شبكة WiFi من Arduino (أجهزة استشعار ومحركات) - مستشعر اللون: 4 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:40

كم مرة في تطبيقاتك لديك بعض أجهزة الاستشعار أو المشغل بعيدًا عنك؟ إلى أي مدى يمكن أن يكون استخدام جهاز رئيسي واحد فقط بالقرب من جهاز الكمبيوتر الخاص بك مريحًا لإدارة أجهزة تابعة مختلفة متصلة عبر شبكة wi-fi؟

في هذا المشروع ، سنرى كيفية تكوين شبكة wi-fi ، تتكون من وحدة رئيسية وجهاز واحد أو أكثر من الأجهزة التابعة. سيتم تشغيل كل جهاز بواسطة Arduino Nano ووحدة لاسلكية NRF24L01. أخيرًا لإظهار جدوى المشروع ، نقوم بإنشاء شبكة بسيطة حيث يمكن للوحدة التابعة أن تكتشف لونًا وتنقل نموذج RGB الخاص بها إلى الوحدة الرئيسية.

الخطوة 1: بروتوكول الاتصال

الفكرة الأساسية وراء هذا المشروع هي إنشاء شبكة مكونة من وحدات استشعار ووحدات مشغل ، مدفوعة بوحدة رئيسية تتواصل مع العبد من خلال اتصال wi-fi.

يتم توصيل الوحدة الرئيسية بالكمبيوتر من خلال اتصال تسلسلي وتوفر واجهة صغيرة تتيح للمستخدم البحث في الأجهزة المتصلة ، والحصول على قائمة العمليات الممكنة لكل جهاز والعمل عليها. لذلك لا تحتاج الوحدة الرئيسية ، مسبقًا ، إلى معرفة عدد الأجهزة المتصلة بالشبكة ونوعها ، ولكنها دائمًا قادرة على مسح الأجهزة والعثور عليها وتلقي المعلومات منها كتكويناتها أو خصائصها. يمكن للمستخدم ، في كل مرة ، إضافة أو إزالة الوحدات النمطية من الشبكة ويحتاج فقط إلى مسح جديد للشبكة لبدء الاتصال بالأجهزة الجديدة.

في هذا المشروع ، نعرض مثالًا بسيطًا لشبكة مكونة من وحدة رئيسية وعبيدين ، الأول هو "وحدة LED" ، أو بالأحرى وحدة بسيطة ، يمكنها تشغيل مصباح LED (أحمر أو أخضر) ، وإيقاف هذه المصابيح أو ترسل معلومات حول وضعها إلى السيد. والثاني هو "وحدة لون الاستشعار" والتي ، باستخدام مستشعر اللون (TCS3200) ، قادرة على اكتشاف اللون وإرجاع نموذج RGB الخاص به إذا تلقى أمرًا من قبل المستخدم (من خلال زر) أو طلبًا من السيد. باختصار ، يتكون كل جهاز مستخدم في هذا المشروع من وحدة لاسلكية (NRF24L01) و Arduino Nano التي تدير الوحدة اللاسلكية والعمليات البسيطة الأخرى. بينما تحتوي "وحدة LED" على مصباحين إضافيين و "وحدة ألوان المستشعر" تحتوي على مستشعر اللون وزر.

الخطوة 2: الوحدة الرئيسية

أهم وحدة هي "الوحدة الرئيسية" كما قيل ، باستخدام واجهة صغيرة سهلة الاستخدام ، فهي تدير الاتصال بين وحدات المستخدم والوحدات التابعة المتصلة بالشبكة.

أجهزة الوحدة الرئيسية بسيطة وتتكون من مكونات قليلة ، على وجه الخصوص يوجد Arduino Nano الذي يدير الاتصال التسلسلي مع الكمبيوتر وكذلك مع المستخدم ، والاتصال بالأجهزة الأخرى. بواسطة الوحدة اللاسلكية NRF24L01 المتصلة بلوحة Arduino باستخدام اتصال SPI. أخيرًا ، هناك نوعان من المؤشرات لإعطاء المستخدم ملاحظات مرئية حول البيانات الواردة أو الصادرة من الوحدة.

تتميز لوحة الإلكترونيات الخاصة بالوحدة الرئيسية بحجم صغير نسبيًا ، حوالي 65 × 30 × 25 مم ، لذلك يمكن إدخالها بسهولة في صندوق صغير. هنا ملفات stl للمربع (الجزء العلوي والسفلي).

الخطوة 3: وحدة الصمام

تقوم "وحدة الصمام" بتركيب وحدة Arduino Nano NRF24L01 وأربعة مصابيح LED. يتم استخدام وحدة Arduino و NRF24L01 لإدارة الاتصال بالوحدة الرئيسية ، بينما يتم استخدام اثنين من المصابيح لإعطاء المستخدم ملاحظات مرئية حول البيانات الواردة والصادرة ويتم استخدام المصابيح الأخرى للعمليات العادية.

تتمثل المهمة الرئيسية لهذه الوحدة في إظهار ما إذا كانت الشبكة تعمل أم لا ، مما يسمح للمستخدم بتشغيل أحد المصباحين أو إيقاف تشغيلهما أو الحصول على حالتهما الحالية. على وجه الخصوص ، هذه الوحدة هي نوع من إثبات المفهوم ، أو بالأحرى قررنا استخدامها لإظهار كيف يمكن التفاعل مع المشغلات واستخدام المصابيح ذات الألوان المختلفة ، فمن الممكن اختبار تشغيل وحدة اللون.

الخطوة 4: وحدة مستشعر اللون

هذه الوحدة الأخيرة أكثر تعقيدًا قليلاً فيما يتعلق بالوحدة الأخرى ، في الواقع ، فهي تحتوي على نفس الأجهزة الخاصة بالآخرين (وحدة Arduino Nano ، NRF24L01 ومصابيح LED للتعليقات المرئية) وأجهزة أخرى لاكتشاف اللون وإدارة البطارية.

لاكتشاف لون وإعادة نموذج RGB الخاص به ، قررنا استخدام مستشعر TCS3200 ، وهو مستشعر صغير ومنخفض التكلفة شائع الاستخدام في هذا النوع من التطبيقات. وهي تتألف من صفيف الثنائي الضوئي ومحول التردد الحالي. تحتوي المصفوفة على 64 صمامًا ضوئيًا ، و 16 بها مرشح أحمر ، و 16 مرشحًا أخضر ، و 16 بها مرشح أزرق ، والأخيرة 16 مصفاة بدون مرشحات. جميع الثنائيات الضوئية من نفس اللون متصلة بالتوازي ويمكن تنشيط كل مجموعة بواسطة دبابيس خاصة (S2 و S3). يقوم محول التردد الحالي بإرجاع موجة مربعة مع دورة عمل بنسبة 50٪ وتردد يتناسب طرديًا مع شدة الضوء. يمكن قياس تردد الخرج على نطاق كامل بواحدة من ثلاث قيم محددة مسبقًا عبر دبابيس إدخال للتحكم (S0 و S1).

يتم تشغيل الوحدة بواسطة بطارية Li-Po صغيرة ثنائية الخلية (7.4 فولت) ، ويتم إدارتها بواسطة Arduino. على وجه الخصوص ، يتم توصيل إحدى الخليتين بمدخل تناظري لهذه الخلية ، وهذا يسمح لـ Arduino بقراءة قيمة قوة الخلية. عندما ينخفض مستوى طاقة الخلية عن قيمة معينة ، للحفاظ على البطارية ، يقوم Arduino بتشغيل مصباح LED ، والذي يحذر المستخدم من إيقاف تشغيل الجهاز. لتشغيل الجهاز أو إيقاف تشغيله ، يوجد مفتاح يربط الدبوس الموجب للبطارية بدبوس Vin في لوحة Arduino أو بموصل يمكن استخدامه بعد ذلك من قبل المستخدم لشحن البطارية.

بالنسبة للوحدة الرئيسية ، فإن وحدة ألوان المستشعر صغيرة الحجم (40 × 85 × 30) وتم إدخالها داخل صندوق مطبوع ثلاثي الأبعاد.