatokról.

A mestermodul elektronikai táblája viszonylag kicsi, körülbelül 65x30x25 mm méretű, így könnyen behelyezhető egy kis dobozba. Itt vannak a doboz stl fájljai (felső és alsó rész).

3. lépés: A LED -modul

A "led modul" az Arduino Nano, az NRF24L01 modult és négy LED -et rögzíti. Az Arduino és az NRF24L01 modul a mestermodullal folytatott kommunikáció kezelésére szolgál, míg a két led vizuális visszajelzést ad a felhasználónak a bejövő és kimenő adatokról, a másik két LED pedig a normál működéshez.

Ennek a modulnak a fő feladata annak bemutatása, hogy a hálózat működik -e, lehetővé téve a felhasználó számára a két LED egyikének bekapcsolását, kikapcsolását vagy aktuális állapotának megállapítását. Különösen ez a modul a koncepció egyfajta bizonyítéka, vagy inkább úgy döntöttünk, hogy ennek segítségével mutatjuk be, hogyan lehetséges a működtetőkkel való interakció, és különböző színű LED -ek használatával tesztelhető a színmodul működése.

4. lépés: A színérzékelő modul

Ez az utolsó modul egy kicsit bonyolultabb a másikhoz képest, sőt, ugyanazt a hardvert tartalmazza, mint a többi (Arduino Nano, NRF24L01 modul és a két vizuális visszajelző LED), valamint egyéb hardvert a szín észlelésére és az akkumulátor kezelésére.

A szín észleléséhez és az RGB modell visszajuttatásához úgy döntünk, hogy a TCS3200 érzékelőt használjuk, ez egy kicsi és olcsó érzékelő, amelyet általában ilyen alkalmazásokban használnak. Ez egy fotodióda tömbből és egy áramfrekvencia-átalakítóból áll. A tömb 64 fotodiódát tartalmaz, 16 piros szűrővel, 16 zöld szűrővel, 16 kék szűrővel és az utolsó 16 tiszta szűrő nélkül. Minden azonos színű fotodióda párhuzamosan van csatlakoztatva, és minden csoport aktiválható két speciális tűvel (S2 és S3). Az áramfrekvencia-átalakító egy négyzethullámot ad vissza, amelynek 50% -os működési ciklusa és a fényintenzitással közvetlenül arányos frekvencia. A teljes skála kimeneti frekvenciája a három előre beállított érték egyikével skálázható két vezérlőbemeneti tüskén (S0 és S1) keresztül.

A modult egy kicsi, kétcellás Li-Po akkumulátor (7,4 V) táplálja, és az Arduino kezeli. Különösen a két cella egyike kapcsolódik ennek analóg bemenetéhez, és ez lehetővé teszi az Arduino számára, hogy le tudja olvasni a cella teljesítményének értékét. Amikor a cella teljesítményszintje egy bizonyos érték alá csökken, az akkumulátor megőrzése érdekében az Arduino bekapcsol egy LED -et, amely figyelmezteti a felhasználót, hogy kapcsolja ki a készüléket. Az eszköz be- vagy kikapcsolásához van egy kapcsoló, amely az akkumulátor pozitív érintkezőjét az Arduino kártya Vin érintkezőjéhez vagy egy csatlakozóhoz köti, amelyet a felhasználó használhat az akkumulátor töltésére.

Ami a fő modult illeti, az érzékelő színmodulja kicsi (40x85x30), és egy 3D nyomtatott dobozba került.