👍🏽 🥉 🙆🏽 كيف صنعت لوحة إلكترونية لمستشعرات القياس والتحكم في الأجهزة الطرفية 💆🏿 🚾 🗜️

في عملية إنشاء نادل روبوت ، روبوت تواجد عن بعد ، روبوت سيلفي ، ظهرت بعض التطورات أنه من الخطيئة عدم المشاركة مع المجتمع ، أي جعل المصدر المفتوح. كان أحد إصدارات العمل لوحة إلكترونية ، أطلق عليها اسم SB الإصدار 4.0 ، باستخدام Arduino غير مكلفة ومنخفضة نسبيًا نسبيًا ، وهي Nano 3.0. تعتبر لوحة SB 4.0 بسيطة بما فيه الكفاية ومفهومة لتعزيز معرفتها بالإلكترونيات ومهارات اللحام أثناء التجميع ، وهي وظيفية بما يكفي لإنشاء مشاريعها العملية الخاصة (على سبيل المثال ، قم بتشغيل المصباح الكهربائي عن طريق إشارات من مستشعر الحركة ومستشعر الضوء أو عن طريق الأمر الخاص بك عبر Bluetooth) ، وكانت تكلفة المكونات مع التسليم عند الطلب من أصدقائنا الصينيين مع تاوباو حوالي 55 دولارًا (بما في ذلك أجهزة الاستشعار نفسها).

الغرض الرئيسي من لوحة SB 4.0 هو واجهة الجهاز. بعد جمعها ، يمكنك استخدامها لتلقي ومعالجة البيانات من العديد من أجهزة الاستشعار المثبتة مسبقًا واتخاذ المزيد من القرارات وتنفيذ الخوارزميات. لتسهيل عملية التصحيح ، تم إنشاء واجهة في نظام التشغيل Windows ، حيث يتم عرض قراءات القياس عن بعد من أجهزة الاستشعار ومصدر الطاقة ، ويتم عرض حالة الأزرار والمكابح بوضوح ، ويمكن إرسال الأوامر إلى وحدة التحكم الدقيقة.

في هذا المنشور ، سأصف خصائص المجلس ومثال على تطبيقه. مرة أخرى ، هذا كله مفتوح المصدر ، مرخص بموجب CC Attribution Non-Commercial Share Alike Alike.

نعم ، هناك بالفعل لوحات تحكم و KIT متشابهة مع أجهزة استشعار (لوحات Arduino الأكثر تكلفة مع الدروع ، لـ Raspberry Pi ، لليود الأمبير) ، لكن SB 4.0 يختلف عنها في وجود لوحة طاقة وبرنامج تحكم مناسب مكتوب باستخدام بيئة تطوير LabView. أي أن SB 4.0 يتكون من لوحين: تحكم + طاقة. سيتبين هذا في الصور ومقاطع الفيديو.

صورة لكل من اللوحين ، مستشعر الحركة ، البطارية:

برمجة

لبرمجة وحدة التحكم الدقيقة ، كما هو الحال دائمًا ، نستخدم C / C ++. نقوم بتطويره في Arduino IDE.

تظهر لقطة الشاشة واجهة برنامج Selfiebot Control Panel ، حيث يتم عرض قراءات القياس عن بعد من أجهزة الاستشعار ومصدر الطاقة وحالة الأزرار والمكابح بوضوح ، يمكنك إرسال أوامر إلى وحدة التحكم الدقيقة.

لقطة شاشة لجزء الواجهة:

الأداء

يستخدم SB 4.0 واحدة من أرخص منصات Arduino Nano 3.0 مع متحكم 8 بت ATmega328. هذا يكفي لمعالجة التعليمات البرمجية وحل المشكلات: التحكم في الروبوتات وأنظمة المنزل الذكي وما إلى ذلك.

التوافق

الجهد المنطقي هو 5 فولت ، مما يضمن التوافق الكهربائي مع الأجهزة الطرفية Arduino.

منافذ الإدخال / الإخراج

دبابيس التحكم متحكم المتاحة. بين قوسين ، أشار إلى العناصر المثبتة مسبقًا التي يعرف بها المجلس بالفعل كيفية العمل.

2 دبابيس ، يمكن تكوينها كمدخلات / مخرجات رقمية وإخراج PWM (لخدمتين رقميتين) ؛
دبوس واحد ، إدخال / إخراج رقمي (لمستشعر الحركة) ؛
3 دبابيس ، إدخال / إخراج رقمي (لمصابيح RGB) ؛
دبوس واحد ، إدخال / إخراج رقمي (لمستشعر الحد ، الأزرار) ؛
دبوس واحد ، خرج رقمي + 5 فولت / 0 فولت (للتحكم في الحمل الخارجي).

يتم استخدام ناقل I2C ومنفذ UART على التوالي للوحة توسيع المنفذ ووحدة Bluetooth.
يتم توفير عالمية لوحة SB 4.0. تطابق مستويات الطاقة ، ومستويات الإشارة ، ونوع الإدخال / الإخراج! استبدل المستشعرات المثبتة مسبقًا بأجهزة الاستشعار الخاصة بك:

درجة الحرارة
مستوى الضجيج
الرطوبة
الضغط ، إلخ.

يعمل دبوس الإدخال على أساس مغلق / مفتوح. على سبيل المثال على الدبوس ذاهب إلى MK أو + 5V أو 0. يتم تضمين هذه القيم في بيانات القياس عن بعد التي يتم إرسالها إلى برنامج لوحة تحكم Selfiebot.

ينتج دبوس الإخراج إما 5V بسعة تحميل 1A ، أو معطل - 0V. لا يمكن تطبيق الجهد أو عدمه على هذا الموصل إلا من خلال أمر خارجي أو أمر من خوارزمية البرامج الثابتة.

لا معنى لتوصيل أجهزة الاستشعار التناظرية بدبابيس رقمية.

التغذية

يتم توفير الطاقة من خلال مقبس الطاقة 2.1 مم ، أو من بطاريات Li-Ion مع وحدة تحكم بالشحن. يتم تحديد المصدر تلقائيًا.
في حالة إمداد الطاقة عبر مقبس ، فإن جهد الإدخال الموصى به هو 12-12.6 فولت. محولات الجهد DC-DC تعطي 7 فولت إلى الماكينات ، 5 فولت إلى USB1 ، USB2 والأحمال الأخرى. كمصدر للطاقة ، يمكنك استخدام محول الشبكة أو البطاريات.
استخدم دبابيس 5 فولت لتشغيل الأجهزة الطرفية. عند استخدام مصدر طاقة خارجي ، يمكن الحصول على ما يصل إلى 1 أمبير من دبوس 5 فولت.

تشمل مجموعة إمدادات الطاقة:

بطارية 3x18650 ، 1 جهاز كمبيوتر.
بطارية 18650 ، 3.7 فولت ، من 2200 ملي امبير ، 3 قطع.
جهاز التحكم بالشحن ، 1 جهاز كمبيوتر.
1 × موصل الطاقة
محولات DC-DC ، 4 قطع.
مستشعر هول ، 1 جهاز كمبيوتر.
ترانزستورات ، 3 قطع.
Optocouplers والمقاومات.

التواصل

مبرمج متحكم Arduino Nano عبر USB مع برنامج مجاني قياسي من موقع الشركة المصنعة MK. لنقل البيانات بين SB 4.0 وجهاز كمبيوتر ، كما هو الحال دائمًا ، اخترت وحدة Bluetooth HC-06 الشائعة غير المكلفة ، ومعدل نقل البيانات 9600 كيلوبت / ثانية. تمر أوامر بيانات القياس والتحكم عن بعد عبر هذه القناة اللاسلكية.

الأبعاد

حصلت على أبعاد لوحة الطاقة الإلكترونية - 100 × 70 × 40 مم. أبعاد لوحة التحكم الإلكترونية 90 × 70 × 45 مم. لكني متأكد من أنه لا يزال بإمكانك أن تخجل حجمها وتقلل من قيمته.

تباعد التلامس هو 0.1 ″ (2.54 مم).

مواصفات متحكم

متحكم: 8 بت ATmega328.
تردد الساعة: 16 ميجا هرتز.
ذاكرة فلاش: 32 كيلو بايت (يتم استخدام 2 كيلو بايت في أداة تحميل التشغيل ، 30 كيلو بايت - لتخزين رمز البرنامج الخاص بك).
رام 2 كيلوبايت.
إيبروم 1 كيلو بايت.
تقدير جهد العمل: 5 فولت

ميزات اللوحة الإلكترونية SB 4.0

الفولطية التشغيلية المقدرة: 12.6 فولت
جهد الدخل الموصى به: 12-12.6 فولت.
أقصى تيار من الحافلة 5 فولت: 1000 مللي أمبير
منافذ الإدخال / الإخراج للأغراض العامة: 2
الموانئ مع دعم PWM: 2

تتضمن لوحة التحكم العناصر التالية:

وحدة بلوتوث HC-06 ، 1 جهاز كمبيوتر.
لوحة تحكم إلكترونية موسعة ، 1 قطعة.
متحكم اردوينو نانو 3.0 ، 1 قطعة.
1 جهاز كمبيوتر
Servos TowerPro MG966R ، 2 قطعة.
مقاوم ضوئي ، 1 جهاز كمبيوتر.
جهاز استشعار الحركة ، 1 جهاز كمبيوتر.
1 × RGB LED
زر ، 1 جهاز كمبيوتر.
فتيل ، 1 جهاز كمبيوتر.
البلوز ، 1 جهاز كمبيوتر.
الترانزستور ، 1 جهاز كمبيوتر.
مكثف ، 1 جهاز كمبيوتر.

الاستخدام العملي

خيارات للاستخدام العملي:

1. فتح / إغلاق النوافذ عندما تتغير درجة الحرارة.
2. قم بتشغيل / إيقاف تشغيل المروحة عندما تتغير الرطوبة في الغرفة.
3. تشغيل / إيقاف الضوء في وجود حركة في الظلام.
4. تشغيل / إيقاف تشغيل إمدادات المياه عند تغيير رطوبة التربة.
5. بدوره على إضاءة الأشعة تحت الحمراء في الظلام.
6. نقل أي بيانات للقياس عن بعد إلى الخادم عبر اتصال الإنترنت.

مثال على تطبيق SB 4.0 Board

الغرض: شريطة الضغط على الزر ، قم بتشغيل الضوء عند اكتشاف الحركة.

للقيام بذلك ، نحتاج أيضًا إلى وحدة ترحيل ، مصباح كهربائي (220 ADC أو ما يصل إلى 12 VDC).

1. في أغلب الأحيان نجد مرحلات 12VDC و 05VDC. الرقم يعني قيمة الجهد المباشر الذي يجب توفيره لمدخل المرحل.
2. النظر في تشغيل التتابع الشعبي SRD-05VDC من Arduino من Songle.
3. عند تطبيق الطاقة على دبوس Vcc وتقليصها إلى دبوس "GND" ، يضيء مؤشر LED الأخضر.
4. منذ ذلك الحين لدينا وحدة أحادية القناة ، ثم على اللوحة سترى دبوس إشارة واحد فقط In1. إذا قمت بتعيين مستوى الجهد LOW إلى In1 ، فسيضيء مؤشر LED الأحمر في وحدة الترحيل ويعمل التتابع بنقرة مميزة. في Arduino ، يكون الأمر digitalWrite (pin ، LOW) مسؤولاً عن تعيين مستوى الجهد على الدبوس ؛ لإعادة التتابع إلى حالته السابقة ، استخدم الأمر digitalWrite (pin، HIGH) ؛
5. قم بتوصيل وحدة الترحيل بلوحة SB 4.0 ، والتي تحتوي على مستشعر حركة مثبت مسبقًا وزر مستخدم.
5.1. يتم توصيل طرف الإشارة In1 لوحدة الترحيل بالطرف 13.
5.2. في رمز برنامج Arduino Nano نجد:

***********************************
 //     -   ,       timeout_SnSM
 if (var_Tlm_SnSM == 1) { time_Move_detect = millis(); }
 if (millis() - time_Move_detect < timeout_Move_detect) { Move_detect = 1; } else { Move_detect = 0; }
***********************************

أضف هذه الأسطر أدناه:

***********************************
  //     (== 0),     (== 1)     13 (== LOW),   timeout_SnSM
  if (var_Tlm_BUT == 0) { 
    if (Move_detect == 1) { digitalWrite(PIN_D13, LOW); } else {  digitalWrite(PIN_D13, HIGH); }
  } else {
    digitalWrite(PIN_D13, HIGH); 
  }
***********************************

5.3. قم بتنزيل البرنامج الثابت الجديد وقم بتشغيل طاقة اللوحة.

إذا اكتشف مستشعر الحركة الحركة ، فبفضل الخوارزمية الخاصة بنا ، يظهر مستوى LOW على دبوس مصدر الطاقة الخارجي ، ويعمل التتابع ، ويغلق الدائرة ، ويضيء الضوء.

وبالتالي ، إذا مر شخص بجهاز استشعار الحركة ، فإن الضوء يضيء.

كيف صنعت لوحة إلكترونية لمستشعرات القياس والتحكم في الأجهزة الطرفية