جهاز التحكم عن بعد والمراقبة بالصور عبر MQTT: 8 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:39

أهلا.

أود اليوم أن أتحدث عن كيفية عمل جهاز تحكم عن بعد ونظام مراقبة يمكن استخدامه ، على سبيل المثال ، للتحكم في أبواب المرآب والإضاءة والتدفئة والتحكم في الضغط ودرجة الحرارة والعديد من المعلمات الأخرى. لكن الميزة الرئيسية لهذا النظام هي أنه يمكنك استقبال الصور عن بعد من كائن بعيد. قبل أن تبدأ القصة ، مقدمة قصيرة ، بمجرد أن أردت إنشاء نظام مراقبة بالصور باستخدام لوحة Arduino M0-SD متوافقة ، وكاميرا VC0706 ودرع 3G / GPRS / GSM / GPS لـ Arduino. تم اختيار اللوحة المتوافقة مع Arduino M0-SD من الظروف التي يسهل برمجتها (تمامًا مثل Arduino UNO) ، جهد التشغيل هو 3.3 فولت - وهذا مناسب جدًا للعمل مع كاميرا VC0706 ، وكمية كبيرة من ذاكرة القراءة فقط وذاكرة الوصول العشوائي ، عدة منافذ UART ، وهي منفذ افتراضي منفصل لـ USB ، ولكن الميزة الرئيسية هي وجود موصل micro SD مباشرة على اللوحة (من الملائم جدًا تخزين كميات كبيرة من البيانات ، مثل الصور).

درع 3G / GPRS / GSM / GPS لـ Arduino مناسب جدًا للاستخدام مع لوحة Arduino M0-SD متوافقة. هناك العديد من المكتبات على الإنترنت ، بالإضافة إلى العديد من الأمثلة للعمل مع هذا الدرع. معدل نقل البيانات (3G) أعلى بكثير من معدل نقل البيانات GPRS التقليدي (مناسب بشكل خاص لنقل الصور). يعد توفر وحدة GPS ميزة إضافية.

اخترت تعريفة منخفضة التكلفة من مشغل خلوي لنقل البيانات (الصور) عبر الإنترنت. لكن السؤال الذي يطرح نفسه: كيفية نقل البيانات؟ MMS؟ FTP؟ كيف يتم الحصول على إشعار باستلام البيانات (الصورة)؟ نتيجة لذلك ، توصلت إلى قرار إرسال البيانات (الصور) إلى البريد الإلكتروني وعرض الرسائل من خلال التطبيق المثبت على الهاتف المحمول. اتضح أنها مريحة للغاية!:-) يمكن الاطلاع على المشروع النهائي على هذا الرابط.

يوجد أيضًا مشروع مماثل لـ Arduino UNO بالإشارة.

ثم قررت توسيع وظائف جهازي. على سبيل المثال ، أضف القدرة على التحكم في مصابيح LED (على الرغم من أن الاحتمالات في الواقع أوسع بكثير). البريد الإلكتروني لهذا ليس مناسبًا جدًا. خيار الرسائل القصيرة مكلف وغير مريح. ثم تعلمت عن MQTT. لن أصف ما هو عليه. دعني أقول فقط: هذا شيء رائع حقًا!:-) بمساعدة MQTT ، لا يمكنك تبادل الرسائل فحسب ، بل يمكنك أيضًا تبادل الملفات الثنائية (الصور). في تطبيق الهاتف ، يمكنك بسهولة إنشاء واجهتك الخاصة.

لقد بحثت عن أمثلة لتطبيق بروتوكول MQTT لدرعي 3G / GPRS / GSM / GPS (SIM5320) ، وللأسف ، لم أجد التطبيق الذي أحتاجه. لكن هذا لم يتركني وحدي. قررت تنفيذ الوظائف اللازمة بشكل مستقل. نتيجة لذلك ، تمكنت من إنشاء جهاز يتم التحكم فيه (يشار إليه بثلاثة مصابيح LED) عبر MQTT من تطبيق مثبت على هاتف محمول ، وكذلك أرسل صورة إلى الهاتف بأمر من الهاتف. (سأخبرك بسر أنني لم أر أي أمثلة لإرسال الصور من خلال وسيط MQTT من قبل وفعلت ذلك لأول مرة. وعندما تمكنت من نقل الصورة الأولى كنت سعيدًا للغاية!:-)) و لذلك ، أقترح الانتقال مباشرة إلى الخطوة الأولى - قائمة المكونات الضرورية.

الخطوة 1: قائمة المكونات

نحتاج إلى المكونات التالية:

1) متوافق مع Arduino M0-SD.

2) كاميرا TTL VC0706.

3) درع 3G / GPRS / GSM / GPS لأردوينو.

4) مصابيح LED حمراء ، خضراء ، صفراء ، 3 مقاومات (100-500 أوم) ، أسلاك ، موصل زاوية دبوس بخطوة 2.54 مم.

5) محول طاقة AC-DC (6V 1A) ، هوائي 3G ، إلخ.

الخطوة الثانية: تجهيز الكاميرا

تحتوي الكاميرا على مخرج RS-232 للتوصيل المباشر بجهاز كمبيوتر. من الضروري إزالة MAX232 (محول RS-232) وإغلاق وسادات التلامس بين المسامير المقابلة 7-10 (TX) ، 8-9 (RX).

يحتاج الكبل ذو الستة أسلاك المرفق بالكاميرا إلى إعادة بنائه قليلاً:

• قم بإزالة السلكين من الموصل.
• أعد ترتيب الأسلاك الحمراء (+ 5 فولت) والأسود (GND) كما هو موضح في الشكل.

على الأطراف العارية من الأسلاك يجب أن تكون ملحومة نصائح مثل "أنثى".

الخطوة 3: تحضير متوافق مع Arduino M0-SD

كما ذكرنا سابقًا ، فإن Arduino M0-SD المتوافق عبارة عن أجهزة وبرامج متوافقة مع Arduino M0 الأصلي ، ولكنه يحتوي أيضًا على موصل microSD مدمج لتوصيل بطاقة ذاكرة.

لتوصيل الكاميرا بـ Arduino M0-SD المتوافق على اللوحة ، من الضروري لحام الموصل الزاوي بأطراف TXD و RXD (الموصل X6) كما هو موضح في الشكل. هذا المنفذ يطابق "المسلسل".

يجب توصيل الأسلاك البيضاء (Camera RX) والأصفر (Camera TX) من الكاميرا على التوالي بأطراف TXD و RXD (الموصل X6) كما هو موضح في الشكل.

الخطوة 4: إعداد 3G / GPRS / GSM / GPS Shield SIM5320

قبل تثبيت بطاقة sim في الفتحة ، يجب عليك تعطيل طلب رمز PIN. ثم قم بتثبيت بطاقة SIM في الفتحة الموجودة على الجانب السفلي من اللوحة كما هو موضح في الشكل. يجب تثبيت اثنين من وصلات العبور في الموضع RX-1 (D1) ، TX-0 (D0).

الخطوة 5: تجميع الأجهزة

يتكون تجميع الأجهزة من عدة عمليات بسيطة:

• للتحكم في مصابيح LED ، تحتاج أولاً إلى لحام تصميم صغير لمصابيح LED ومقاومات مقيدة للتيار (100-500 أوم) كما هو موضح في الشكل. انتبه إلى قطبية مصابيح LED - يجب لحام الأنود بالمقاومات (+). لتقليل التعرض الطفيلي لمصابيح LED ، صنعت شاشة سوداء من الورق المقوى العادي.
• قم بتوصيل مصابيح LED والكاميرا بلوحة Arduino M0-SD متوافقة كما هو موضح في الرسم التخطيطي. مصدر الطاقة للكاميرا (السلك الأحمر "+ 5 فولت" والسلك الأسود "GND") يجب أن يؤخذ من المحطات الطرفية "+ 5V" و "GND" من الفتحة. يمكنك أيضًا استخدام موصل زاوية لهذا الغرض.
• بعد ذلك ، قم بتوصيل درع 3G / GPRS / GSM / GPS بلوحة Arduino M0-SD المتوافقة. لا تنس توصيل هوائي 3G.

الخطوة 6: إعداد وسيط MQTT

لقد اخترت موقع www.cloudmqtt.com مناسبًا جدًا وواضحًا كوسيط MQTT. يوفر اختبارًا مجانيًا. من الممكن أيضًا تلقي الرسائل وإرسالها مباشرة على الموقع.

إجراء الإعداد هو كما يلي:

1. اشتراك مباشر.
2. اضغط على زر "إنشاء مثيل جديد".
3. قم بتعيين الاسم ، على سبيل المثال "MqttCamera".
4. اضغط على زر "تحديد المنطقة". على سبيل المثال ، حدد "US-East-1 (Northern Virginia)".
5. اضغط على زر "مراجعة".
6. اضغط على الزر "إنشاء مثيل". اعرض الرسالة "تم إنشاء المثيل بنجاح".
7. انقر فوق "MqttCamera".
8. تذكر المعلومات: الخادم ، المستخدم ، كلمة المرور ، المنفذ ، مفتاح واجهة برمجة التطبيقات (سنحتاجها في الخطوتين السابعة والثامنة).
9. ثم يمكنك الانتقال إلى نافذة "WEBSOCKET UI" ، حيث يمكنك اختبار الرسائل وتصحيحها وعرضها وإرسالها (سنحتاج إلى هذه النافذة في الخطوة التالية).

الخطوة 7: تطبيق MQTT Dash

لإنشاء لوحة تحكم في هاتف محمول ، اخترت تطبيق MQTT Dash سهل الاستخدام وواضح للغاية.

قم بتثبيت التطبيق MQTT Dash على هاتفك وقم بإجراء الإعدادات التالية:

1. افتح التطبيق.
2. في نافذة شرطة MQTT ، انقر فوق (+) لإضافة لوحة تحكم جديدة.
3. في النافذة التي تظهر ، قم بملء الحقول المطلوبة ، مثل: الاسم (على سبيل المثال ، MqttCamera) ، العنوان ، المنفذ ، اسم المستخدم ، كلمة مرور المستخدم (خذ البيانات من الخطوة 6).
4. بعد ملء الحقول ، انقر فوق رمز القرص المرن (العملية "حفظ").
5. في النافذة مع قائمة لوحات التحكم ، انقر فوق السطر الظاهر "MqttCamera".
6. في نافذة لوحة التحكم التي تفتح ، انقر فوق رمز السهم لتحميل المقاييس.
7. ثم في النافذة المنبثقة ، انقر فوق الزر "اشتراك وانتظر المتري".
8. على جهاز كمبيوتر شخصي ، افتح حسابًا في وسيط MQTT (انظر الخطوة السابقة) ، وافتح نافذة "WEBSOCKET UI" ، واضبط موضوع "المقاييس / التبادل" في نافذة "إرسال رسالة" ، وسجل النص من ملف metrics.txt المرفق في نافذة "الرسالة" ، انقر فوق الزر "إرسال".
9. انتظر 10 ثوانٍ ، وتأكد من استلام المقياس في الهاتف وتحديث لوحة التحكم.

ثم يمكنك المتابعة إلى برمجة Arduino M0-SD المتوافقة.

الخطوة الثامنة: البرمجة والعمل

قبل برمجة Arduino M0-SD المتوافقة ، تحتاج إلى تثبيت جميع المكتبات الضرورية على الكمبيوتر (pubsubclient-master ، TinyGSM-master) ، والتي ذكرتها أدناه. تم تعديل هذه المكتبات بشكل طفيف لتعمل مع لوحة Arduino M0-SD متوافقة ، وكاميرا VC0706 ، ودرع 3G / GPRS / GSM / GPS SIM5320.

تحتاج إلى توصيل الكبل ومصدر الطاقة (6 فولت 1 أمبير لتشغيل درع 3G / GPRS / GSM / GPS) إلى Arduino M0-SD المتوافق.

ابدأ Arduino IDE. في Arduino ، يحتاج IDE إلى اختيار: Tools-> Board: Arduino M0 Pro (منفذ USB الأصلي).

افتح الرسم MqttCamera.ino. املأ الحقول: اسم المستخدم ، كلمة مرور المستخدم ، مفتاح واجهة برمجة التطبيقات ، المنفذ ، الخادم (خذ البيانات من الخطوة 6).

افتح نافذة Serial Monitor.

تحميل الرسم. لا أصف بالتفصيل إجراءات البرمجة (توجد تعليمات كافية على الإنترنت).

بعد التحميل الناجح والتجميع الصحيح ، يجب أن تظهر المعلومات التالية في نافذة Serial Monitor:

كاميرا VC0706 + Arduino M0 + SIM5320 + MQTT

Camera init… version: ----------------- VC0703 1.00 Ctrl infr موجود مستشعر معرف من قبل المستخدم 525 ----------------- نجاح ! جارٍ تهيئة المودم … المودم: AT + CGMM SIMCOM_SIM5320E في انتظار الشبكة … موافق الاتصال بالإنترنت OK الاتصال بـ 3.83.68.228 فشل الاتصال بـ 3.83.68.228 موافق Ping: 0

السطر "Ping: XX" عبارة عن رسالة دورية من Arduino M0-SD المتوافق إلى الخادم. بدلاً من هذه المعلومات ، يمكنك إرسال قياسات ADC وحالة الإدخال والمزيد.

في تطبيق MQTT Dash ، انقر فوق رموز المصابيح الكهربائية (LED_YELLOW ، LED_GREEN ، LED_RED) - تشغيل / إيقاف. انظر في نافذة جهاز العرض التسلسلي - يجب أن تكون هناك معلومات حول شيء مثل هذا:

تشغيل LED_YELLOW

LED_YELLOW_Off LED_GREEN على LED_GREEN منطفئ LED_RED على LED_RED مطفأ

انقر على أيقونة الكاميرا - أرسل الأمر "SHOOT" وانتظر بعض الوقت. يجب أن تظهر المعلومات التالية في نافذة Serial Monitor:

ابدأ التصوير!

تم التقاط الصورة! إنشاء IMAGE332-j.webp

وبعد فترة (5-10 ثواني) في النافذة يجب أن يتم عرض الصورة "VIEW IMAGE".

من أجل العرض التوضيحي ، قمت بتوجيه كاميرا VC0706 إلى مصابيح LED حتى تتمكن من رؤية حالتها بعد أن قمت بتبديلها بطريقة عشوائية. لكن في الاستخدام الحقيقي ، يمكنك توجيه الكاميرا إلى غرفة ، أو باب ، أو شارع ، أو بوابة ، أو سيارة ، وما إلى ذلك (بالطبع ، يجب أن تأخذ في الاعتبار متطلبات القانون). الهاتف المحمول ، حيث يتم عرض الحالات المثبتة والفعلية لمصابيح LED.

آمل أن تكون تعليماتي ممتعة ومفيدة لك. سأكون سعيدا لملاحظاتك وتعليقاتك. في خططي لتطوير جهازي ومشاركتك الابتكارات الجديدة. شكرا للمشاهدة!