Ett Arduino WiFi -nätverk (sensorer och ställdon) - färgens sensor: 4 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:45

Hur många gånger i dina applikationer har du någon sensor eller någon ställdon långt ifrån dig? Hur mycket kan vara bekvämt att använda bara en huvudenhet nära din dator för att hantera olika slavenheter anslutna via ett wi-fi-nätverk?

I det här projektet kommer vi att se hur du konfigurerar ett wi-fi-nätverk, som består av en huvudmodul och ytterligare ett slavutrustning. Varje enhet drivs av en Arduino Nano och en trådlös NRF24L01 -modul. Slutligen för att visa genomförbarheten av projektet gör vi ett enkelt nätverk där en slavmodul kan upptäcka en färg och överföra sin RGB -modell till huvudmodulen.

Steg 1: Kommunikationsprotokollet

Grundidén bakom detta projekt är skapandet av ett nätverk som består av sensormoduler och ställdonmoduler, drivna av en huvudmodul som kommunicerar med slaven via en wi-fi-anslutning.

Huvudmodulen är ansluten till datorn via en seriell kommunikation och den har ett litet gränssnitt som gör att användaren kan söka i de anslutna enheterna, få en lista över möjliga funktioner för varje enhet och att agera på dem. Så huvudmodulen behöver inte a priori veta hur många och vilken typ av enheter som är anslutna till nätverket, men den kan alltid skanna och hitta enheterna och ta emot information från dem som deras konfigurationer eller deras egenskaper. Användaren kan varje gång lägga till eller ta bort modulerna från nätverket och behöver bara en ny skanning av nätverket för att börja kommunicera med de nya enheterna.

I detta projekt visar vi ett enkelt exempel på nätverk som består av en huvudmodul och av två slavar, den första är en "Led -modul", eller snarare en enkel modul, som kan slå på en LED (röd eller grön), stäng av dessa lysdioder eller skicka information om deras status till befälhavaren. Den andra är en "Sensor Color Module" som, med färgsensorn (TCS3200), kan upptäcka en färg och returnera sin RGB -modell om den får ett kommando av en användare (via en knapp) eller en begäran från mastern Sammanfattningsvis består varje enhet som används i detta projekt av en trådlös modul (NRF24L01) och en Arduino Nano som hanterar den trådlösa modulen och de andra enkla operationerna. Medan "Led -modulen" innehåller ytterligare två lysdioder och "Sensor -färgmodulen" innehåller färgsensorn och en knapp.

Steg 2: Huvudmodulen

Den viktigaste modulen är "Master Module" som sagt, med ett litet intuitivt gränssnitt hanterar den kommunikationen mellan användar- och slavmoduler anslutna till nätverket.

Hårdvaran i huvudmodulen är enkel och den består av få komponenter, i synnerhet finns det en Arduino Nano som hanterar seriell kommunikation med datorn och så med användaren, och kommunikationen med de andra enheterna. Denna sista skapas av den trådlösa modulen NRF24L01, som är ansluten till Arduino -kortet med en SPI -kommunikation. Slutligen finns det två lysdioder för att ge användaren en visuell återkoppling om data som kommer in eller ut från modulen.

Mastermodulens elektronikkort har en relativt liten storlek, cirka 65x30x25 mm, så den kan enkelt sättas in i en liten låda. Här är lådans stl -filer (övre och nedre delen).

Steg 3: Ledmodulen

"LED -modulen" monterar Arduino Nano NRF24L01 -modulen och fyra lysdioder. Arduino och NRF24L01 -modulen används för att hantera kommunikationen med huvudmodulen, medan två av lysdioderna används för att ge användaren en visuell återkoppling om inkommande och utgående data och de andra två lysdioderna används för den normala operationen.

Huvuduppgiften för denna modul är att visa om nätverket fungerar, så att användaren kan slå på en av de två lysdioderna, stänga av dem eller få sin nuvarande status. I synnerhet är denna modul ett slags bevis på konceptet, eller snarare bestämde vi oss för att använda den för att visa hur det är möjligt att interagera med ställdon och genom att använda lysdioder med olika färger är det möjligt att testa färgmodulens funktion.

Steg 4: Färgsensormodulen

Den här sista modulen är lite mer komplex med avseende på den andra, den innehåller faktiskt samma hårdvara som de andra (Arduino Nano, NRF24L01 -modulen och de två visuella feedback -lysdioderna) och annan hårdvara för att upptäcka färgen och hantera batteriet.

För att upptäcka en färg och returnera sin RGB -modell bestämmer vi oss för att använda TCS3200 -sensorn, detta är en liten och låg kostnadssensor som vanligtvis används i denna typ av applikationer. Den består av en fotodiodmatris och en strömfrekvensomvandlare. Arrayen innehåller 64 fotodioder, 16 har rött filter, 16 grönt filter, 16 har blått filter och de sista 16 är tydliga utan filter. Alla fotodioder med samma färg är parallellkopplade och varje grupp kan aktiveras av två speciella stift (S2 och S3). Strömfrekvensomformaren returnerar en fyrkantvåg med en driftscykel på 50% och frekvens direkt proportionell mot ljusintensiteten. Fullskalig utmatningsfrekvens kan skalas med ett av tre förinställda värden via två kontrollingångar (S0 och S1).

Modulen drivs av ett litet tvåcells Li-Po-batteri (7,4V), och det hanteras av Arduino. I synnerhet är en av de två cellerna ansluten till en analog ingång för denna, och detta gör att Arduino kan läsa värdet av cellens effekt. När cellens effektnivå sjunker under ett visst värde, för att bevara batteriet, slår Arduino på en lysdiod, som varnar användaren för att stänga av enheten. För att slå på eller stänga av enheten finns det en omkopplare som ansluter batteriets positiva stift till Vin -stiftet på Arduino -kortet eller till en kontakt som sedan kan användas av användaren för att ladda batteriet.

När det gäller huvudmodulen har sensorfärgsmodulen liten storlek (40x85x30) och den sattes in i en 3D -tryckt låda.