بناء مراقب الآلة: 9 خطوات

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

كانت نقطة البداية لهذا المشروع هي العمل على مشروع ملموس لتعلم بعض الأشياء عن لوحات التحكم الدقيقة.

كانت الفكرة الأولية هي إنشاء كائن مادي يمكنه مراقبة نظام التكامل المستمر (VSTS | Azure DevOps) والإبلاغ عن حالات فشل إنشاء البرامج. بسبب مخاوف أمنية من قسم تكنولوجيا المعلومات ، تم رفض توصيل جهاز "غير قياسي" مباشرة بشبكة المؤسسة.

انتهى بي الأمر مع الهندسة المعمارية الموضحة في الصورة أعلاه. يمكن تلخيص سير عمل التنفيذ على النحو التالي:

يقوم تطبيق سطح مكتب Windows بفحص (سحب) VSTS Build Definitions. يقوم بتحليل نتائج البناء ، ثم يرسل أمرًا إلى الجهاز الفعلي الذي ينفذ تسلسلًا متحركًا صغيرًا قبل إظهار إما العلم الأحمر أو الأخضر.

الخطوة 1: الأجزاء المطلوبة

تلخص القائمة التالية جميع العناصر المطلوبة:

• 1 Arduino UNO R3 (https://store.arduino.cc/usa/arduino-uno-rev3).
• 1 درع التوسع (https://www.dfrobot.com/wiki/index.php/IO_Expansion_Shield_for_Arduino_V7_SKU:DFR0265).
• 2 من وحدات XBee S1 (https://www.adafruit.com/product/128).
• 1 XBee explorer dongle (https://www.sparkfun.com/products/11697).
• 2 محركات مؤازرة مستمرة 5VDC مع ملحقات التثبيت (https://www.parallax.com/sites/default/files/downloads/900-00008-Continuous-Rotation-Servo-Documentation-v2.2.pdf).
• 1 9VDC امدادات الطاقة.
• 3 مصابيح LED.
• عدد 3 مقاومات 220 أوم.
• كم قابل للسحب الحراري.
• 1 زر ضغط.
• 10KΩ سحب المقاوم للسحب.
• مكثف 100nF.
• أسلاك كهربائية.
• لوحة الشريط (لتركيب الزر)
• خشب 5 مم (50 × 50 سم).
• قسم مربع خشبي 5x5 مم (1 م).
• ورق مقوى.
• 10 X برغي قطرها 2 مللي متر.
• 4 برغي قطرها 5 مللي متر.
• مغناطيس قوي.
• وحدة تحول. أعدت استخدام الجزء المتحرك الداخلي من ضوء وامض. يمكنك وضع ما تريد. سيكون عليك فقط الحرص على أن الجزأين المتحركين يمكنهما التحرك بحرية دون لمسهما معًا.

الخطوة الثانية: بناء الصندوق

في الواقع يمكنك الحصول على صندوق بأي شكل تريده. الأشياء الرئيسية التي يجب التفكير فيها قبل البدء هي أين ستكون الأجزاء المتحركة والتأكد من أنها يمكن أن تتحرك بحرية دون أن تتلامس معًا. نقطة أخرى أين أنت ذاهب لوضع الجهاز؟ انتهى بي الأمر بمغناطيس (قوي) لألصقه بأي دعم معدني. إذا كنت ترغب في إنشاء نفس المربع ، يمكنك اتباع التعليمات الموجودة في ملف box_drawings.pdf.

في هذه الحالة ، عليك فقط قطع جميع القطع المختلفة ، وعمل الفتحات للمحركات المؤازرة ، ومصابيح LED ، والزر والمسامير ، وأخيراً لصق جميع الأجزاء معًا. بمجرد أن يجف ، القليل من الصنفرة وبعض الألوان.

تم صنع العلمين باستخدام بعض الكرتون الأحمر والأخضر. لإصلاح سارية العلم على المحركات المؤازرة ، يمكنك استخدام أجزاء التركيب المتوفرة عند شرائها.

الخطوة 3: إعداد اردوينو

العناصر المتصلة بلوحة تمديد Arduino هي:

• D2 PIN: زر الضغط.
• D4 PIN: مؤشر LED ليقول إن النظام قيد التشغيل.
• D5 PIN: مؤشر LED ليقول إننا ننفذ دورة.
• D6 PIN: مؤشر LED ليقول أن الجهاز قد تلقى رسالة جديدة.
• D9 PIN: إشارة نبضة PWM للمحرك المؤازر الذي يتعامل مع الدوران.
• D10 PIN: إشارة نبضة PWM للمحرك المؤازر الذي يتعامل مع العلم.
• مقبس XBee: وحدة ZigBee واحدة.

يوضح المخطط أعلاه كيفية توصيل جميع العناصر باللوحة.

بالنسبة لمصابيح LED ، يتم لحام المقاوم والأسلاك مباشرة عليها (اعتني بالقطبية). ثم يتم تعبئة كل شيء داخل غلاف حراري قابل للسحب.

بالنسبة لزر الضغط ، يتم لحام جميع الأجزاء (الزر والمقاوم والمكثف) مباشرة على لوحة شريطية صغيرة من الأقمار الصناعية. يتم بعد ذلك تثبيت اللوح الشريطي مباشرة ببراغي (2 مم)

تعمل المحركات المؤازرة بقوة 5 فولت ، وبالتالي يمكن توصيلها مباشرة بـ Arduino. إذا كنت تستخدم تلك ذات الجهد العالي (12 فولت) ، فسيتعين عليك إضافة طبقة أخرى لمصدر الطاقة.

بالنسبة لوحدات XBee النمطية ، بمجرد تكوينها للتحدث معًا (انظر القسم التالي) ، يمكن توصيلها بالمآخذ مباشرة.

ملاحظات: يمكن توصيل مصابيح LED وزر الضغط مباشرة بدبابيس Arduino لأنها قد تنفذ داخليًا الأوراق المالية المطلوبة. لقد قمت للتو بالطريقة القديمة لأن هذا الجانب لم يكن واضحًا جدًا بالنسبة لي.

الخطوة 4: البرمجيات - XCTU

كما ذكر أعلاه ، يجب تكوين جهازي XBee للتحدث معًا. للقيام بذلك ، تحتاج إلى استخدام برنامج X-CTU المخصص من DIGI. تحتاج إلى القيام بخطوة التكوين هذه مرة واحدة فقط. يرجى اتباع الإجراء الموضح في ملف xbee_configuration.pdf.

بمجرد الانتهاء من التكوين ، يمكنك توصيل كل وحدة على المقبس الخاص بها. واحد على محول USB / المسلسل والآخر على لوحة تمديد Arduino.

يجب أن يتعرف Windows 10. على محول USB / المسلسل تلقائيًا. إذا لم يكن كذلك ، فقد تضطر إلى تثبيت برنامج التشغيل يدويًا

ملحوظة:

يعد استخدام وحدات XBee لإجراء اتصال تسلسلي أساسي مبالغة قليلاً. في الوقت الذي بدأت فيه المشروع ، لم أنجح في العثور على أجهزة اتصال تسلسلي بسيطة يمكن استخدامها بسهولة على نظام التشغيل windows 10 (مشكلات برنامج التشغيل). كانت أيضًا فرصة للتعرف على بعض الأشياء حول

الخطوة 5: البرنامج - Arduino Sketch

لبرمجة Arduino ، نستخدم IDE الذي يمكن الوصول إليه من موقع الويب الرسمي.

منطق البرنامج بسيط إلى حد ما ، فهو يستمع فقط إلى المنفذ التسلسلي الافتراضي للوحة للأحرف الفردية ("أ" ، "ب" ، …). إذا تطابق الحرف الذي تم استلامه مع أمر معروف ، فستقوم وظيفة فرعية بتشغيل التسلسل المقابل.

الأمرين المفيدين الرئيسيين هما الرسوم المتحركة الناجحة ("أ") والرسوم المتحركة للخطأ ("ب").

لتتمكن من اللعب (أو تصحيح الأخطاء) أكثر قليلاً مع الصندوق ، هناك بعض الأوامر الإضافية التي يمكن تنفيذها. هم انهم:

• "o": فرض تشغيل LED ON
• "p": فرض إيقاف تشغيل مصباح LED
• "q": فرض تشغيل مؤشر LED للرسالة الجديدة
• "r": فرض إيقاف تشغيل مؤشر LED للرسالة الجديدة
• "s": فرض تشغيل مؤشر LED للدورة
• "t": فرض إيقاف تشغيل مؤشر LED للدورة
• "u": تنشيط المحرك المؤازر للدوران
• "v": تنشيط المحرك المؤازر للعلم.

بالإضافة إلى الأمر التسلسلي ، يوجد روتين فرعي (handlePushButton) يتم تنشيطه عند الضغط على زر الضغط على الجهاز. في هذه الحالة ، يتم تشغيل الرسوم المتحركة للخطأ أو النجاح تلقائيًا. تسمح هذه الميزة بالتحقق من تركيب الجهاز الفعلي بشكل صحيح.

كود رسم Arduino موجود في الملف الفردي bsldevice.ino. يمكنك تحميله مباشرة باستخدام IDE.

الخطوة 6: البرنامج - تطبيق سطح المكتب

الغرض من تطبيق سطح المكتب هو مراقبة موقع ويب Microsoft Azure DevOps (VSTS سابقًا) واكتشاف ما إذا كان تعريف الإنشاء ناجحًا أم خاطئًا. في كل مرة يتم فيها الانتهاء من بناء ، يحدد تطبيق سطح المكتب حالة البناء ويرسل الأمر المقابل ("أ" أو "ب") إلى المنفذ التسلسلي (COMx).

بعد تشغيل التطبيق ، يكون الإجراء الأول هو تحديد منفذ com الصحيح الذي تتصل به وحدة ZigBee. لتحديد المنفذ ، يمكنك استخدام Windows Device Manager (ضمن المنافذ (قسم COM & LPT)). يتم الاتصال بـ Azure DevOps تلقائيًا عند بدء التشغيل باستخدام بيانات اعتماد المستخدم الحالي. يمكنك أيضًا إرسال أي أمر محدد مسبقًا يدويًا باستخدام مربع التحرير والسرد الموجود على اليمين.

تم إنشاء جميع المصادر باستخدام الإصدار الاحترافي لـ Visual Studio 2017. يتطلب NET Framework 4.6.1. يُفضل هذا الإصدار من Framework لتسهيل الاتصال / المصادقة على موقع ويب VSTS.

ليستخدم:

• قم بتنزيل الأرشيف bslwatcher_sources.zip.
• استخرجه على القرص الخاص بك.
• اقرأ ملف how_to_build.txt للحصول على تفاصيل البناء.

الخطوة 7: البداية الأولى

هناك شيئان رئيسيان يجب مراعاتهما عند بدء تشغيل الصندوق:

1- لا توجد طريقة يستطيع النظام أن يعرف من تلقاء نفسه أين توجد الأعلام. يفترض النظام ظهور العلم الأخضر عند بدء التشغيل.

2- عند تشغيل لوحة Arduino ، يجب ألا يتحرك أي شيء. نظرًا لأننا استخدمنا الماكينات المستمرة ، تم تعيين موضع الصفر عند 90 افتراضيًا في ملف الرسم. إذا بدأ محرك مؤازر في الدوران أو إصدار بعض الضوضاء. قد تضطر إلى إعادة تحديد موضع الصفر. للقيام بذلك ، عليك فقط ضبط مقياس الجهد داخل الفتحة الصغيرة الموجودة على جانب المحرك المؤازر.

www.arduino.cc/en/Reference/ServoWrite

cmra.rec.ri.cmu.edu/content/electronics/boe…

الخطوة 8: الخاتمة

سيقوم هذا الجهاز الصغير بالإبلاغ فعليًا عن حالة نظام التكامل المستمر الخاص بك.

نظرًا لوجود "الذكاء" في تطبيق سطح المكتب ، يمكنك استخدام المربع لمراقبة أي برنامج أو عملية أخرى (البريد ، جهاز استشعار درجة الحرارة …). تحتاج فقط إلى الوصول إلى واجهة برمجة تطبيقات أخرى وتحديد ما هو "الجيد" أو "السيئ". إذا كنت لا تستخدم ألوانًا تقليدية باللونين الأحمر والأخضر ، يمكنك حتى تغيير معنى "الرسالة".

يمكن أيضًا إدخال تحسينات على المربع نفسه:

• استخدم بطارية.
• استخدم بروتوكول اتصال آخر.
• أضف مستشعرات لمعرفة العلم الموجود في الأعلى.

آمل أن تكون قد وجدت هذا المشروع ممتعًا.

شكرا للقراءة حتى هنا.

الخطوة 9: الملحق

بعض الروابط المستخدمة في إنشاء هذا المشروع:

موقع Arduino على الويب:

موقع DIGI على الويب:

برنامج XCTU:

بعض المعلومات مستخدمة من الآخرين:

arduino.stackexchange.com/questions/1321/se…

stackoverflow.com/questions/10399400/best-w…

www.mon-club-elec.fr/pmwiki_reference_ardui… (بالفرنسية)

jeromeabel.net/

موقع MSDN على الويب بشكل عام:

docs.microsoft.com/en-us/dotnet/framework/…