Rangkaian WiFi Arduino (Sensor dan Penggerak) - Sensor Warna: 4 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:10

Berapa kali dalam aplikasi anda ada sensor atau penggerak yang jauh dari anda? Berapa banyak yang boleh digunakan dengan selesa hanya dengan satu peranti induk di dekat komputer anda untuk menguruskan pelbagai peranti hamba yang disambungkan melalui rangkaian wi-fi?

Dalam projek ini kita akan melihat bagaimana mengkonfigurasi rangkaian wi-fi, yang disusun oleh modul induk dan satu lagi peranti hamba. Setiap peranti akan dipacu oleh Arduino Nano dan modul tanpa wayar NRF24L01. Akhirnya untuk menunjukkan kelayakan projek tersebut, kami membuat rangkaian mudah di mana modul hamba dapat mengesan warna dan menghantar model RGB-nya ke modul induk.

Langkah 1: Protokol Komunikasi

Idea asas di sebalik projek ini adalah penciptaan rangkaian yang disusun oleh modul sensor dan modul penggerak, didorong oleh modul induk yang berkomunikasi dengan hamba melalui sambungan wi-fi.

Modul induk disambungkan ke komputer melalui komunikasi bersiri dan ia menawarkan antara muka kecil yang membolehkan pengguna mencari peranti yang disambungkan, untuk mendapatkan senarai kemungkinan operasi untuk setiap peranti dan bertindak di atasnya. Oleh itu, modul induk tidak perlu, apriori, untuk mengetahui, berapa banyak dan jenis peranti yang disambungkan ke rangkaian tetapi selalu dapat mengimbas dan mencari peranti dan menerima maklumat daripada mereka sebagai konfigurasi atau ciri mereka. Pengguna, setiap saat, dapat menambahkan atau menghapus modul dari rangkaian dan hanya memerlukan imbasan baru rangkaian untuk mula berkomunikasi dengan peranti baru.

Dalam projek ini kami menunjukkan contoh ringkas rangkaian yang disusun oleh modul induk dan oleh dua hamba, yang pertama adalah "Modul Led", atau lebih tepatnya modul sederhana, yang dapat menghidupkan lampu led (merah atau hijau), mematikan petunjuk ini atau menghantar maklumat mengenai status mereka kepada tuan. Yang kedua adalah "Sensor Color Module" yang, dengan menggunakan sensor warna (TCS3200), dapat mengesan warna dan mengembalikan model RGB-nya jika ia menerima perintah oleh pengguna (melalui butang) atau permintaan oleh master Ringkasnya, setiap peranti yang digunakan dalam projek ini disusun oleh modul tanpa wayar (NRF24L01) dan Arduino Nano yang menguruskan modul tanpa wayar dan operasi mudah yang lain. Sementara "Modul Led" mengandungi dua led tambahan dan "Modul Warna Sensor" mengandungi sensor warna dan butang.

Langkah 2: Modul Master

Modul yang paling penting adalah "Modul Master" seperti yang dikatakan, menggunakan antara muka intuitif kecil, ia menguruskan komunikasi antara pengguna dan modul hamba yang disambungkan ke rangkaian.

Perkakasan modul induknya sederhana dan disusun oleh beberapa komponen, khususnya ada Arduino Nano yang menguruskan komunikasi bersiri dengan komputer dan dengan pengguna, dan komunikasi dengan peranti lain. Yang terakhir ini dibuat oleh modul tanpa wayar NRF24L01, yang disambungkan ke papan Arduino menggunakan komunikasi SPI. Akhirnya terdapat dua petunjuk untuk memberi maklum balas visual kepada pengguna mengenai data yang masuk atau keluar oleh modul.

Papan elektronik modul induk mempunyai ukuran yang agak kecil, kira-kira 65x30x25 mm, jadi dapat dengan mudah dimasukkan ke dalam kotak kecil. Berikut fail stl kotak (bahagian atas dan bawah).

Langkah 3: Modul Led

"Modul led" memasang modul Arduino Nano NRF24L01 dan empat led. Modul Arduino dan NRF24L01 digunakan untuk mengurus komunikasi dengan modul induk, sementara dua led digunakan untuk memberi maklum balas visual kepada pengguna mengenai data masuk dan keluar dan dua led lain digunakan untuk operasi normal.

Tugas utama modul ini adalah untuk menunjukkan apakah rangkaian berfungsi, yang membolehkan pengguna menghidupkan salah satu daripada dua led, mematikannya atau mendapatkan statusnya sekarang. Secara khusus modul ini adalah semacam bukti konsep, atau lebih tepatnya kami memutuskan untuk menggunakannya untuk menunjukkan bagaimana mungkin untuk berinteraksi dengan penggerak dan menggunakan led dengan warna yang berbeza adalah mungkin untuk menguji pengoperasian modul warna.

Langkah 4: Modul Sensor Warna

Modul terakhir ini sedikit lebih rumit daripada yang lain, sebenarnya, ia mengandungi perkakasan yang sama dengan yang lain (modul Arduino Nano, NRF24L01 dan dua led maklum balas visual) dan perkakasan lain untuk mengesan warna dan menguruskan bateri.

Untuk mengesan warna dan mengembalikan model RGB-nya, kami memutuskan untuk menggunakan sensor TCS3200, ini adalah sensor kos kecil dan rendah yang biasa digunakan dalam aplikasi semacam ini. Ia disusun oleh array photodiode dan penukar frekuensi semasa. Susunan itu mengandungi 64 fotodiod, 16 mempunyai penapis merah, 16 penapis hijau, 16 mempunyai penapis biru dan 16 yang terakhir jelas tanpa penapis. Semua fotodiod dengan warna yang sama disambungkan secara selari dan setiap kumpulan dapat diaktifkan oleh dua pin khas (S2 dan S3). Penukar frekuensi semasa mengembalikan gelombang persegi dengan kitaran tugas 50% dan frekuensi berkadar terus dengan intensiti cahaya. Frekuensi output berskala penuh dapat ditimbang oleh salah satu daripada tiga nilai pratetap melalui dua pin input kawalan (S0 dan S1).

Modul ini dikuasakan oleh bateri Li-Po dua sel kecil (7.4V), dan dikendalikan oleh Arduino. Khususnya satu daripada dua sel dihubungkan ke input analog yang satu ini, dan ini membolehkan Arduino membaca nilai kekuatan sel. Apabila tahap kuasa sel jatuh di bawah nilai tertentu, untuk menjimatkan bateri, Arduino menghidupkan LED, yang memberi peringatan kepada pengguna untuk mematikan peranti. Untuk menghidupkan atau mematikan peranti, ada suis yang menghubungkan pin positif bateri ke pin Vin dari papan Arduino atau ke penyambung yang kemudian dapat digunakan oleh pengguna untuk mengisi bateri.

Bagi modul induk, modul warna sensor memiliki ukuran kecil (40x85x30) dan dimasukkan ke dalam kotak cetak 3D.