ระบบสัญญาณไฟจราจร 4 ทิศทางโดยใช้ 5 Arduinos และ 5 โมดูลไร้สาย NRF24L01: 7 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2025 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2025-01-23 15:12

เมื่อไม่นานมานี้ฉันได้สร้างคำสั่งสอนโดยมีรายละเอียดสัญญาณไฟจราจรคู่เดียวบนเขียงหั่นขนม

ฉันยังสร้าง Instructable อีกอันที่แสดงเฟรมเวิร์กพื้นฐานสำหรับการใช้โมดูลไร้สาย NRF24L01

นี่ทำให้ฉันคิดได้!

มีมือสมัครเล่นจำนวนมากทั่วโลกที่สร้างเมืองจำลองและทางรถไฟ และมักจะมีสัญญาณไฟจราจรอธิบายอยู่บ้าง

บางรุ่นเป็นแบบจำลองการทำงาน และบางรุ่นมีจุดประสงค์เพื่อความสวยงามเท่านั้น

ฉันสามารถสร้างแบบจำลองการทำงานของระบบสัญญาณไฟจราจรสี่ทางและเชื่อมต่อแบบไร้สายได้หรือไม่?

ฉันนั่งลงและคิดถึงรายการข้อกำหนดที่เป็นไปได้ของฉัน ที่ไปแบบนี้นิดหน่อย

ควบคุมการจราจร 4 ทิศทาง เช่น ทางแยก

แต่ละทิศทางมีไฟสองดวง และแต่ละคู่จะได้รับคำแนะนำแบบไร้สายจากชุดควบคุมบางประเภท

สามารถกำหนดและแก้ไขลำดับการทำงานของไฟได้

• 1, 2, 3, 4 - ตามเข็มนาฬิกา
• 1, 3, 4, 2
• 1, 4, 2, 3
• 1, 4, 3, 2 – ทวนเข็มนาฬิกา
• 1, 2, 4, 3
• 1, 3, 2, 4
• 1 + 3, 2 + 4 – 2 เมื่อ 2 ปิด
• 1 + 3, 2, 4
• 1, 3, 2 + 4

การจัดลำดับทั้งหมดจะถูกควบคุมโดยชุดควบคุมเดียว และหน่วยรับจะทำหน้าที่เปิดและปิดไฟเพียงอย่างเดียว

เมื่อฉันพูดว่าสร้างแบบจำลอง ฉันหมายถึง สร้างแบบจำลองจริง ไม่มีอะไรหรูหราเกินไป แต่มีบางอย่างที่จะดูเหมือนของจริง อาจจะเป็น ish

ขั้นตอนที่ 1: มีความทะเยอทะยาน? อาจจะ

ข้อกำหนดของชิ้นส่วนหลัก:

ชุดควบคุมและไฟสี่ชุด = Arduinos ห้าตัวและโมดูลไร้สายห้าชุด AliExpress เพื่อช่วยชีวิต (อีกครั้ง)

ป้ายไฟจราจรแปดจุด ฉันมีเครื่องพิมพ์ 3D ลอกเลียนแบบที่ไม่ดี ซึ่งมีแนวโน้มที่จะจัดหาอาหารสัตว์ถังขยะมากกว่าผลิตภัณฑ์ที่ใช้งานได้ แต่ฉันคิดว่าฉันจะลองดู ฉันพบบางอย่างใน Thingiverse

www.thingiverse.com/thing:2157324

โมเดลนี้ดูซับซ้อนน้อยที่สุดสำหรับเครื่องพิมพ์ของฉัน ฉันต้องการแปดดังนั้นฉันยังคงผลักดันโชคของฉัน เมื่อปรากฏว่า ฉันพบว่าหลังจากพยายามไม่สำเร็จสองสามครั้ง หากฉันปรับทิศทางของโมเดลไปในทิศทางใดทิศทางหนึ่ง (จากด้านหน้าไปด้านหลัง) ฉันก็ได้ผลลัพธ์ที่สมเหตุสมผล โดยรวมแล้วฉันพิมพ์สิบสามเล่มและได้แปดอันที่ใช้งานได้

นั่นคือรายการชิ้นส่วนหลักที่จัดเรียง ส่วนที่เหลือฉันมีอยู่แล้ว

รายการชิ้นส่วนทั้งหมดคือ

• 5 x Arduino UNOs
• 5 x NRF24L01 บอร์ดไร้สาย
• 5 x YL-105 (หรือใกล้เคียง) กระดานฝ่าวงล้อมสำหรับ NRF24L0s
• 8 x ไฟ LED สีแดง
• ไฟ LED สีเหลือง 8 ดวง (ฉันไม่มีไฟ LED สีส้ม)
• 8 x ไฟ LED สีเขียว
• ไฟ LED RGB 4 ดวง
• ตัวต้านทาน 28 x 220 โอห์ม
• เขียงหั่นขนม / PCBs??
• 8 x โมเดลสัญญาณไฟจราจร
• ส่วนหัวพินยาว 6 x 8 (อันที่หกสำหรับเว้นระยะห่างบนแผงควบคุม ดูวิดีโอ)
• ท่อหด
• สายจัมเปอร์
• ฮาร์ดบอร์ดหรืออะไรแบนๆ
• ไม้ชิ้นอื่นๆ ??
• สี ??
• กาวร้อน
• เวลา ความอดทน และเครื่องดื่มแอลกอฮอล์ที่เลือกได้

ขั้นตอนที่ 2: การเขียนโค้ดสำหรับหน่วยควบคุม

นี่เป็นส่วนเล็กๆ ที่ฉันต้องทำก่อน เผื่อว่าฉันไม่สามารถจัดการมันได้จริงๆ

นี่เป็นส่วนที่ซับซ้อนที่สุดหรือโครงการ แต่ก็น่าสนใจที่สุดสำหรับฉันเช่นกัน

ฉันต้องนั่งลงและกำหนดชุดค่าผสมที่เป็นไปได้ทั้งหมดของการเปลี่ยนแปลงของแสงและวิธีที่พวกเขาจะทำงานร่วมกันแบบซิงโครนัส

เช่นเดียวกับการออกแบบที่ดีทั้งหมด มันเริ่มต้นบนกระดาษด้วยรายการตัวเลขที่ยาวมาก และเนื่องจากฉันต้องการให้มีลำดับการทำงานที่เป็นไปได้หลายรายการ รายการจึงยาวขึ้นอีก

แต่เมื่อฉันมีความสุขที่ฉันมีทุกอย่างที่ฉันคิดว่าจำเป็น และหลังจากดูหน้าตัวเลขมาระยะหนึ่ง OCD ของฉันก็เริ่มทำงาน และฉันก็เริ่มเห็นรูปแบบต่างๆ

เมื่อจัดระเบียบรูปแบบ ฉันสามารถจัดเรียงลำดับทั้งหมดลงในอาร์เรย์ 3 มิติเดียวและอาร์เรย์ 2 มิติ 2 มิติได้

ทั้งหมดที่ฉันต้องทำตอนนี้คือหาวิธีจัดการอาร์เรย์เหล่านั้นเพื่อสร้างลำดับที่ถูกต้องและขั้นตอนแบบเบา

ใช้เวลาสักครู่ แต่ฉันจัดการให้สำเร็จด้วยโค้ดน้อยกว่าห้าสิบบรรทัด รวมถึงความคิดเห็น ฯลฯ

โค้ดนี้ไม่เหมาะสำหรับคนใจเสาะ แต่ถ้าคุณเข้าใจอาร์เรย์หลายมิติ ก็ไม่ควรทำตามยากเกินไป หรือเส้นโค้งการเรียนรู้สำหรับส่วนที่เหลือ

ประเด็นคือฉันเชื่อว่ามันใช้ได้ผลและไม่ควรต้องเปลี่ยนแปลงเลย แต่…………

ขั้นตอนที่ 3: NRF24L01 Mod บอร์ดฝ่าวงล้อม

น่าเสียดายที่โมดูล NRF24L01 และบอร์ดฝ่าวงล้อม YL-105 ไม่เป็นมิตรกับเขียงหั่นขนม

กระดานฝ่าวงล้อมไปเป็นส่วนหนึ่งในการแก้ไขปัญหาและที่สำคัญกว่านั้นทำให้ทน 5v แต่ก็ยังไม่เป็นมิตรกับเขียงหั่นขนม

ดังนั้นฉันจึงมีความคิดสร้างสรรค์เล็กน้อย

ในคอลเล็กชัน 'สิ่งของ' ของฉัน ฉันมีส่วนหัวของหมุด 6 อันพร้อมหมุดยาว การเรียงลำดับที่จำเป็นสำหรับการสร้าง Arduino Shields

ฉันหยิบหนึ่งในเหล่านี้แล้วงอหมุดที่ 90 องศา

ฉันถอดรางไฟอันหนึ่งออกจากเขียงหั่นขนมแล้วเสียบส่วนหัวเข้ากับขอบของเขียงหั่นขนม

นั่นเหลือพินเพาเวอร์บนกระดานฝ่าวงล้อม ตอนนี้พวกเขากำลังขวางทาง

ดังนั้นฉันจึงถอดมันออกแล้ววางไว้ที่อีกด้านหนึ่งของกระดานฝ่าวงล้อมเพื่อให้ตอนนี้ยื่นออกมาจากด้านหลังของกระดาน

สำหรับวัตถุประสงค์ของคำแนะนำนี้ ฉันต้องการโมดูล NRF24L01 ห้าโมดูล ดังนั้นฉันจึงติดตั้งโมดูลทั้งหมดบนเขียงหั่นขนม จากนั้นจึงยึดรางจ่ายไฟตามหมุดจ่ายไฟทั้งหมดบนบอร์ดฝ่าวงล้อม

มันดูค่อนข้างเป็นระเบียบจนกระทั่งฉันเชื่อมต่อ Arduinos และมันก็ค่อนข้างแออัด

นอกจากนี้ ซึ่งเป็นส่วนสำคัญ เมื่อเชื่อมต่อรางไฟฟ้าแล้ว Arduinos ทั้งหมดจะเชื่อมต่อกับแหล่งเดียวกัน และนั่นคือสิ่งที่ฉันพยายามหลีกเลี่ยง ดังนั้นฉันจึงแยกส่วนส่วนใหญ่อีกครั้ง

ฉันจะเก็บบอร์ดไว้กับโมดูล NRF24L01 สองสามตัวสำหรับการสร้างต้นแบบในอนาคต เพื่อไม่ให้เสียเวลาโดยสิ้นเชิง

ขั้นตอนที่ 4: หน่วยสัญญาณไฟจราจร

ฉันพบเขียงหั่นขนม 170 จุดผูกเล็ก ๆ สิ่งเหล่านี้ไม่มีรางไฟฟ้าดังนั้นบอร์ดฝ่าวงล้อมที่ดัดแปลงของฉันยังคงพอดี แม้จะเอียงเล็กน้อยเพราะความสูงของแผ่นฝ่าวงล้อม

ฉันสร้างสัญญาณไฟจราจรสี่ดวงที่ควบคุมสายไฟสีเดียวกัน การวางตำแหน่ง ฯลฯ ตอนนี้พวกมันเป็นแบบสแตนด์อโลนอย่างแท้จริง

สำหรับชุดควบคุม ฉันใส่โมดูล NRF24L01 บน PCB ที่มีไฟ LED RGB ฉันใช้ RGB เพราะแม้ว่าฉันไม่จำเป็นต้องเห็นแสงทั้งหมด แค่สีแดงและสีเขียว แต่ก็ใช้พื้นที่น้อยลง

เชื่อมต่อ LED กับ Arduino ตามปกติและเพิ่มรหัสเล็กน้อยเพื่อแสดงสถานะสีแดงหรือสีเขียวของสัญญาณไฟจราจรแต่ละชุด

ฉันพยายามปรับให้เข้ากับสีของสายไฟเพื่อให้เห็นได้ง่ายว่าได้ทำบางอย่างที่ต่างไปจากเดิมหรือไม่

ฉันมีชุดลีด Dupont แบบสั้น และเนื่องจากลีดติดกัน จึงทำให้ส่วนนี้ค่อนข้างง่าย

NRF24L01:

• CE Orange To Arduino pin 10 (กำหนดในรหัส)
• CSN Yellow To Arduino pin 9 (กำหนดในรหัส)
• SCK Green To Arduino pin 13 (บังคับ)
• MOSI Blue To Arduino pin 11 (บังคับ)
• MISO Purple ถึง Arduino pin 12 (บังคับ)
• Vcc สีแดงถึง 5v. หากคุณไม่ได้ใช้บอร์ดฝ่าวงล้อม ต้องเป็น 3.3v
• GND สีน้ำตาลถึง Arduino GND

หน่วยไฟและหมุด Arduino ไปยัง LEDs:

• สีแดงสำหรับ LED สีแดง
• สีส้มสำหรับไฟ LED สีเหลือง (ฉันไม่มีไฟ LED สีส้ม)
• สีเขียวสำหรับ LED สีเขียว
• สีดำสำหรับ GND

ส่วนเบี่ยงเบนเดียวของฉันจากสิ่งนี้คือเมื่อฉันเชื่อมต่อ Control Arduino กับ LED RGB ฉันใช้สายสีขาวและสีเทาเพราะฉันใช้สายสีแดงหมดแล้ว

ขั้นตอนที่ 5: สัญญาณไฟจราจรและการทดสอบ

นั่นคือรหัสที่เสร็จสมบูรณ์และการควบคุมแบบสแตนด์อโลนแต่ละรายการก็เสร็จสมบูรณ์เช่นกัน ทั้งหมดที่ฉันต้องการตอนนี้คือสัญญาณไฟจราจรเอง

อย่างที่ฉันพูดไปก่อนหน้านี้ ฉันพบโมเดลที่ไม่ซับซ้อนใน Thingiverse และจัดการพิมพ์แปดแบบที่ดูไม่เลวเกินไป

ฉันติดตั้ง LEDS ด้วยตัวต้านทาน 200 โอห์มที่ต้องการและลิงค์และสายกราวด์

หดท่อตะกั่วและติดกาวร้อนทั้งหมดเข้าที่

ฉันตัดสินใจทาให้เป็นสีดำหลังจากติดตั้งไฟ LED ทั้งหมดแล้ว คิดไม่ดี ฉันควรทำอย่างนั้นก่อน

ฉันวางสายทุกอย่างไว้สำหรับการทดสอบก่อนที่จะดำเนินการต่อไป

ขั้นตอนที่ 6: ทางแยก

ฉันตัดสินใจติดมันทั้งหมดบนกระดาน ดังนั้นตอนนี้ฉันต้องสร้างทางแยกที่เหมือนกัน

ฉันอาศัยอยู่ในสหราชอาณาจักรดังนั้นเราจึงขับรถผิดทางของถนนที่นี่ ดังนั้นฉันจึงทำให้ทางแยกของฉันเป็นมิตรกับสหราชอาณาจักรเนื่องจากทักษะด้านศิลปะที่ไม่ดีของฉันจะเอื้ออำนวย

สิ่งนี้ค่อนข้างตรงไปตรงมา ใช้เวลาเพียง; และฉันแน่ใจว่าไม่มีทางแยกที่ดูเหมือนอย่างนั้นจริงๆ แต่ของฉันไม่มีหลุมบ่อ

ฉันไม่ต้องการเสียสละ Arduinos ของฉันกับโครงการนี้อย่างถาวร ดังนั้นฉันจึงประนีประนอมโดยใส่แต่ละอันที่มีข้อขัดแย้ง 10 มม. และติดกาวที่ขัดแย้งกับฐานของบอร์ด

สิ่งที่ฉันทำคือกาวแผ่นเขียงหั่นขนมขนาดเล็กที่ด้านข้างของ Arduino

ประการแรก มันถือ NRF24L01 และกระดานฝ่าวงล้อมออกจากฐานของทางแยก

และประการที่สอง ฉันไม่ค่อยใช้ Arduino โดยไม่มีเขียงหั่นขนม ดังนั้นพวกมันจึงยังคงมีประโยชน์เช่นนั้น

ขั้นตอนที่ 7: เสร็จสิ้นทั้งหมด

รวมไฟล์รหัสทั้งหมดแล้ว

ฉันไม่ได้อ่านรหัสที่นี่เนื่องจากคำแนะนำนี้ยาวพอหากไม่มี

ฉันหวังว่านี่จะเป็นคำแนะนำที่เป็นประโยชน์แม้ว่าจะแสดงเฉพาะวิธีการควบคุมบอร์ด Arduino อื่น ๆ จำนวนหนึ่งแบบไร้สายด้วย NRF24L01 ที่มีราคาสมเหตุสมผลมาก

หากคุณมีคำถามใด ๆ โปรดอย่าลังเลที่จะแสดงความคิดเห็นและเราจะพยายามอย่างเต็มที่เพื่อช่วย