เครือข่าย Arduino WiFi (เซ็นเซอร์และแอคทูเอเตอร์) - เซ็นเซอร์สี: 4 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:06

คุณมีเซ็นเซอร์หรือตัวกระตุ้นการทำงานอยู่ไกลจากคุณกี่ครั้งในแอปพลิเคชันของคุณ การใช้อุปกรณ์หลักเพียงตัวเดียวใกล้กับคอมพิวเตอร์ของคุณเพื่อจัดการอุปกรณ์ทาสต่าง ๆ ที่เชื่อมต่อผ่านเครือข่าย wi-fi จะสะดวกสบายเพียงใด

ในโครงการนี้ เราจะมาดูวิธีกำหนดค่าเครือข่าย Wi-Fi ซึ่งประกอบด้วยโมดูลหลักและอุปกรณ์ทาสอีกหนึ่งตัว อุปกรณ์แต่ละตัวจะขับเคลื่อนโดย Arduino Nano และโมดูลไร้สาย NRF24L01 สุดท้ายเพื่อแสดงความเป็นไปได้ของโปรเจ็กต์ เราได้สร้างเครือข่ายอย่างง่ายที่โมดูลสเลฟสามารถตรวจจับสีและส่งโมเดล RGB ไปยังโมดูลหลักได้

ขั้นตอนที่ 1: โปรโตคอลการสื่อสาร

แนวคิดพื้นฐานเบื้องหลังโครงการนี้คือการสร้างเครือข่ายที่ประกอบด้วยโมดูลเซ็นเซอร์และโมดูลแอคทูเอเตอร์ ซึ่งขับเคลื่อนโดยโมดูลหลักที่สื่อสารกับทาสผ่านการเชื่อมต่อ Wi-Fi

โมดูลหลักเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์ผ่านการสื่อสารแบบอนุกรม และมีอินเทอร์เฟซขนาดเล็กที่อนุญาตให้ผู้ใช้ค้นหาอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อ รับรายการการทำงานที่เป็นไปได้สำหรับแต่ละอุปกรณ์และดำเนินการกับอุปกรณ์เหล่านั้น ดังนั้นโมดูลหลักจึงไม่จำเป็นต้องรู้ก่อนว่ามีอุปกรณ์กี่เครื่องและประเภทใดที่เชื่อมต่อกับเครือข่าย แต่สามารถสแกนและค้นหาอุปกรณ์และรับข้อมูลจากอุปกรณ์เหล่านี้เป็นการกำหนดค่าหรือคุณลักษณะได้เสมอ ผู้ใช้สามารถเพิ่มหรือลบโมดูลออกจากเครือข่ายได้ในแต่ละครั้ง และต้องการเพียงการสแกนเครือข่ายใหม่เพื่อเริ่มสื่อสารกับอุปกรณ์ใหม่

ในโครงการนี้ เราแสดงตัวอย่างง่ายๆ ของเครือข่ายที่ประกอบด้วยโมดูลหลักและโดยสองทาส อันแรกคือ "โมดูล Led" หรือมากกว่าโมดูลธรรมดา ซึ่งสามารถเปิดไฟ LED (สีแดงหรือสีเขียว) ปิด ไฟ LED เหล่านี้หรือส่งข้อมูลเกี่ยวกับสถานะไปยังต้นแบบ อันที่สองคือ "Sensor Color Module" ซึ่งใช้เซ็นเซอร์สี (TCS3200) สามารถตรวจจับสีและส่งคืนรูปแบบ RGB ได้หากได้รับคำสั่งจากผู้ใช้ (ผ่านปุ่ม) หรือคำขอจากต้นแบบ โมดูล สรุปได้ว่าแต่ละอุปกรณ์ที่ใช้ในโครงการนี้ประกอบด้วยโมดูลไร้สาย (NRF24L01) และ Arduino Nano ซึ่งจัดการโมดูลไร้สายและการดำเนินการง่ายๆ อื่นๆ ในขณะที่ "โมดูล LED" มีไฟ LED เพิ่มเติมสองดวงและ "โมดูลสีเซ็นเซอร์" ประกอบด้วยเซ็นเซอร์สีและปุ่ม

ขั้นตอนที่ 2: โมดูลหลัก

โมดูลที่สำคัญที่สุดคือ "โมดูลหลัก" ตามที่กล่าวไว้ โดยใช้อินเทอร์เฟซขนาดเล็กที่ใช้งานง่าย ซึ่งจะจัดการการสื่อสารระหว่างโมดูลผู้ใช้และโมดูลรองที่เชื่อมต่อกับเครือข่าย

ฮาร์ดแวร์ของโมดูลหลักนั้นเรียบง่ายและประกอบด้วยส่วนประกอบบางอย่าง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง Arduino Nano ที่จัดการการสื่อสารแบบอนุกรมกับคอมพิวเตอร์และกับผู้ใช้ และการสื่อสารกับอุปกรณ์อื่นๆ อันสุดท้ายนี้ถูกสร้างขึ้น โดยโมดูลไร้สาย NRF24L01 ซึ่งเชื่อมต่อกับบอร์ด Arduino โดยใช้การสื่อสาร SPI ในที่สุดก็มีไฟ LED สองดวงเพื่อให้ผู้ใช้มีความคิดเห็นเกี่ยวกับข้อมูลขาเข้าหรือขาออกโดยโมดูล

บอร์ดอิเล็กทรอนิกส์ของโมดูลหลักมีขนาดค่อนข้างเล็กประมาณ 65x30x25 มม. จึงสามารถใส่ในกล่องขนาดเล็กได้อย่างง่ายดาย นี่คือไฟล์ stl ของกล่อง (ส่วนบนและส่วนล่าง)

ขั้นตอนที่ 3: โมดูลนำ

"โมดูลนำ" ติดตั้ง Arduino Nano โมดูล NRF24L01 และไฟ LED สี่ดวง Arduino และโมดูล NRF24L01 ใช้เพื่อจัดการการสื่อสารกับโมดูลหลัก ในขณะที่ไฟ LED สองดวงใช้เพื่อให้ผู้ใช้เห็นภาพย้อนกลับเกี่ยวกับข้อมูลขาเข้าและขาออก และไฟ LED อีกสองดวงใช้สำหรับการทำงานปกติ

งานหลักของโมดูลนี้คือการแสดงว่าเครือข่ายทำงานหรือไม่ อนุญาตให้ผู้ใช้เปิดไฟ LED อันใดอันหนึ่งจากสองดวง ปิดไฟ หรือรับสถานะปัจจุบัน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง โมดูลนี้เป็นการพิสูจน์แนวความคิด หรือมากกว่าเราตัดสินใจที่จะใช้มันเพื่อแสดงให้เห็นว่าเป็นไปได้ที่จะโต้ตอบกับแอคทูเอเตอร์และการใช้ไฟ LED ที่มีสีต่างกัน เป็นไปได้ที่จะทดสอบการทำงานของโมดูลสี

ขั้นตอนที่ 4: โมดูลเซนเซอร์สี

โมดูลสุดท้ายนี้ซับซ้อนกว่าเล็กน้อยเมื่อเทียบกับโมดูลอื่น อันที่จริง โมดูลนี้มีฮาร์ดแวร์เดียวกันกับโมดูลอื่นๆ (โมดูล Arduino Nano, NRF24L01 และไฟ LED ตอบกลับแบบมองเห็นสองดวง) และฮาร์ดแวร์อื่นๆ เพื่อตรวจจับสีและจัดการแบตเตอรี่

ในการตรวจจับสีและส่งคืนรูปแบบ RGB เราตัดสินใจใช้เซ็นเซอร์ TCS3200 ซึ่งเป็นเซ็นเซอร์ขนาดเล็กราคาประหยัดที่ใช้กันทั่วไปในแอปพลิเคชันประเภทนี้ ประกอบด้วยอาร์เรย์โฟโตไดโอดและตัวแปลงความถี่ปัจจุบัน อาร์เรย์ประกอบด้วยโฟโตไดโอด 64 รายการ, 16 รายการมีฟิลเตอร์สีแดง, ฟิลเตอร์สีเขียว 16 รายการ, 16 รายการมีฟิลเตอร์สีน้ำเงิน และ 16 รายการสุดท้ายเป็นแบบใสโดยไม่มีฟิลเตอร์ โฟโตไดโอดที่มีสีเดียวกันทั้งหมดเชื่อมต่อแบบขนาน และแต่ละกลุ่มสามารถเปิดใช้งานได้ด้วยหมุดพิเศษสองตัว (S2 และ S3) ตัวแปลงความถี่ปัจจุบันจะส่งกลับคลื่นสี่เหลี่ยมที่มีรอบการทำงาน 50% และความถี่แปรผันตรงกับความเข้มของแสงโดยตรง ความถี่เอาต์พุตเต็มสเกลสามารถปรับขนาดได้ด้วยค่าที่ตั้งไว้ล่วงหน้าหนึ่งในสามค่าผ่านพินอินพุตควบคุมสองตัว (S0 และ S1)

โมดูลนี้ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ Li-Po สองเซลล์ขนาดเล็ก (7.4V) และจัดการโดย Arduino โดยเฉพาะอย่างยิ่งหนึ่งในสองเซลล์เชื่อมต่อกับอินพุตแบบอะนาล็อกของอันนี้ และทำให้ Arduino สามารถอ่านค่าของพลังของเซลล์ได้ เมื่อระดับพลังงานของเซลล์ต่ำกว่าค่าที่กำหนด เพื่อรักษาแบตเตอรี่ Arduino จะเปิดไฟ LED ซึ่งจะเตือนผู้ใช้ให้ปิดอุปกรณ์ ในการเปิดหรือปิดอุปกรณ์ มีสวิตช์ที่เชื่อมต่อขั้วบวกของแบตเตอรี่กับพิน Vin ของบอร์ด Arduino หรือขั้วต่อที่ผู้ใช้สามารถใช้เพื่อชาร์จแบตเตอรี่ได้

สำหรับโมดูลหลัก โมดูลสีเซ็นเซอร์มีขนาดเล็ก (40x85x30) และใส่ในกล่องที่พิมพ์ 3 มิติ