Dự án IoT cảm biến màu RFID +: 7 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:33

Ý tưởng của dự án này là thưởng cho những người uống hết cốc cà phê và vứt bỏ chúng đúng cách. Lấy ví dụ về một công ty như Tim Hortons; vào năm 2014, họ đã ghi nhận việc phục vụ 2 tỷ tách cà phê mỗi năm. Mặc dù cốc của họ có thể được tái chế, nhưng chúng không được chấp nhận để tái chế ở mọi nơi vào thời điểm này. Như đã nêu trên trang web của họ, “chúng tôi hiện có các chương trình tại một số nhà hàng trên khắp Canada, nơi chúng tôi thu giữ cốc giấy (và các loại bao bì khác) để tái chế hoặc làm phân trộn. Số lượng địa điểm mà chúng tôi cung cấp dịch vụ tái chế tại cửa hàng tiếp tục tăng lên khi chúng tôi làm việc với các công ty quản lý chất thải địa phương để mở rộng chương trình của mình…”

Vì vậy, khi họ tiếp tục mở rộng và phát triển ngành công nghiệp với tư cách là một tập đoàn quan tâm đến môi trường, chúng tôi tin rằng họ cũng có thể tăng lượng khách hàng và nâng cao nhận thức bằng cách tạo ra một hệ thống giải thưởng khuyến khích.

Dự án này là một nỗ lực để phát triển một hệ thống cơ bản xung quanh ý tưởng này.

Bước 1: Các bộ phận

• Raspberry Pi 3
• Arduino Mega
• Breadboard mini
• Dây jumper nữ. Nam
• 2 x đèn LED (đỏ và xanh lá cây)
• Điện trở 2 x 330 Ohm
• Cảm biến màu TCS3200
• Đầu đọc và thẻ RFID RC522
• Cáp USB 2.0 Loại A / B
• Máy tính và Internet
• Tách cà phê

Bước 2: Thiết lập phần cứng

Kết nối TCS 3200 với Arduino

VCC 5V

GND GND

S0 4

S1 5

S2 6

S3 7

E0 GND

HẾT 8

Kết nối RFID / đèn LED với Raspberry Pi

SDA 24

23 SCK

MOSI 19

MISO 21

GND 6

RST 22

3.3V 1

LED XANH 12 và 330 Ohm sang GND

ĐÈN LED 11 và 330 Ohm sang GND

Bước 3: Lập trình cảm biến màu

TCS3200 cảm nhận ánh sáng màu thông qua một mảng diode quang 8 x 8 bên trong. Bộ chuyển đổi tần số dòng điện được sử dụng để chuyển số đọc từ điốt quang thành sóng vuông có tần số tỷ lệ với cường độ ánh sáng.

Điốt quang có ba bộ lọc màu khác nhau. Có 16 bộ lọc màu đỏ, 16 bộ lọc màu xanh lá cây, 16 bộ lọc màu xanh lam và 16 điốt quang khác không có bộ lọc.

Để diode quang đọc được màu, chúng ta cần điều khiển các chân S2 và S3.

Bảng màu ：

Màu S2 S3

Đỏ THẤP

Màu xanh lam THẤP CAO

Màu xanh lá cây CAO CAO

Mỗi cảm biến có thể khác nhau một chút về tần số. Đưa cảm biến đến gần cốc. Sử dụng mã Colour_Tester.ino để tìm các giá trị chính xác cho cốc cụ thể của bạn và ghi nhớ các giá trị đã cho trong Màn hình nối tiếp. Sau đó, viết câu lệnh if để xuất ra "có" hoặc "không" nếu cảm biến đang phát hiện cốc như trong Sensor_Data.ino.

Sau khi hoàn tất, kết nối Arduino với Raspberry Pi qua cáp USB.

Bước 4: Thiết lập Raspbian cho RFID RC522

1. Bật SPI (Giao diện ngoại vi nối tiếp), mở thiết bị đầu cuối và chạy lệnh sau.

sudo raspi-config

2. Sử dụng các phím mũi tên để chọn “5 Tùy chọn Giao diện” và nhấn Enter.

3. Sử dụng các phím mũi tên để chọn “P4 SPI” và nhấn Enter.

4. Bây giờ bạn sẽ được hỏi có muốn bật Giao diện SPI hay không, hãy chọn Có bằng các phím mũi tên và nhấn Enter để tiếp tục.

5. Khi giao diện SPI đã được kích hoạt thành công, bạn sẽ thấy dòng chữ sau xuất hiện trên màn hình, "Giao diện SPI đã được kích hoạt". Khởi động lại Raspberry Pi bằng cách nhấn Enter rồi nhấn ESC. Nhập lệnh sau vào thiết bị đầu cuối trên Raspberry Pi của bạn để khởi động lại Raspberry Pi của bạn.

khởi động lại sudo

6. Khi Raspberry Pi của bạn đã khởi động lại xong, hãy kiểm tra để đảm bảo rằng nó đã được bật trên thực tế. Chạy lệnh sau để xem liệu spi_bcm2835 có được liệt kê hay không.

lsmod | grep spi

7. Cài đặt Python-dev và git bằng lệnh.

sudo apt-get install python-dev git

8. Khởi động Node-Red để tạo một thư mục ~ /.node trong thư mục chính của bạn. Chạy lệnh

nút-đỏ-bắt đầu

Truy cập giao diện người dùng bằng trình duyệt của bạn, trỏ tới địa chỉ https://: 1880. Ví dụ: Pi của tôi trên mạng văn phòng gia đình của tôi trên địa chỉ 192.168.0.17, vì vậy để truy cập Node-RED, tôi duyệt đến

Bây giờ dừng Node-Red Server bằng lệnh.

nút-đỏ-dừng

9. Cài đặt nút Daemon và nút Serial.

cd ~. / node-red

npm i node-red-node-daemon npm i node-red-node-serialport

10. Cài đặt SPI-Py.

cd ~

git clone https://github.com.lthiery/SPI-Py.git cd SPI-Py / sudo python setup.py install

11. Giải nén các tệp này từ zip trong thư mục chính của người dùng của bạn - tức là / home / pi.

12. Khởi động lại pi và Start Node-Red một lần nữa.

13. Kiểm tra đầu đọc thẻ bằng cách chạy tập lệnh từ dòng lệnh

cd ~

python rfidreader.py

Khi bạn vẫy một thẻ trong phạm vi ~ 1 cm của khu vực chính của đầu đọc thẻ, tập lệnh sẽ in UID duy nhất của thẻ và loại thẻ đó. Có nhiều loại thẻ khác nhau, phổ biến nhất được gọi là MIFARE 1KB, nhưng cũng có những loại khác. Không phải tất cả các thẻ đều sử dụng cùng một giao thức truyền thông RF vì vậy đừng ngạc nhiên nếu một thẻ ngẫu nhiên mà bạn lấy không được nhận dạng. Hãy nhớ UID của các thẻ của bạn để sử dụng sau này.

Bước 5: Tạo luồng Node-RED để đọc thẻ RFID và cảm biến màu của bạn

Kết nối với Node-RED trên Pi của bạn bằng trình duyệt - từ một máy tính khác hoặc trên chính Pi.

1. Nhấp vào biểu tượng bánh hamburger bên cạnh nút triển khai màu đỏ ở trên cùng bên phải.

2. Đi tới Nhập và nhấp vào Bảng tạm.

3. Sao chép toàn bộ nội dung của văn bản trong tệp node-red-flow.txt và dán vào khay nhớ tạm và nhấn Nhập.

4. Chúng tôi phải đảm bảo mọi thứ được cấu hình chính xác. Đầu tiên, nhấp vào nút nối tiếp màu cam (trên cùng bên trái). Nhấp vào biểu tượng Bút, sau đó nhấp vào biểu tượng Kính ngắm và chọn cổng nối tiếp mà Arduino được kết nối. Sau đó Nhấp vào nút Cập nhật màu đỏ, tiếp theo là nút Hoàn tất màu đỏ.

5. Tiếp theo chúng ta sẽ cấu hình nút MQTT màu tím (bên cạnh nút nối tiếp). Nhấp vào biểu tượng Bút. Nhập địa chỉ IP của nơi bạn muốn nhà môi giới ở đó. Sau khi hoàn thành, hãy nhấp vào nút Cập nhật màu đỏ và nút Hoàn tất màu đỏ.

6. Cuối cùng, chúng tôi cấu hình nút chức năng màu cam được gọi là JSON to Object bên cạnh nút RFIDReader. Hàm chứa một câu lệnh switch. Thao tác này sẽ lấy UID của các thẻ và đổi tên chúng. Trong trường hợp của chúng tôi, chúng tôi có hai thẻ mà chúng tôi đã đổi tên thành Người dùng 1 và Người dùng 2.

LƯU Ý QUAN TRỌNG: Nếu bạn định sử dụng nhiều hơn hai thẻ, bạn sẽ phải thay đổi tập lệnh / luồng.

Bước 6: Triển khai và Trang tổng quan

Mọi thứ đã được thiết lập và sẵn sàng hoạt động. Nhấn nút Triển khai màu đỏ ở trên cùng bên phải.

Nhấp vào biểu tượng biểu đồ thanh bên dưới biểu tượng, sau đó là biểu tượng dường như là một hộp có mũi tên. Một cửa sổ mới sẽ xuất hiện với các tiện ích RFID & SENSOR TABLE và RFID-RC522.

Nhấn nút Tạo để bắt đầu một bảng mới và bắt đầu kiểm tra các thẻ của bạn. Bạn sẽ thấy bảng hiển thị các thẻ khác nhau, số điểm / lần nó đã được phát hiện và ngày / giờ. Trong khi đó trên breadboard, đèn led màu xanh lá cây sẽ sáng lên bất cứ khi nào phát hiện ra thẻ, nếu không, đèn màu đỏ sẽ sáng. (Để xóa bảng, nhấn Clear và để xóa bảng, nhấn Delete). Cảm biến màu sẽ hoạt động theo cách tương tự. Nếu cốc được phát hiện thì chấm đen sẽ chuyển sang màu xanh lá cây.

Bước 7: Tương lai

• Giao diện người dùng đẹp hơn
• Nhiều người dùng hơn
• Cơ sở dữ liệu máy ảnh / ảnh để phát hiện tách cà phê chính xác hơn
• Gửi cập nhật điểm đến tài khoản twitter