Arduino WiFi -verkko (anturit ja toimilaitteet) - värianturi: 4 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:02

Kuinka monta kertaa sovelluksissasi on jokin anturi tai toimilaite kaukana sinusta? Kuinka paljon voisi olla mukavaa käyttää vain yhtä päälaitetta tietokoneen lähellä hallitakseen eri orjalaitteita, jotka on yhdistetty Wi-Fi-verkon kautta?

Tässä projektissa näemme kuinka konfiguroidaan Wi-Fi-verkko, joka koostuu master-moduulista ja yhdestä orjalaitteesta. Jokaista laitetta ohjaavat Arduino Nano ja langaton NRF24L01 -moduuli. Lopuksi projektin toteutettavuuden osoittamiseksi teemme yksinkertaisen verkon, jossa orjamoduuli voi havaita värin ja lähettää RGB -mallin isäntämoduulille.

Vaihe 1: Tiedonsiirtoprotokolla

Tämän projektin perusidea on luoda anturimoduuleista ja toimilaitemoduuleista koostuva verkko, jota ohjaa isäntämoduuli, joka kommunikoi orjan kanssa Wi-Fi-yhteyden kautta.

Päämoduuli on kytketty tietokoneeseen sarjaliikenteen kautta ja se tarjoaa pienen käyttöliittymän, jonka avulla käyttäjä voi etsiä kytkettyjä laitteita, saada luettelon mahdollisista toiminnoista kullekin laitteelle ja toimia niiden mukaan. Päämoduulin ei siis tarvitse etukäteen tietää, kuinka monta ja millaisia laitteita on kytketty verkkoon, mutta se pystyy aina skannaamaan ja löytämään laitteet ja vastaanottamaan niistä tietoja niiden kokoonpanoina tai ominaisuuksina. Käyttäjä voi aina lisätä tai poistaa moduuleja verkosta ja tarvitsee vain uuden verkon tarkistuksen aloittaakseen kommunikoinnin uusien laitteiden kanssa.

Tässä projektissa esittelemme yksinkertaisen esimerkin päämoduulin ja kahden orjan muodostamasta verkosta, joista ensimmäinen on "Led -moduuli" tai pikemminkin yksinkertainen moduuli, joka voi kytkeä päälle ledin (punainen tai vihreä), sammuttaa nämä ledit tai lähettää tietoja tilasta päällikölle. Toinen on "Sensor Color Module", joka värisensorin (TCS3200) avulla pystyy havaitsemaan värin ja palauttamaan RGB -mallinsa, jos se vastaanottaa käyttäjän komennon (painikkeen kautta) tai isännän pyynnön Yhteenvetona voidaan todeta, että jokainen tässä projektissa käytetty laite koostuu langattomasta moduulista (NRF24L01) ja Arduino Nano -laitteesta, joka hallinnoi langatonta moduulia ja muita yksinkertaisia toimintoja. "Led -moduuli" sisältää kaksi lisävaloa ja "Anturin värimoduuli" sisältää värianturin ja painikkeen.

Vaihe 2: Päämoduuli

Tärkein moduuli on "päämoduuli", kuten sanottu. Se hallitsee pienen intuitiivisen käyttöliittymän avulla kommunikaatiota verkkoon kytkettyjen käyttäjä- ja orjamoduulien välillä.

Päämoduulin laitteisto on yksinkertainen ja se koostuu harvoista komponenteista, erityisesti Arduino Nano, joka hallinnoi sarjaliikennettä tietokoneen ja siten käyttäjän kanssa sekä tiedonsiirtoa muiden laitteiden kanssa. langattomalla NRF24L01 -moduulilla, joka on liitetty Arduino -korttiin SPI -tiedonsiirron avulla. Lopuksi on kaksi lediä, jotka antavat käyttäjälle visuaalisen palautteen moduulin saapuvista tai lähettämistä tiedoista.

Päämoduulin elektroniikkakortti on suhteellisen pieni, noin 65x30x25 mm, joten se voidaan helposti asettaa pieneen laatikkoon. Tässä laatikon stl -tiedostot (ylä- ja alaosa).

Vaihe 3: Led -moduuli

"LED -moduuli" kiinnittää Arduino Nano NRF24L01 -moduulin ja neljä lediä. Arduinoa ja NRF24L01 -moduulia käytetään hallitsemaan viestintää päämoduulin kanssa, kun taas kahta led -valoa käytetään antamaan käyttäjälle visuaalista palautetta saapuvista ja lähtevistä tiedoista ja kahta muuta lediä käytetään normaalitoimintoihin.

Tämän moduulin tärkein tehtävä on näyttää, toimiiko verkko, jolloin käyttäjä voi kytkeä päälle toisen ledistä, sammuttaa ne tai saada nykyisen tilan. Erityisesti tämä moduuli on eräänlainen todiste konseptista, tai pikemminkin päätimme käyttää sitä näyttääksemme, kuinka on mahdollista olla vuorovaikutuksessa toimilaitteiden kanssa, ja eri väreillä varustettujen ledien avulla voidaan testata värimoduulin toimintaa.

Vaihe 4: Värianturimoduuli

Tämä viimeinen moduuli on hieman monimutkaisempi suhteessa toiseen, itse asiassa se sisältää saman laitteiston kuin muut (Arduino Nano, NRF24L01 -moduuli ja kaksi visuaalista palaute -lediä) ja muu laitteisto värin havaitsemiseksi ja akun hallitsemiseksi.

Värin havaitsemiseksi ja sen RGB -mallin palauttamiseksi päätämme käyttää TCS3200 -anturia, tämä on pieni ja edullinen anturi, jota käytetään yleisesti tällaisissa sovelluksissa. Se koostuu fotodiodiryhmästä ja virtataajuusmuuttajasta. Taulukko sisältää 64 fotodiodia, 16 on punainen suodatin, 16 vihreä suodatin, 16 on sininen suodatin ja viimeiset 16 ovat selkeitä ilman suodattimia. Kaikki samanväriset fotodiodit on kytketty rinnakkain ja kukin ryhmä voidaan aktivoida kahdella erikoisnastalla (S2 ja S3). Virtataajuusmuuttaja palauttaa neliöaallon, jonka toimintajakso on 50% ja taajuus suoraan verrannollinen valon voimakkuuteen. Koko asteikon lähtötaajuus voidaan skaalata yhdellä kolmesta esiasetetusta arvosta kahden ohjaustulon (S0 ja S1) kautta.

Moduuli saa virtansa pienestä, kaksikennoisesta Li-Po-akusta (7,4 V), ja sitä hallinnoi Arduino. Erityisesti toinen kahdesta solusta on kytketty tämän analogiseen tuloon, ja tämän avulla Arduino voi lukea solun tehon arvon. Kun kennon tehotaso laskee alle tietyn arvon, akku säilyy, Arduino kytkee päälle ledin, joka varoittaa käyttäjää sammuttamaan laitteen. Laitteen kytkemiseksi päälle tai pois päältä on kytkin, joka yhdistää akun positiivisen nastan Arduino -levyn Vin -nastaan tai liittimeen, jota käyttäjä voi käyttää akun lataamiseen.

Päämoduulin osalta anturivärimoduuli on kooltaan pieni (40x85x30) ja se asetettiin 3D -tulostetun laatikon sisään.