N Arduino WiFi -netwerk (sensors en aandrywers) - die kleursensor: 4 stappe

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:26

Hoeveel keer in u toepassings het u 'n sensor of 'n aandrywer ver van u af? Hoeveel gemaklik kan dit wees om slegs een hooftoestel naby u rekenaar te gebruik om verskillende slawe-toestelle wat via 'n wi-fi-netwerk gekoppel is, te bestuur?

In hierdie projek sal ons kyk hoe u 'n wi-fi-netwerk kan opstel, saamgestel deur 'n hoofmodule en nog een slawe-toestel. Elke toestel word aangedryf deur 'n Arduino Nano en 'n draadlose module NRF24L01. Ten slotte, om die uitvoerbaarheid van die projek aan te toon, maak ons 'n eenvoudige netwerk waar 'n slaafmodule 'n kleur kan opspoor en sy RGB -model na die hoofmodule kan oordra.

Stap 1: Die kommunikasieprotokol

Die basiese idee agter hierdie projek is die oprigting van 'n netwerk wat bestaan uit sensormodules en aktuatormodules, aangedryf deur 'n hoofmodule wat met die slaaf kommunikeer via 'n wi-fi-verbinding.

Die hoofmodule is via 'n seriële kommunikasie aan die rekenaar gekoppel en bied 'n klein koppelvlak waarmee die gebruiker die gekoppelde toestelle kan soek, 'n lys met moontlike bewerkings vir elke toestel kan kry en daarop kan reageer. Die hoofmodule hoef dus nie a priori te weet hoeveel en watter soort toestelle aan die netwerk gekoppel is nie, maar dit is altyd in staat om die toestelle te skandeer en te vind en inligting daaroor te ontvang as hul konfigurasies of hul eienskappe. Die gebruiker kan elke keer die modules uit die netwerk voeg of verwyder en benodig slegs 'n nuwe skandering van die netwerk om met die nuwe toestelle te begin kommunikeer.

In hierdie projek wys ons 'n eenvoudige voorbeeld van 'n netwerk wat bestaan uit 'n hoofmodule en deur twee slawe; die eerste een is 'n "Led Module", of liewer 'n eenvoudige module, wat 'n LED (rooi of groen) kan aanskakel, afskakel hierdie leds of stuur inligting oor hul status aan die meester. Die tweede een is 'n "Sensorkleurmodule", wat met behulp van die kleursensor (TCS3200) 'n kleur kan opspoor en sy RGB -model kan teruggee as dit 'n opdrag van 'n gebruiker (deur 'n knoppie) of 'n versoek van die meester ontvang Elke toestel wat in hierdie projek gebruik word, word saamgevat deur 'n draadlose module (NRF24L01) en 'n Arduino Nano wat die draadlose module en die ander eenvoudige operasies bestuur. Terwyl die 'Led Module' twee ekstra LED's bevat en die 'Sensor Color Module' die kleursensor en 'n knoppie bevat.

Stap 2: Die meestermodule

Die belangrikste module is die 'Hoofmodule', soos gesê, met 'n klein intuïtiewe koppelvlak, bestuur dit die kommunikasie tussen gebruikers- en slaafmodules wat aan die netwerk gekoppel is.

Die hardeware van die hoofmodule is eenvoudig en bestaan uit 'n paar komponente, veral 'n Arduino Nano wat die seriële kommunikasie met die rekenaar en met die gebruiker bestuur, en die kommunikasie met die ander toestelle. deur die draadlose NRF24L01 -module, wat via 'n SPI -kommunikasie aan die Arduino -bord gekoppel is. Uiteindelik is daar twee LED's om 'n visuele terugvoer aan die gebruiker te gee oor die inkomende of uitkomende data deur die module.

Die elektroniese bord van die hoofmodule het 'n relatief klein grootte, ongeveer 65x30x25 mm, sodat dit maklik in 'n klein boks kan word. Hier is die stl -lêers van die boks (boonste en onderste gedeelte).

Stap 3: Die Led -module

Die "led -module" bevat die Arduino Nano, die NRF24L01 -module en vier LED's. Die Arduino- en die NRF24L01 -module word gebruik om die kommunikasie met die hoofmodule te bestuur, terwyl twee van die LED's gebruik word om 'n visuele terugvoer oor die inkomende en uitgaande data aan die gebruiker te gee, en die ander twee LED's word gebruik vir die normale werking.

Die belangrikste taak van hierdie module is om aan te toon of die netwerk werk, sodat die gebruiker een van die twee LED's kan aanskakel, dit kan afskakel of hul huidige status kan kry. Hierdie module is veral 'n bewys van die konsep, of liewer, ons het besluit om dit te gebruik om aan te toon hoe dit moontlik is om met aktuators om te gaan en deur LED's met verskillende kleure te gebruik, is dit moontlik om die werking van die kleurmodule te toets.

Stap 4: Die kleursensormodule

Hierdie laaste module is 'n bietjie ingewikkelder ten opsigte van die ander; dit bevat eintlik dieselfde hardeware as die ander (Arduino Nano, NRF24L01 -module en die twee visuele terugvoer -LED's) en ander hardeware om die kleur op te spoor en die battery te bestuur.

Om 'n kleur op te spoor en sy RGB -model terug te gee, besluit ons om die TCS3200 -sensor te gebruik; dit is 'n klein en goedkoop sensor wat algemeen in hierdie soort toepassings gebruik word. Dit bestaan uit 'n fotodiode-skikking en 'n stroomfrekwensie-omskakelaar. Die skikking bevat 64 fotodiodes, 16 het rooi filter, 16 groen filter, 16 het die blou filter en die laaste 16 is duidelik sonder filters. Alle fotodiodes van dieselfde kleur is parallel gekoppel en elke groep kan deur twee spesiale penne (S2 en S3) geaktiveer word. Die stroomfrekwensie-omskakelaar gee 'n vierkantgolf met 'n werksiklus van 50% en frekwensie direk eweredig aan ligintensiteit. Die volskaalse uitsetfrekwensie kan met een van drie vooraf ingestelde waardes via twee bedieningsingangpenne (S0 en S1) afgeskaal word.

Die module word aangedryf deur 'n klein tweesellige Li-Po-battery (7,4V), en dit word bestuur deur die Arduino. In die besonder is een van die twee sel gekoppel aan 'n analoog ingang van hierdie een, en dit stel die Arduino in staat om die waarde van die krag van die sel te lees. As die kragvlak van die sel onder 'n sekere waarde val, skakel die Arduino 'n LED in om die battery te bewaar, wat die gebruiker waarsku om die toestel af te skakel. Om die toestel aan of uit te skakel, is daar 'n skakelaar wat die positiewe pen van die battery verbind met die Vin -pen van die Arduino -bord of met 'n aansluiting wat die gebruiker dan kan gebruik om die battery te laai.

Wat die hoofmodule betref, het die sensorkleurmodule 'n klein grootte (40x85x30) en is dit in 'n 3D -gedrukte boks geplaas.