Arduino WiFi Ağı (Sensörler ve Aktüatörler) - Renk Sensörü: 4 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:20

Uygulamalarınızda kaç kez sizden uzakta bir sensör veya bir aktüatör var? Bir wi-fi ağı üzerinden bağlanan farklı bağımlı aygıtları yönetmek için bilgisayarınızın yakınında yalnızca bir ana aygıtı kullanmak ne kadar rahat olabilir?

Bu projede, bir ana modül ve bir veya daha fazla bağımlı cihazdan oluşan bir wi-fi ağının nasıl yapılandırılacağını göreceğiz. Her cihaz bir Arduino Nano ve bir NRF24L01 kablosuz modülü tarafından çalıştırılacaktır. Son olarak, projenin fizibilitesini göstermek için, bir bağımlı modülün bir rengi algılayabildiği ve RGB modelini ana modüle iletebildiği basit bir ağ oluşturuyoruz.

Adım 1: İletişim Protokolü

Bu projenin arkasındaki temel fikir, bir wi-fi bağlantısı aracılığıyla köle ile iletişim kuran bir ana modül tarafından yönlendirilen sensör modülleri ve aktüatör modüllerinden oluşan bir ağın oluşturulmasıdır.

Master modül bilgisayara seri iletişim yoluyla bağlıdır ve kullanıcının bağlı cihazları aramasına, her cihaz için olası işlemlerin listesini almasına ve bunlar üzerinde işlem yapmasına olanak tanıyan küçük bir arayüz sunar. Bu nedenle, master modülün ağa kaç tane ve ne tür cihazın bağlı olduğunu önceden bilmesine gerek yoktur, ancak cihazları her zaman tarayabilir ve bulabilir ve onlardan konfigürasyonları veya özellikleri olarak bilgi alabilir. Kullanıcı, her seferinde modülleri ağdan ekleyebilir veya çıkarabilir ve yeni cihazlarla iletişim kurmaya başlamak için yalnızca ağın yeni bir taramasına ihtiyaç duyar.

Bu projede, bir master modül ve iki slave'den oluşan basit bir ağ örneği gösteriyoruz, ilki bir "Led Modül" veya daha doğrusu bir led'i (kırmızı veya yeşil) açıp kapatabilen basit bir modül. bu ledler veya durumları ile ilgili bilgileri master'a gönderir. İkincisi, renk sensörünü (TCS3200) kullanarak, bir kullanıcı tarafından bir komut (bir düğme aracılığıyla) veya master tarafından bir talep alırsa bir rengi algılayabilen ve RGB modelini döndürebilen bir "Sensör Renk Modülü"dür. modül. Özetle, bu projede kullanılan her cihaz bir kablosuz modül (NRF24L01) ve kablosuz modülü ve diğer basit işlemleri yöneten bir Arduino Nano'dan oluşmaktadır. "Led Modülü" iki ek led içerirken, "Sensör Renk Modülü" renk sensörü ve bir buton içerir.

Adım 2: Ana Modül

En önemli modül "Master Modül"dür, söylendiği gibi, küçük bir sezgisel arayüz kullanarak, ağa bağlı kullanıcı ve bağımlı modüller arasındaki iletişimi yönetir.

Master modülün donanımı basittir ve birkaç bileşenden oluşur, özellikle bilgisayar ve dolayısıyla kullanıcı ile seri iletişimi ve diğer cihazlarla iletişimi yöneten bir Arduino Nano vardır. Bu sonuncusu oluşturulur. Arduino kartına bir SPI iletişimi kullanılarak bağlanan NRF24L01 kablosuz modülü tarafından. Son olarak modülden gelen ve giden veriler hakkında kullanıcıya görsel geri bildirim vermek için iki adet led bulunmaktadır.

Ana modülün elektronik kartı, yaklaşık 65x30x25 mm gibi nispeten küçük bir boyuta sahiptir, bu nedenle küçük bir kutuya kolayca yerleştirilebilir. İşte kutunun stl dosyaları (üst ve alt kısım).

Adım 3: Led Modülü

"Led modülü", Arduino Nano'yu NRF24L01 modülünü ve dört led'i monte eder. Arduino ve NRF24L01 modülü, master modül ile iletişimi yönetmek için kullanılırken, ledlerden ikisi gelen ve giden veriler hakkında kullanıcıya görsel geri bildirim vermek için, diğer iki led ise normal işlemler için kullanılır.

Bu modülün ana görevi, ağın çalışıp çalışmadığını göstermek, kullanıcının iki ledden birini açmasına, kapatmasına veya mevcut durumunu almasına izin vermektir. Özellikle bu modül bir tür kavram kanıtıdır veya daha doğrusu aktüatörlerle etkileşimin nasıl mümkün olduğunu göstermek için kullanmaya karar verdik ve farklı renkte ledler kullanarak renk modülünün çalışmasını test etmenin mümkün olduğunu gösterdik.

Adım 4: Renk Sensörü Modülü

Bu son modül diğerine göre biraz daha karmaşıktır, aslında diğerlerinin aynı donanımını (Arduino Nano, NRF24L01 modülü ve iki görsel geri besleme ledi) ve rengi algılamak ve pili yönetmek için diğer donanımları içerir.

Bir rengi tespit etmek ve RGB modelini döndürmek için, bu tür uygulamalarda yaygın olarak kullanılan küçük ve düşük maliyetli bir sensör olan TCS3200 sensörünü kullanmaya karar verdik. Bir fotodiyot dizisi ve bir akım-frekans dönüştürücüsünden oluşur. Dizi 64 fotodiyot içerir, 16'sı kırmızı filtreye sahiptir, 16'sı yeşil filtreye sahiptir, 16'sı mavi filtreye sahiptir ve son 16 tanesi filtresizdir. Aynı renkteki tüm fotodiyotlar paralel bağlanır ve her grup iki özel pin (S2 ve S3) ile etkinleştirilebilir. Akım-frekans dönüştürücüsü, %50'lik bir görev döngüsüne ve ışık yoğunluğuyla doğru orantılı frekansa sahip bir kare dalga döndürür. Tam ölçekli çıkış frekansı, iki kontrol giriş pimi (S0 ve S1) aracılığıyla önceden ayarlanmış üç değerden biri ile ölçeklenebilir.

Modül, küçük, iki hücreli bir Li-Po pil (7.4V) ile çalışır ve Arduino tarafından yönetilir. Özellikle iki hücreden biri bunun analog girişine bağlanır ve bu Arduino'nun hücrenin gücünün değerini okumasını sağlar. Pilin güç seviyesi belirli bir değerin altına düştüğünde, pili korumak için Arduino, kullanıcıyı cihazı kapatması konusunda uyaran bir led açar. Cihazı açıp kapatmak için, pilin pozitif pinini Arduino kartının Vin pinine veya daha sonra kullanıcı tarafından pili şarj etmek için kullanılabilecek bir konektöre bağlayan bir anahtar vardır.

Ana modüle gelince, sensör renkli modülün boyutu küçük (40x85x30) ve 3D baskılı bir kutunun içine yerleştirildi.