Et Arduino WiFi -netværk (sensorer og aktuatorer) - Farvesensoren: 4 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:28

Hvor mange gange i dine applikationer har du en sensor eller en aktuator langt fra dig? Hvor meget kan være behageligt at bruge kun en master-enhed i nærheden af din computer til at styre forskellige slaveenheder, der er tilsluttet via et wi-fi-netværk?

I dette projekt vil vi se, hvordan du konfigurerer et wi-fi-netværk, sammensat af et master-modul og en o flere slaveenheder. Hver enhed drives af en Arduino Nano og et NRF24L01 trådløst modul. Endelig for at vise projektets gennemførlighed laver vi et simpelt netværk, hvor et slave -modul kan registrere en farve og overføre sin RGB -model til master -modulet.

Trin 1: Kommunikationsprotokollen

Grundidéen bag dette projekt er oprettelsen af et netværk sammensat af sensormoduler og aktuatormoduler, drevet af et master-modul, der kommunikerer med slaven via en wi-fi-forbindelse.

Master -modulet er forbundet til computeren via en seriel kommunikation, og det tilbyder en lille grænseflade, som gør det muligt for brugeren at søge i de tilsluttede enheder, få en liste over mulige operationer for hver enhed og handle på dem. Så master -modulet behøver ikke på forhånd at vide, hvor mange og hvilken slags enheder der er forbundet til netværket, men det er altid i stand til at scanne og finde enhederne og modtage informationer fra dem som deres konfigurationer eller deres egenskaber. Brugeren kan til enhver tid tilføje eller fjerne modulerne fra netværket og behøver kun en ny scanning af netværket for at begynde at kommunikere med de nye enheder.

I dette projekt viser vi et enkelt eksempel på netværk sammensat af et master -modul og af to slaver, den første er et "Led Module", eller rettere et simpelt modul, som kan tænde en LED (rød eller grøn), slukke disse lysdioder eller sende oplysninger om deres status til skibsføreren. Den anden er et "Sensor Color Module", der ved hjælp af farvesensoren (TCS3200) er i stand til at registrere en farve og returnere sin RGB -model, hvis den modtager en kommando af en bruger (via en knap) eller en anmodning fra masteren Sammenfattende består hver enhed, der bruges i dette projekt, af et trådløst modul (NRF24L01) og en Arduino Nano, der styrer det trådløse modul og de andre enkle operationer. Mens "Led -modulet" indeholder to ekstra lysdioder, og "Sensor -farvemodulet" indeholder farvesensoren og en knap.

Trin 2: Master -modulet

Det vigtigste modul er "Master Module" som sagt, ved hjælp af en lille intuitiv grænseflade styrer den kommunikationen mellem bruger- og slave -moduler, der er forbundet til netværket.

Mastermodulets hardware er enkel, og den består af få komponenter, især er der en Arduino Nano, der administrerer den serielle kommunikation med computeren og så med brugeren, og kommunikationen med de andre enheder. Denne sidste er oprettet af det trådløse modul NRF24L01, som er forbundet til Arduino -kortet ved hjælp af en SPI -kommunikation. Endelig er der to lysdioder til at give brugeren en visuel feedback om data, der kommer ind eller ud af modulet.

Elektronikkortet på master -modulet har en relativt lille størrelse, cirka 65x30x25 mm, så det let kan indsættes i en lille æske. Her er boksens stl -filer (øverste og nederste del).

Trin 3: Led -modulet

"LED -modulet" monterer Arduino Nano NRF24L01 -modulet og fire lysdioder. Arduino og NRF24L01 modulet bruges til at styre kommunikationen med master modulet, mens to af lysdioderne bruges til at give brugeren en visuel feedback om de indgående og udgående data, og de to andre lysdioder bruges til de normale operationer.

Hovedopgaven for dette modul er at vise, om netværket fungerer, så brugeren kan tænde en af de to lysdioder, slukke dem eller få deres nuværende status. Især dette modul er et slags bevis på koncept, eller rettere besluttet vi at bruge det til at vise, hvordan det er muligt at interagere med aktuatorer og ved hjælp af lysdioder med forskellige farver er det muligt at teste funktionen af farvemodulet.

Trin 4: Farvesensormodulet

Dette sidste modul er lidt mere komplekst med hensyn til det andet, det indeholder faktisk den samme hardware som de andre (Arduino Nano, NRF24L01 modul og de to visuelle feedback -leds) og anden hardware til at registrere farven og styre batteriet.

For at opdage en farve og returnere sin RGB -model, beslutter vi os for at bruge TCS3200 -sensoren, dette er en lille og billig sensor, der almindeligvis bruges i denne form for applikationer. Det er sammensat af en fotodioderække og en strømfrekvensomformer. Arrayen indeholder 64 fotodioder, 16 har rødt filter, 16 grønt filter, 16 har det blå filter og de sidste 16 er klare uden filtre. Alle fotodioder af samme farve er forbundet parallelt, og hver gruppe kan aktiveres af to specielle ben (S2 og S3). Strømfrekvensomformeren returnerer en firkantbølge med en driftscyklus på 50% og frekvens direkte proportional med lysintensiteten. Udgangsfrekvensen i fuld skala kan skaleres med en af tre forudindstillede værdier via to kontrolindgangsstifter (S0 og S1).

Modulet drives af et lille tocellet Li-Po-batteri (7,4V), og det styres af Arduino. Især en af de to celler er forbundet til en analog indgang af denne, og dette gør det muligt for Arduino at aflæse værdien af cellens effekt. Når cellens effektniveau falder under en bestemt værdi, for at bevare batteriet, tænder Arduino en lysdiode, som advarer brugeren om at slukke for enheden. For at tænde eller slukke enheden er der en kontakt, der forbinder batteriets positive pin til Vin -pin på Arduino -kortet eller til et stik, som derefter kan bruges af brugeren til at oplade batteriet.

Hvad angår master -modulet, har sensorens farvemodul lille størrelse (40x85x30), og det blev indsat i en 3D -trykt boks.