โครงการ RFID + Color Sensor IoT: 7 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:05

แนวคิดของโครงการนี้คือการให้รางวัลแก่ผู้ที่ดื่มจากถ้วยกาแฟและทิ้งอย่างเหมาะสม ยกตัวอย่างบริษัทอย่าง Tim Hortons; ในปี 2014 พวกเขาบันทึกการเสิร์ฟกาแฟ 2 พันล้านถ้วยต่อปี แม้ว่าถ้วยของพวกเขาสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ แต่ก็ไม่ได้รับการยอมรับให้นำไปรีไซเคิลในทุกที่ในเวลานี้ ตามที่ระบุไว้ในเว็บไซต์ของพวกเขา ขณะนี้เรามีโครงการในร้านอาหารหลายแห่งทั่วแคนาดาที่เราเก็บถ้วยกระดาษของเรา (และบรรจุภัณฑ์อื่น ๆ) สำหรับการรีไซเคิลหรือการทำปุ๋ยหมัก จำนวนสถานที่ที่เรานำเสนอการรีไซเคิลในร้านค้ายังคงเพิ่มขึ้นในขณะที่เราทำงานร่วมกับบริษัทจัดการขยะในท้องถิ่นเพื่อขยายโครงการของเรา…”

ดังนั้น ในขณะที่พวกเขายังคงขยายและไต่ระดับอุตสาหกรรมในฐานะองค์กรที่ใส่ใจต่อสิ่งแวดล้อม เราเชื่อว่าพวกเขายังสามารถเพิ่มจำนวนลูกค้าและสร้างความตระหนักด้วยการสร้างระบบรางวัลจูงใจ

โครงการนี้เป็นความพยายามในการพัฒนาระบบพื้นฐานเกี่ยวกับแนวคิดนี้

ขั้นตอนที่ 1: อะไหล่

• Raspberry Pi 3
• Arduino Mega
• เขียงหั่นขนมขนาดเล็ก
• สายจัมเปอร์หญิงชาย
• ไฟ LED 2 ดวง (สีแดงและสีเขียว)
• ตัวต้านทาน 2 x 330 โอห์ม
• TCS3200 เซ็นเซอร์สี
• เครื่องอ่านและแท็ก RFID RC522
• สาย USB 2.0 ชนิด A/B
• คอมพิวเตอร์และอินเทอร์เน็ต
• ถ้วยกาแฟ

ขั้นตอนที่ 2: การตั้งค่าฮาร์ดแวร์

การเชื่อมต่อ TCS 3200 กับ Arduino

VCC 5V

GND GND

S0 4

S1 5

S2 6

S3 7

E0 GND

ออก 8

เชื่อมต่อ RFID/LED กับ Raspberry Pi

SDA 24

SCK 23

MOSI 19

มิโซะ 21

GND 6

RST 22

3.3V 1

ไฟ LED สีเขียว 12 และ 330 โอห์ม ถึง GND

ไฟ LED สีแดง 11 และ 330 โอห์ม ถึง GND

ขั้นตอนที่ 3: การเขียนโปรแกรมเซนเซอร์สี

TCS3200 ตรวจจับแสงสีผ่านอาร์เรย์โฟโตไดโอดภายใน 8 x 8 ตัวแปลงความถี่ปัจจุบันใช้เพื่อแปลงการอ่านจากโฟโตไดโอดเป็นคลื่นสี่เหลี่ยมซึ่งความถี่เป็นสัดส่วนกับความเข้มของแสง

โฟโตไดโอดมีฟิลเตอร์สีที่แตกต่างกันสามแบบ มีฟิลเตอร์สีแดง 16 ตัว ฟิลเตอร์สีเขียว 16 ตัว ฟิลเตอร์สีน้ำเงิน 16 ตัว และโฟโตไดโอดอีก 16 ตัวที่ไม่มีฟิลเตอร์

เพื่อให้โฟโตไดโอดอ่านสีได้ เราต้องควบคุมพิน S2 และ S3

ตารางสี：

สี S2 S3

สีแดง ต่ำ ต่ำ

ฟ้า ต่ำ สูง

สีเขียวสูงสูง

เซ็นเซอร์แต่ละตัวอาจมีความถี่ต่างกันเล็กน้อย นำเซ็นเซอร์มาใกล้ถ้วย ใช้รหัส Colour_Tester.ino เพื่อค้นหาค่าที่ถูกต้องสำหรับถ้วยของคุณโดยเฉพาะ และจดจำค่าที่กำหนดใน Serial Monitor จากนั้นเขียนว่าคำสั่งที่จะแสดงผล "ใช่" หรือ "ไม่ใช่" หากเซ็นเซอร์ตรวจพบถ้วยดังที่แสดงใน Sensor_Data.ino

เมื่อเสร็จแล้วให้เชื่อมต่อ Arduino กับ Raspberry Pi ผ่านสาย USB

ขั้นตอนที่ 4: การตั้งค่า Raspbian สำหรับ RFID RC522

1. เปิดใช้งาน SPI (Serial Peripheral Interface) เปิดเทอร์มินัลแล้วเรียกใช้คำสั่งต่อไปนี้

sudo raspi-config

2. ใช้ปุ่มลูกศรเพื่อเลือก "5 ตัวเลือกการเชื่อมต่อ" แล้วกด Enter

3. ใช้ปุ่มลูกศรเพื่อเลือก "P4 SPI" แล้วกด Enter

4. คุณจะถูกถามว่าคุณต้องการเปิดใช้งานอินเทอร์เฟซ SPI หรือไม่ เลือก ใช่ ด้วยปุ่มลูกศรของคุณ แล้วกด Enter เพื่อดำเนินการต่อ

5. เมื่อเปิดใช้งานอินเทอร์เฟซ SPI สำเร็จแล้ว คุณจะเห็นข้อความต่อไปนี้ปรากฏขึ้นบนหน้าจอ "เปิดใช้งานอินเทอร์เฟซ SPI" รีสตาร์ท Raspberry Pi โดยกด Enter แล้วกด ESC พิมพ์คำสั่งต่อไปนี้ลงในเทอร์มินัลบน Raspberry Pi เพื่อรีสตาร์ท Raspberry Pi

sudo รีบูต

6. เมื่อ Raspberry Pi ของคุณรีบูตเสร็จแล้ว ให้ตรวจสอบว่าได้เปิดใช้งานแล้วจริงๆ รันคำสั่งต่อไปนี้เพื่อดูว่า spi_bcm2835 อยู่ในรายการหรือไม่

lsmod | grep spi

7. ติดตั้ง Python-dev และ git ด้วยคำสั่ง

sudo apt-get ติดตั้ง python-dev git

8. เริ่ม Node-Red เพื่อสร้างโฟลเดอร์ ~/.node ในโฮมโฟลเดอร์ของคุณ เรียกใช้คำสั่ง

node-red-start

เข้าถึงอินเทอร์เฟซผู้ใช้โดยใช้เบราว์เซอร์ของคุณ ชี้ไปที่ที่อยู่ https://:1880 ตัวอย่างเช่น Pi ของฉันอยู่ในเครือข่ายโฮมออฟฟิศของฉันตามที่อยู่ 192.168.0.17 ดังนั้นในการเข้าถึง Node-RED ฉันจึงเรียกดู

ตอนนี้หยุด Node-Red Server ด้วยคำสั่ง

node-red-stop

9. ติดตั้งโหนด Daemon และโหนดซีเรียล

cd ~./node-red

npm ฉัน node-red-node-daemon npm ฉัน node-red-node-serialport

10. ติดตั้ง SPI-Py

ซีดี ~

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

11. แยกไฟล์เหล่านี้ออกจากไฟล์ zip ในโฮมไดเร็กทอรีของผู้ใช้ของคุณ – เช่น /home/pi

12. รีบูต pi และเริ่ม Node-Red อีกครั้ง

13. ทดสอบเครื่องอ่านการ์ดโดยเรียกใช้สคริปต์จาก commandline

ซีดี ~

หลาม rfidreader.py

เมื่อคุณโบกแท็กภายใน ~ 1 ซม. ของพื้นที่หลักของเครื่องอ่านการ์ด สคริปต์จะพิมพ์ UID เฉพาะของการ์ดและเป็นประเภท การ์ดมีหลายประเภท โดยทั่วไปเรียกว่า MIFARE 1KB แต่มีประเภทอื่นๆ ไม่ใช่ว่าการ์ดทุกใบจะใช้โปรโตคอลการสื่อสาร RF เดียวกัน ดังนั้นอย่าแปลกใจถ้าระบบไม่รู้จักการ์ดสุ่มที่คุณหยิบขึ้นมา จำ UID ของแท็กของคุณไว้ใช้ภายหลัง

ขั้นตอนที่ 5: สร้าง Node-RED Flow เพื่ออ่านแท็ก RFID และเซ็นเซอร์สีของคุณ

เชื่อมต่อกับ Node-RED บน Pi ของคุณโดยใช้เบราว์เซอร์ ไม่ว่าจะจากคอมพิวเตอร์เครื่องอื่นหรือจาก Pi เอง

1. คลิกที่ไอคอนแฮมเบอร์เกอร์ถัดจากปุ่มปรับใช้สีแดงที่ด้านบนขวา

2. ไปที่นำเข้าและคลิกที่คลิปบอร์ด

3. คัดลอกเนื้อหาทั้งหมดของข้อความในไฟล์ node-red-flow.txt แล้ววางลงในคลิปบอร์ดแล้วกดนำเข้า

4. เราต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าทุกอย่างได้รับการกำหนดค่าอย่างถูกต้อง ขั้นแรก ให้คลิกที่โหนดอนุกรมสีส้ม (บนซ้าย) คลิกที่ไอคอนปากกา จากนั้นเลือกไอคอนช่องมองภาพ และเลือกพอร์ตอนุกรมที่ Arduino เชื่อมต่ออยู่ จากนั้นคลิกปุ่มอัปเดตสีแดงตามด้วยปุ่มเสร็จสิ้นสีแดง

5. ต่อไปเราจะกำหนดค่าโหนด MQTT สีม่วง (ถัดจากโหนดอนุกรม) คลิกที่ไอคอนปากกา พิมพ์ที่อยู่ IP ที่คุณต้องการให้นายหน้าอยู่ เมื่อเสร็จแล้วให้คลิกปุ่มอัปเดตสีแดงและปุ่มเสร็จสิ้นสีแดง

6. สุดท้าย เรากำหนดค่าโหนดฟังก์ชันสีส้มที่เรียกว่า JSON เป็น Object ถัดจากโหนด RFIDReader ฟังก์ชันนี้มีคำสั่งสวิตช์ การดำเนินการนี้จะนำ UID ของแท็กและเปลี่ยนชื่อ ในกรณีของเรา เรามีแท็กสองแท็กซึ่งเราเปลี่ยนชื่อผู้ใช้ 1 และผู้ใช้ 2

หมายเหตุสำคัญ: หากคุณต้องการใช้มากกว่าสองแท็ก คุณจะต้องเปลี่ยนสคริปต์/โฟลว์

ขั้นตอนที่ 6: ปรับใช้และแดชบอร์ด

ทุกอย่างได้รับการตั้งค่าและพร้อมที่จะไป กดปุ่ม Deploy สีแดงด้านบนขวา

คลิกที่ไอคอนกราฟแท่งด้านล่าง ตามด้วยไอคอนที่ดูเหมือนกล่องที่มีลูกศร หน้าต่างใหม่ควรปรากฏขึ้นพร้อมกับวิดเจ็ต RFID&SENSOR TABLE และ RFID-RC522

กดปุ่มสร้างเพื่อเริ่มตารางใหม่และเริ่มทดสอบแท็กของคุณ คุณควรเห็นตารางแสดงแท็กต่างๆ จำนวนจุด/ครั้งที่ตรวจพบและวันที่/เวลา ในขณะเดียวกันบนเขียงหั่นขนม ไฟ LED สีเขียวจะสว่างขึ้นทุกครั้งที่มีการตรวจพบแท็ก หากไม่ใช่ไฟสีแดงจะติด (หากต้องการล้างตารางให้กด Clear และหากต้องการลบตารางให้กด Delete) เซ็นเซอร์สีควรทำงานในลักษณะเดียวกัน หากตรวจพบถ้วย จุดสีดำจะเปลี่ยนเป็นสีเขียว

ขั้นตอนที่ 7: อนาคต

• UI ที่ดูดีขึ้น
• ผู้ใช้มากขึ้น
• ฐานข้อมูลกล้อง/ภาพถ่ายเพื่อการตรวจจับถ้วยกาแฟที่แม่นยำยิ่งขึ้น
• ส่งการอัปเดตคะแนนไปยังบัญชี Twitter