Mạng WiFi Arduino (Bộ cảm biến và Bộ truyền động) - Cảm biến màu: 4 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:34

Bao nhiêu lần trong các ứng dụng của bạn, bạn có một số cảm biến hoặc một số thiết bị truyền động ở xa bạn? Bạn có thể thoải mái đến mức nào khi chỉ sử dụng một thiết bị chính gần máy tính của mình để quản lý các thiết bị phụ khác nhau được kết nối qua mạng wi-fi?

Trong dự án này, chúng ta sẽ xem cách cấu hình mạng wi-fi, bao gồm một mô-đun chính và một o thiết bị phụ. Mỗi thiết bị sẽ được điều khiển bởi Arduino Nano và một mô-đun không dây NRF24L01. Cuối cùng để cho thấy tính khả thi của dự án, chúng tôi tạo một mạng đơn giản trong đó mô-đun phụ có thể phát hiện màu và truyền mô hình RGB của nó đến mô-đun chính.

Bước 1: Giao thức truyền thông

Ý tưởng cơ bản đằng sau dự án này là việc tạo ra một mạng bao gồm các mô-đun cảm biến và mô-đun cơ cấu chấp hành, được điều khiển bởi một mô-đun chính giao tiếp với máy chủ thông qua kết nối wi-fi.

Mô-đun chính được kết nối với máy tính thông qua giao tiếp nối tiếp và nó cung cấp một giao diện nhỏ cho phép người dùng tìm kiếm các thiết bị được kết nối, để có được danh sách các hoạt động có thể xảy ra cho từng thiết bị và thực hiện chúng. Vì vậy, mô-đun chính không cần biết trước, có bao nhiêu và loại thiết bị nào được kết nối với mạng nhưng nó luôn có thể quét và tìm thiết bị và nhận thông tin từ chúng như cấu hình hoặc đặc điểm của chúng. Người dùng, tại mỗi thời điểm, có thể thêm hoặc xóa các mô-đun khỏi mạng và chỉ cần quét mạng mới để bắt đầu giao tiếp với các thiết bị mới.

Trong dự án này, chúng tôi đưa ra một ví dụ đơn giản về mạng được cấu tạo bởi một mô-đun chính và hai mô-đun phụ, mô-đun đầu tiên là "Mô-đun Led", hay đúng hơn là một mô-đun đơn giản, có thể bật đèn LED (đỏ hoặc xanh lá cây), tắt các led này hoặc gửi thông tin về trạng thái của chúng cho master. Cái thứ hai là "Mô-đun màu cảm biến", sử dụng cảm biến màu (TCS3200), có thể phát hiện màu và trả về mô hình RGB của nó nếu nó nhận được lệnh của người dùng (thông qua một nút) hoặc yêu cầu của chủ Tóm lại, mỗi thiết bị được sử dụng trong dự án này bao gồm một mô-đun không dây (NRF24L01) và một Arduino Nano quản lý mô-đun không dây và các hoạt động đơn giản khác. Trong khi "Mô-đun Led" chứa hai đèn LED bổ sung và "Mô-đun màu cảm biến" chứa cảm biến màu và một nút.

Bước 2: Mô-đun chính

Mô-đun quan trọng nhất là "Mô-đun chính" như đã nói, sử dụng một giao diện trực quan nhỏ, nó quản lý giao tiếp giữa người dùng và các mô-đun nô lệ được kết nối với mạng.

Phần cứng của mô-đun chính rất đơn giản và nó được cấu tạo bởi ít thành phần, đặc biệt có một Arduino Nano quản lý giao tiếp nối tiếp với máy tính và tương tự với người dùng và giao tiếp với các thiết bị khác. bởi mô-đun không dây NRF24L01, được kết nối với bảng Arduino bằng giao tiếp SPI. Cuối cùng, có hai đèn dẫn để cung cấp cho người dùng phản hồi trực quan về dữ liệu đến hoặc đi của mô-đun.

Bảng điện tử của mô-đun chính có kích thước tương đối nhỏ, khoảng 65x30x25 mm, vì vậy nó có thể dễ dàng được lắp vào một hộp nhỏ. Đây là các tập tin stl của hộp (phần trên và dưới).

Bước 3: Mô-đun Led

"Mô-đun dẫn" gắn Arduino Nano với mô-đun NRF24L01 và bốn đèn LED. Arduino và mô-đun NRF24L01 được sử dụng để quản lý giao tiếp với mô-đun chính, trong khi hai trong số các đèn led được sử dụng để cung cấp cho người dùng phản hồi trực quan về dữ liệu đến và ra và hai đèn led còn lại được sử dụng cho các hoạt động bình thường.

Nhiệm vụ chính của mô-đun này là hiển thị nếu mạng đang hoạt động, cho phép người dùng bật một trong hai đèn led, tắt chúng hoặc xem trạng thái hiện tại của chúng. Đặc biệt mô-đun này là một loại bằng chứng về khái niệm, hay đúng hơn là chúng tôi quyết định sử dụng nó để chỉ ra cách có thể tương tác với các thiết bị truyền động và sử dụng đèn led với màu sắc khác nhau để có thể kiểm tra hoạt động của mô-đun màu.

Bước 4: Mô-đun cảm biến màu

Mô-đun cuối cùng này phức tạp hơn một chút so với mô-đun kia, trên thực tế, nó chứa cùng một phần cứng của những mô-đun khác (Arduino Nano, mô-đun NRF24L01 và hai đèn LED phản hồi trực quan) và phần cứng khác để phát hiện màu và quản lý pin.

Để phát hiện một màu và trả về mô hình RGB của nó, chúng tôi quyết định sử dụng cảm biến TCS3200, đây là cảm biến nhỏ và chi phí thấp thường được sử dụng trong loại ứng dụng này. Nó được cấu tạo bởi một mảng điốt quang và một bộ chuyển đổi tần số dòng điện. Dãy chứa 64 điốt quang, 16 điốt có bộ lọc màu đỏ, 16 bộ lọc màu xanh lá cây, 16 có bộ lọc màu xanh lam và 16 điốt cuối cùng là rõ ràng không có bộ lọc. Tất cả các điốt quang có cùng màu được kết nối song song và mỗi nhóm có thể được kích hoạt bằng hai chân đặc biệt (S2 và S3). Bộ chuyển đổi tần số dòng điện trả về một sóng vuông với chu kỳ làm việc là 50% và tần số tỷ lệ thuận với cường độ ánh sáng. Tần số đầu ra toàn quy mô có thể được điều chỉnh theo một trong ba giá trị đặt trước thông qua hai chân đầu vào điều khiển (S0 và S1).

Mô-đun được cung cấp năng lượng bởi một pin Li-Po nhỏ, hai cell (7,4V) và nó được quản lý bởi Arduino. Cụ thể là một trong hai ô được kết nối với đầu vào tương tự của ô này và điều này cho phép Arduino đọc giá trị công suất của ô đó. Khi mức năng lượng của ô giảm xuống dưới một giá trị nhất định, để bảo toàn pin, Arduino sẽ bật đèn LED, cảnh báo người dùng tắt thiết bị. Để bật hoặc tắt thiết bị, có một công tắc kết nối chân dương của pin với chân Vin của bảng Arduino hoặc với một đầu nối mà sau đó người dùng có thể sử dụng để sạc pin.

Đối với mô-đun chính, mô-đun màu cảm biến có kích thước nhỏ (40x85x30) và nó được đưa vào bên trong hộp in 3D.