רשת WiFi Arduino (חיישנים ומפעילים) - חיישן הצבע: 4 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:16

כמה פעמים ביישומים שלך יש לך איזה חיישן או איזה מפעיל רחוק ממך? כמה יכול להיות נוח להשתמש רק בהתקן אב אחד ליד המחשב שלך לניהול התקני עבדים שונים המחוברים דרך רשת Wi-Fi?

בפרויקט זה נראה כיצד להגדיר רשת Wi-Fi, המורכבת ממודול אב ועוד מכשירי עבד אחד. כל מכשיר יונע על ידי Arduino Nano ומודול אלחוטי NRF24L01. לבסוף כדי להראות את כדאיות הפרויקט אנו יוצרים רשת פשוטה שבה מודול עבדים יכול לזהות צבע ולהעביר את מודל ה- RGB שלו למודול הראשי.

שלב 1: פרוטוקול התקשורת

הרעיון הבסיסי מאחורי הפרויקט הזה הוא יצירת רשת המורכבת ממודולי חיישן ומודולי מפעיל, המונעים על ידי מודול אב המתקשר עם העבד באמצעות חיבור Wi-Fi.

מודול האב מחובר למחשב באמצעות תקשורת טורית והוא מציע ממשק קטן המאפשר למשתמש לחפש במכשירים המחוברים, להשיג את רשימת הפעולות האפשריות לכל מכשיר ולפעול על פיהם. כך שמודול האב אינו צריך, אפריורי, לדעת כמה וכמה מכשירים מחוברים לרשת אך הוא תמיד מסוגל לסרוק ולמצוא את המכשירים ולקבל מהם מידע כתצורותיהם או המאפיינים שלהם. המשתמש, בכל פעם, יכול להוסיף או להסיר את המודולים מהרשת וזקוק לסריקה חדשה בלבד של הרשת כדי להתחיל לתקשר עם המכשירים החדשים.

בפרויקט זה אנו מציגים דוגמה פשוטה של רשת המורכבת ממודול מאסטר ומשני עבדים, הראשון הוא "מודול לד", או ליתר דיוק מודול פשוט, שיכול להדליק לד (אדום או ירוק), לכבות אלה נוריות או לשלוח מידע על מעמדם למאסטר. השני הוא "מודול צבע חיישן" אשר באמצעות חיישן הצבע (TCS3200) מסוגל לזהות צבע ולהחזיר את דגם ה- RGB שלו אם הוא מקבל פקודה על ידי משתמש (באמצעות כפתור) או בקשה של המאסטר. לסיכום, כל מכשיר המשמש בפרויקט זה מורכב על ידי מודול אלחוטי (NRF24L01) ו- Arduino Nano שמנהל את המודול האלחוטי ושאר הפעולות הפשוטות. בעוד ש"מודול הלד "מכיל שני נוריות נוספות ו"מודול צבע החיישן" מכיל את חיישן הצבעים ולחצן.

שלב 2: מודול האב

המודול החשוב ביותר הוא "מודול המאסטר" כאמור, באמצעות ממשק אינטואיטיבי קטן, הוא מנהל את התקשורת בין מודולי משתמש ועבדים המחוברים לרשת.

החומרה של מודול האב פשוטה והיא מורכבת ממספר רכיבים, בפרט ישנו Arduino Nano שמנהל את התקשורת הטורית עם המחשב וכך עם המשתמש והתקשורת עם שאר המכשירים. האחרון נוצר. על ידי המודול האלחוטי NRF24L01, המחובר ללוח Arduino באמצעות תקשורת SPI. לבסוף ישנם שני נוריות לתת למשתמש משוב ויזואלי לגבי נתונים שנכנסים או יוצאים על ידי המודול.

ללוח האלקטרוניקה של מודול האב יש גודל קטן יחסית, בערך 65x30x25 מ מ, כך שניתן להכניס אותו בקלות לקופסה קטנה. כאן קבצי ה- stl של התיבה (החלק העליון והתחתון).

שלב 3: מודול לד

"מודול לד" מחבר את ה- Arduino Nano את המודול NRF24L01 וארבעה נוריות. מודול ה- Arduino וה- NRF24L01 משמשים לניהול התקשורת עם מודול האב, בעוד שניים מהאורות משמשים למתן משוב חזותי למשתמש על הנתונים הנכנסים והיוצאים ושני הנורות האחרים משמשים לפעולות הרגילות.

המשימה העיקרית של מודול זה היא להראות אם הרשת פועלת, לאפשר למשתמש להפעיל אחת משתי האורות, לכבות אותן או להשיג את הסטטוס הנוכחי שלהן. בפרט מודול זה הוא מעין הוכחת מושג, או ליתר דיוק החלטנו להשתמש בו כדי להראות כיצד ניתן לקיים אינטראקציה עם מפעילים ושימוש בתאורות עם צבעים שונים ניתן לבדוק את פעולתו של מודול הצבעים.

שלב 4: מודול חיישן הצבעים

המודול האחרון קצת יותר מורכב ביחס לשני, למעשה הוא מכיל את אותה החומרה של האחרים (מודול Arduino Nano, NRF24L01 ושני נוריות המשוב החזותיות) וחומרה אחרת לזיהוי הצבע וניהול הסוללה.

כדי לזהות צבע ולהחזיר את דגם ה- RGB שלו, אנו מחליטים להשתמש בחיישן TCS3200, זהו חיישן קטן וזול הנפוץ בדרך כלל ביישומים מסוג זה. הוא מורכב על ידי מערך פוטודיודה וממיר תדר זרם. המערך מכיל 64 פוטודיודות, 16 בעלות מסנן אדום, 16 מסנן ירוק, 16 בעלות מסנן כחול ו -16 האחרונות ברורות ללא מסננים. כל הפוטודיודות מאותו צבע מחוברות במקביל וכל קבוצה ניתנת להפעלה על ידי שני סיכות מיוחדות (S2 ו- S3). ממיר התדרים הנוכחי מחזיר גל מרובע עם מחזור עבודה של 50% ותדר ביחס ישיר לעוצמת האור. ניתן לשנות את תדר הפלט בקנה מידה מלא באחד משלושה ערכים שנקבעו מראש באמצעות שני סיכות כניסת בקרה (S0 ו- S1).

המודול מופעל על ידי סוללת לי-פו קטנה בת שני תאים (7.4V), והיא מנוהלת על ידי ה- Arduino. בפרט אחד משני התא מחובר לכניסה אנלוגית של תא זה, וזה מאפשר ל- Arduino לקרוא את ערך העוצמה של התא. כאשר רמת ההספק של התא יורדת מתחת לערך מסוים, כדי לשמר את הסוללה, הארדואינו מדליק לד, אשר מזהיר את המשתמש לכבות את המכשיר. להפעלה או כיבוי של המכשיר, יש מתג המחבר את הסיכה החיובית של הסוללה לפין הווין של לוח ה- Arduino או למחבר אשר יוכל להשתמש בו על ידי המשתמש לטעינת הסוללה.

באשר למודול האב, למודול צבע החיישן יש גודל קטן (40x85x30) והוא הוכנס בתוך קופסה מודפסת תלת -ממדית.