O rețea WiFi Arduino (senzori și actuatori) - senzorul de culoare: 4 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:45

De câte ori în aplicațiile dvs. aveți un senzor sau un actuator departe de dvs.? Cât de mult ar putea fi confortabil să folosiți un singur dispozitiv master lângă computerul dvs. pentru a gestiona diferite dispozitive slave conectate printr-o rețea wi-fi?

În acest proiect vom vedea cum să configurăm o rețea wi-fi, compusă dintr-un modul master și încă unul sau mai multe dispozitive slave. Fiecare dispozitiv va fi condus de un modul Arduino Nano și un modul wireless NRF24L01. În cele din urmă, pentru a arăta fezabilitatea proiectului, realizăm o rețea simplă în care un modul slave poate detecta o culoare și transmite modelul său RGB către modulul master.

Pasul 1: Protocolul de comunicare

Ideea de bază din spatele acestui proiect este crearea unei rețele compuse din module de senzori și module de acționare, acționate de un modul master care comunică cu sclavul printr-o conexiune wi-fi.

Modulul master este conectat la computer printr-o comunicație serială și oferă o interfață mică care permite utilizatorului să caute dispozitivele conectate, să obțină lista de operațiuni posibile pentru fiecare dispozitiv și să acționeze asupra acestora. Deci, modulul master nu are nevoie, a priori, să știe, câte și ce tip de dispozitive sunt conectate la rețea, dar este întotdeauna capabil să scaneze și să găsească dispozitivele și să primească informații de la acestea ca configurații sau caracteristici ale acestora. Utilizatorul, în fiecare moment, poate adăuga sau elimina modulele din rețea și are nevoie doar de o nouă scanare a rețelei pentru a începe să comunice cu noile dispozitive.

În acest proiect vă prezentăm un exemplu simplu de rețea compus dintr-un modul master și de doi sclavi, primul este un "Modul Led", sau mai degrabă un modul simplu, care poate porni un led (roșu sau verde), opri aceste leduri sau trimite informații despre starea lor către comandant. Al doilea este un "Modul de culoare senzor" care, utilizând senzorul de culoare (TCS3200), este capabil să detecteze o culoare și să returneze modelul RGB dacă primește o comandă de către un utilizator (printr-un buton) sau o cerere de către comandant Rezumând, fiecare dispozitiv utilizat în acest proiect este compus dintr-un modul wireless (NRF24L01) și un Arduino Nano care gestionează modulul wireless și celelalte operații simple. În timp ce „Modulul Led” conține două leduri suplimentare, iar „Modulul senzorului de culoare” conține senzorul de culoare și un buton.

Pasul 2: Modulul Master

Cel mai important modul este „Master Module”, așa cum sa spus, utilizând o mică interfață intuitivă, gestionează comunicația între modulele utilizator și slave conectate la rețea.

Hardware-ul modulului master este simplu și este compus din câteva componente, în special există un Arduino Nano care gestionează comunicarea serială cu computerul și așa cu utilizatorul, precum și comunicarea cu celelalte dispozitive. de către modulul wireless NRF24L01, care este conectat la placa Arduino utilizând o comunicație SPI. În cele din urmă, există două led-uri pentru a oferi utilizatorului un feedback vizual despre datele primite sau ieșite de către modul.

Placa electronică a modulului master are o dimensiune relativ mică, de aproximativ 65x30x25 mm, deci poate fi, ușor, introdusă într-o cutie mică. Aici fișierele stl ale casetei (partea de sus și de jos).

Pasul 3: Modulul Led

„Modulul led” montează Arduino Nano, modulul NRF24L01 și patru leduri. Modulul Arduino și NRF24L01 sunt utilizate pentru a gestiona comunicarea cu modulul master, în timp ce două dintre led-uri sunt utilizate pentru a oferi utilizatorului un feedback vizual despre datele de intrare și ieșire, iar celelalte două led-uri sunt utilizate pentru operațiunile normale.

Sarcina principală a acestui modul este să arate dacă rețeaua funcționează, permițând utilizatorului să pornească unul dintre cele două leduri, să le oprească sau să obțină starea lor curentă. În special, acest modul este un fel de dovadă a conceptului sau, mai degrabă, am decis să-l folosim pentru a arăta cum este posibil să interacționăm cu actuatoare și folosind leduri cu culori diferite este posibil să testăm funcționarea modulului de culoare.

Pasul 4: Modulul senzorului de culoare

Acest ultim modul este puțin mai complex în ceea ce privește celălalt, de fapt, conține același hardware al celorlalte (modulul Arduino Nano, NRF24L01 și cele două led-uri de feedback vizual) și alt hardware pentru a detecta culoarea și a gestiona bateria.

Pentru a detecta o culoare și a-i returna modelul RGB, decidem să folosim senzorul TCS3200, acesta este un senzor mic și cu cost redus utilizat în mod obișnuit în acest tip de aplicații. Este compus dintr-o matrice de fotodiodă și un convertor de frecvență curent. Matricea conține 64 de fotodiode, 16 au filtru roșu, 16 filtru verde, 16 au filtrul albastru și ultimele 16 sunt clare fără filtre. Toate fotodiodele de aceeași culoare sunt conectate în paralel și fiecare grup poate fi activat de doi pini speciali (S2 și S3). Convertorul de frecvență curent returnează o undă pătrată cu un ciclu de funcționare de 50% și frecvență direct proporțională cu intensitatea luminii. Frecvența de ieșire la scară completă poate fi scalată cu una din cele trei valori presetate prin intermediul a doi pini de intrare de control (S0 și S1).

Modulul este alimentat de o baterie mică Li-Po cu două celule (7,4 V) și este gestionat de Arduino. În special, una dintre cele două celule este conectată la o intrare analogică a acesteia și acest lucru permite Arduino să citească valoarea puterii celulei. Când nivelul de putere al celulei scade sub o anumită valoare, pentru a păstra bateria, Arduino pornește un led, care îl avertizează pe utilizator să oprească dispozitivul. Pentru a porni sau opri dispozitivul, există un comutator care conectează pinul pozitiv al bateriei la pinul Vin al plăcii Arduino sau la un conector care poate fi apoi utilizat de utilizator pentru a încărca bateria.

În ceea ce privește modulul master, modulul de culoare al senzorului are dimensiuni mici (40x85x30) și a fost introdus într-o cutie imprimată 3D.