WiFi síť Arduino (senzory a akční členy) - senzor barvy: 4 kroky

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:22

Kolikrát ve vašich aplikacích máte daleko od sebe nějaký senzor nebo nějaký pohon? Jak moc by mohlo být pohodlné používat pouze jedno hlavní zařízení poblíž počítače ke správě různých podřízených zařízení připojených přes wi-fi síť?

V tomto projektu uvidíme, jak konfigurovat wi-fi síť složenou z hlavního modulu a jednoho nebo více podřízených zařízení. Každé zařízení bude poháněno Arduino Nano a bezdrátovým modulem NRF24L01. Nakonec, abychom ukázali proveditelnost projektu, vytvoříme jednoduchou síť, kde podřízený modul dokáže detekovat barvu a odeslat svůj model RGB do hlavního modulu.

Krok 1: Komunikační protokol

Základní myšlenkou tohoto projektu je vytvoření sítě složené ze senzorových modulů a akčních modulů poháněných hlavním modulem, který komunikuje s podřízeným prostřednictvím wi-fi připojení.

Hlavní modul je připojen k počítači prostřednictvím sériové komunikace a nabízí malé rozhraní, které uživateli umožňuje vyhledávat připojená zařízení, získat seznam možných operací pro každé zařízení a jednat podle nich. Hlavní modul tedy nemusí a priori vědět, kolik a jaký druh zařízení je připojeno k síti, ale vždy je schopen zařízení skenovat a vyhledávat a přijímat od nich informace jako jejich konfigurace nebo charakteristiky. Uživatel může kdykoli přidat nebo odebrat moduly ze sítě a ke komunikaci s novými zařízeními potřebuje pouze nové skenování sítě.

V tomto projektu ukazujeme jednoduchý příklad sítě složené z hlavního modulu a dvou podřízených, první je „LED modul“, nebo spíše jednoduchý modul, který může zapnout LED (červenou nebo zelenou), vypnout tyto LED diody nebo odeslat informaci o jejich stavu do masteru. Druhým je „senzorový barevný modul“, který pomocí barevného senzoru (TCS3200) dokáže detekovat barvu a vrátit její model RGB, pokud obdrží příkaz od uživatele (pomocí tlačítka) nebo požadavek od předlohy Shrnuto, každé zařízení použité v tomto projektu je složeno z bezdrátového modulu (NRF24L01) a Arduino Nano, které spravuje bezdrátový modul a další jednoduché operace. Zatímco „LED modul“obsahuje dvě další LED a „Modul senzoru barvy“obsahuje barevný senzor a tlačítko.

Krok 2: Hlavní modul

Nejdůležitějším modulem je „hlavní modul“, jak bylo řečeno, pomocí malého intuitivního rozhraní spravuje komunikaci mezi uživatelskými a podřízenými moduly připojenými k síti.

Hardware hlavního modulu je jednoduchý a skládá se z několika komponent, zejména Arduino Nano, které spravuje sériovou komunikaci s počítačem a tak s uživatelem a komunikaci s ostatními zařízeními. Toto poslední je vytvořeno bezdrátovým modulem NRF24L01, který je připojen k desce Arduino pomocí komunikace SPI. Nakonec existují dvě LED diody, které uživateli poskytují vizuální zpětnou vazbu o příchozích nebo odchozích datech modulu.

Elektronická deska hlavního modulu má relativně malé rozměry, přibližně 65 x 30 x 25 mm, takže ji lze snadno vložit do malé krabice. Zde jsou stl soubory pole (horní a dolní část).

Krok 3: LED modul

„LED modul“montuje Arduino Nano modul NRF24L01 a čtyři LED diody. Modul Arduino a NRF24L01 se používají ke správě komunikace s hlavním modulem, zatímco dvě diody LED slouží k poskytnutí vizuální zpětné vazby uživateli o příchozích a odchozích datech a další dvě diody slouží k běžnému provozu.

Hlavním úkolem tohoto modulu je ukázat, zda síť funguje, což uživateli umožňuje zapnout jednu ze dvou LED, vypnout je nebo získat jejich aktuální stav. Zejména je tento modul jakýmsi důkazem konceptu, nebo jsme se ho rozhodli použít k ukázání toho, jak je možné komunikovat s akčními členy a pomocí LED s jinou barvou je možné testovat činnost barevného modulu.

Krok 4: Modul senzoru barev

Tento poslední modul je s ohledem na ostatní trochu složitější, ve skutečnosti obsahuje stejný hardware jako ostatní (modul Arduino Nano, modul NRF24L01 a dvě diody vizuální zpětné vazby) a další hardware pro detekci barev a správu baterie.

Abychom detekovali barvu a vrátili její model RGB, rozhodli jsme se použít snímač TCS3200, což je malý a levný snímač běžně používaný v tomto druhu aplikací. Skládá se z pole fotodiod a měniče proudu a frekvence. Pole obsahuje 64 fotodiod, 16 má červený filtr, 16 zelených filtrů, 16 má modrý filtr a posledních 16 je čistých bez filtrů. Všechny fotodiody stejné barvy jsou zapojeny paralelně a každou skupinu lze aktivovat dvěma speciálními piny (S2 a S3). Převodník proudové frekvence vrací čtvercovou vlnu s pracovním cyklem 50% a frekvencí přímo úměrnou intenzitě světla. Výstupní frekvenci v plném rozsahu lze škálovat o jednu ze tří přednastavených hodnot pomocí dvou vstupních pinů ovládání (S0 a S1).

Modul je napájen malou dvoučlánkovou baterií Li-Po (7,4 V) a spravuje ji Arduino. Zejména jeden ze dvou článků je připojen k analogovému vstupu tohoto, a to umožňuje Arduinu číst hodnotu výkonu článku. Když úroveň výkonu článku klesne pod určitou hodnotu, aby se zachovala baterie, Arduino zapne LED, která uživatele varuje, aby zařízení vypnul. Chcete -li zařízení zapnout nebo vypnout, existuje přepínač, který spojuje kladný kolík baterie s pinem Vin desky Arduino nebo s konektorem, který pak může uživatel použít k nabíjení baterie.

Pokud jde o hlavní modul, modul barevného senzoru má malé rozměry (40x85x30) a byl vložen do 3D tištěného boxu.