WiFi мрежа на Arduino (сензори и задвижващи механизми) - цветният сензор: 4 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:53

Колко пъти във вашите приложения имате някакъв сензор или някакъв задвижващ механизъм далеч от вас? Колко би било удобно да използвате само едно главно устройство близо до компютъра си, за да управлявате различни подчинени устройства, свързани чрез wi-fi мрежа?

В този проект ще видим как да конфигурираме wi-fi мрежа, съставена от главен модул и едно или повече подчинени устройства. Всяко устройство ще се управлява от Arduino Nano и безжичен модул NRF24L01. Накрая, за да покажем осъществимостта на проекта, създаваме проста мрежа, където подчинен модул може да открие цвят и да предаде своя RGB модел на главния модул.

Стъпка 1: Комуникационният протокол

Основната идея зад този проект е създаването на мрежа, съставена от сензорни модули и задвижващи модули, задвижвани от главен модул, който комуникира с подчиненото устройство чрез wi-fi връзка.

Главният модул е свързан към компютъра чрез серийна комуникация и предлага малък интерфейс, който позволява на потребителя да търси свързаните устройства, да получава списъка с възможни операции за всяко устройство и да действа върху тях. Така че главният модул не се нуждае, априори, да знае колко и какви устройства са свързани към мрежата, но винаги е в състояние да сканира и намира устройствата и да получава информация от тях като техните конфигурации или характеристики. Потребителят по всяко време може да добавя или премахва модулите от мрежата и се нуждае само от ново сканиране на мрежата, за да започне да комуникира с новите устройства.

В този проект ние показваме прост пример за мрежа, съставена от главен модул и от две подчинени устройства, първото е "Led модул", или по -скоро прост модул, който може да включи светодиод (червен или зелен), да изключи тези светодиоди или изпращат информация за тяхното състояние до капитана. Вторият е "сензорен цветен модул", който, използвайки сензора за цвят (TCS3200), е в състояние да открие цвят и да върне своя RGB модел, ако получи команда от потребител (чрез бутон) или заявка от капитана Обобщавайки, всяко устройство, използвано в този проект, се състои от безжичен модул (NRF24L01) и Arduino Nano, който управлява безжичния модул и другите прости операции. Докато "Led Module" съдържа два допълнителни светодиода, а "Sensor Color Module" съдържа сензора за цвят и бутон.

Стъпка 2: Главният модул

Най -важният модул е "Master Module", както беше казано, използвайки малък интуитивен интерфейс, той управлява комуникацията между потребителски и подчинени модули, свързани към мрежата.

Хардуерът на главния модул е прост и се състои от няколко компонента, по -специално има Arduino Nano, който управлява серийната комуникация с компютъра и така с потребителя, както и комуникацията с другите устройства. Последният е създаден чрез безжичния модул NRF24L01, който е свързан към платката Arduino чрез SPI комуникация. И накрая, има два светодиода, които да дадат на потребителя визуална обратна връзка за входящите или изходящите данни от модула.

Електронната платка на главния модул има относително малък размер, около 65x30x25 mm, така че може лесно да бъде поставена в малка кутия. Тук stl файловете на кутията (горна и долна част).

Стъпка 3: Светодиодният модул

"LED модулът" монтира Arduino Nano модула NRF24L01 и четири светодиода. Arduino и модулът NRF24L01 се използват за управление на комуникацията с главния модул, докато два от светодиодите се използват, за да дадат на потребителя визуална обратна връзка за входящите и изходящите данни, а другите два светодиода се използват за нормалните операции.

Основната задача на този модул е да покаже дали мрежата работи, позволявайки на потребителя да включи един от двата светодиода, да ги изключи или да получи текущото им състояние. По -конкретно този модул е един вид доказателство за концепцията, или по -скоро решихме да го използваме, за да покажем как е възможно да взаимодействаме с задвижвания и с помощта на светодиоди с различен цвят е възможно да се тества работата на цветния модул.

Стъпка 4: Модул за сензор за цвят

Последният модул е малко по -сложен по отношение на другия, всъщност съдържа същия хардуер на останалите (Arduino Nano, модул NRF24L01 и двата светодиода за визуална обратна връзка) и друг хардуер за откриване на цвета и управление на батерията.

За да открием цвят и да върнем неговия RGB модел, решаваме да използваме сензора TCS3200, това е малък и евтин сензор, често използван в този вид приложения. Състои се от фотодиодна решетка и токово-честотен преобразувател. Масивът съдържа 64 фотодиода, 16 имат червен филтър, 16 зелен филтър, 16 имат син филтър и последните 16 са чисти без филтри. Всички фотодиоди от един и същи цвят са свързани паралелно и всяка група може да се активира от два специални щифта (S2 и S3). Честотно-честотният преобразувател връща квадратна вълна с работен цикъл от 50% и честота, пропорционална на интензитета на светлината. Пълномащабната изходна честота може да се мащабира чрез една от трите предварително зададени стойности чрез два контролни входни щифта (S0 и S1).

Модулът се захранва от малка, двуклетъчна Li-Po батерия (7.4V) и се управлява от Arduino. По -специално една от двете клетки е свързана към аналогов вход на тази и това позволява на Arduino да прочете стойността на мощността на клетката. Когато нивото на мощност на клетката падне под определена стойност, за да се запази батерията, Arduino включва светодиод, който предупреждава потребителя да изключи устройството. За да включите или изключите устройството, има превключвател, който свързва положителния щифт на батерията към Vin щифта на платката Arduino или към конектор, който след това може да се използва от потребителя за зареждане на батерията.

Що се отнася до главния модул, цветният сензорен модул има малък размер (40x85x30) и е поставен вътре в 3D отпечатана кутия.