4 -cestný semaforový systém s použitím 5 bezdrôtových modulov Arduinos a 5 NRF24L01: 7 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:01

Pred malou chvíľou som vytvoril Instructable s podrobnosťami o jednom páre semaforov na doske.

Tiež som vytvoril ďalší Instructable ukazujúci základný rámec pre používanie bezdrôtového modulu NRF24L01.

Toto ma prinútilo zamyslieť sa!

Na celom svete je dosť veľa nadšencov, ktorí stavajú modelové mestá a železnice a takmer vždy majú semafory nejakého popisu.

Niektoré sú funkčnými modelmi a iné sú len na estetické účely.

Mohol by som vytvoriť funkčný model štvorsmerového semaforového systému a pripojiť ho bezdrôtovo?

Sadol som si a premýšľal o svojom zozname možných požiadaviek. Čo prebiehalo trochu takto.

Ovládajte 4 smery premávky, napríklad ako križovatka.

Každý smer má dve svetlá; a každý pár dostáva svoje pokyny bezdrôtovo z nejakej riadiacej jednotky.

Byť schopný definovať a upravovať postupnosť svetiel,

• 1, 2, 3, 4 - v smere hodinových ručičiek
• 1, 3, 4, 2
• 1, 4, 2, 3
• 1, 4, 3, 2-proti smeru hodinových ručičiek
• 1, 2, 4, 3
• 1, 3, 2, 4
• 1 + 3, 2 + 4 - 2 na 2 vypnuté
• 1 + 3, 2, 4
• 1, 3, 2 + 4

Všetky sekvencie budú riadené jednou riadiacou jednotkou a prijímacie jednotky iba zapínaním a vypínaním svetiel.

Keď som povedal, že urobím model, mal som na mysli vytvoriť skutočný model, nič príliš vymyslené, ale niečo, čo by v skutočnosti vyzeralo ako skutočná vec, možno áno.

Krok 1: Ambiciózny? Možno

Požiadavky na hlavné diely:

Riadiaca jednotka a štyri sady svetiel = päť Arduinos a päť bezdrôtových modulov. AliExpress na záchranu (opäť).

Osem svetelných stojanov. Mám zlú napodobeninu 3D tlačiarne, ktorá má tendenciu dodávať viac krmiva ako použiteľných produktov, ale myslel som si, že to aj tak vyskúšam. Našiel som nejaké na Thingiverse, www.thingiverse.com/thing:2157324

Tento model vyzeral pre moju tlačiareň ako najmenej komplikovaný. Chcel som osem, tak som stále tlačil šťastie. Ako sa ukázalo, zistil som, že ak som po niekoľkých neúspešných pokusoch model orientoval určitým smerom (spredu dozadu), dosiahol som rozumné výsledky. Celkovo som vytlačil trinásť a dostal som osem použiteľných.

To bol triedený zoznam hlavných dielov. Zostávajúce časti som už mal.

Kompletný zoznam dielov je

• 5 x UNO Arduino
• 5 x bezdrôtové dosky NRF24L01
• 5 x oddeľovacie dosky YL-105 (alebo podobné) pre NRF24L0
• 8 x červené LED diódy
• 8 x žltých LED diód (nemám žiadne oranžové LED)
• 8 x zelených LED diód
• 4 x RGB LED diódy
• Rezistory 28 x 220 ohmov
• Breadboards / PCBs ??
• 8 x Modelové semafory
• 6 x 8 dlhých kolíkových hlavičiek (šiesta bola určená na rozstupy na riadiacej doske, pozri video)
• Zmršťovacia trubica
• Prepojovacie vodiče
• Kus sololitovej dosky alebo niečo ploché
• Ostatné kusy dreva ??
• Maľovať ??
• Horúce lepidlo
• Čas, trpezlivosť a alkohol podľa vlastného výberu

Krok 2: Napíšte kód pre riadiacu jednotku

Toto je kus, ktorý som musel urobiť najskôr, pre prípad, že by som to skutočne nedokázal zvládnuť, čo by bol showstopper.

Toto bola zďaleka najkomplexnejšia časť alebo projekt, ale zároveň aj najzaujímavejšie.

Musel som si sadnúť a definovať všetky možné kombinácie svetelných zmien a ako budú synchrónne fungovať.

Ako každý dobrý dizajn, aj na papieri to začalo veľmi dlhým zoznamom čísel, a pretože som chcel mať možnosť mať niekoľko možných operačných sekvencií, zoznam sa ešte predĺžil.

Ale akonáhle som bol šťastný, že mám všetko, čo som si myslel, že je potrebné, a potom, čo som sa chvíľu pozeral na stránky s číslami, môj OCD spustil a začal som vidieť vzory.

Organizovaním vzorov sa mi podarilo zhromaždiť všetky sekvencie do jedného trojrozmerného poľa a dvoch dvojrozmerných polí.

Jediné, čo som teraz musel urobiť, bolo nájsť spôsob, ako manipulovať s týmito poľami a vytvoriť správne sekvenovanie a ľahké kroky.

Chvíľu to trvalo, ale podarilo sa mi to dosiahnuť za menej ako päťdesiat riadkov kódu vrátane komentárov atď.

Kód pre toto nie je pre slabozrakých, ale ak rozumiete viacrozmerným poliam, nemalo by byť príliš ťažké ho sledovať. Alebo krivka učenia pre zvyšok.

Ide o to, že verím, že to funguje, a napriek tomu by to nemalo vyžadovať zmenu. Ale…………

Krok 3: Modul Breakout Board NRF24L01

Modul NRF24L01 a oddeľovacia doska YL-105, bohužiaľ, nie sú veľmi vhodné pre breadboard.

Oddeľovacia doska ide čiastočne o riešenie problému a čo je dôležitejšie, robí ho odolným voči 5v, ale stále nie je priateľský k doske.

Začal som byť teda trochu vynaliezavý.

V mojej zbierke „vecí“mám niekoľko 6 pinových hlavičiek s dlhými kolíkmi. Druhy, ktoré sú potrebné na výrobu štítov Arduino.

Vzal som jeden z nich a ohnul som kolíky o 90 stupňov.

Odstránil som jednu z napájacích koľajničiek z dosky na pečenie a zapojil hlavičku do okraja dosky.

Tým zostali napájacie kolíky na oddeľovacej doske. Teraz stoja v ceste.

Tak som ich odstránil a umiestnil na druhú stranu oddeľovacej dosky tak, aby teraz trčali zo zadnej časti dosky.

Na účely tohto Instructable požadujem päť modulov NRF24L01, takže som ich namontoval po celej doske a potom pripevnil napájaciu lištu pozdĺž všetkých napájacích kolíkov na oddeľovacej doske.

Vyzeralo to celkom upravene, kým som nepripojil Arduino a trochu sa to tam nepreplnilo.

Navyše, čo je dôležitý bit, akonáhle bude napájacia lišta pripojená, všetky Arduino budú pripojené k rovnakému zdroju a tomu som sa snažil vyhnúť, a tak som väčšinu z nich opäť rozobral.

Dosku s pár modulmi NRF24L01 na nej ponechám na prototypovanie v budúcnosti, takže nie úplná strata času.

Krok 4: Semaforové jednotky

Našiel som niekoľko 170 škatúľ s väzbou. Tieto nemajú napájaciu lištu, takže moja upravená odpočinková doska by sa stále hodila. Aj keď v miernom uhle kvôli výške oddeľovacej dosky.

Postavil som štyri ovládače semaforov rovnakých, rovnakých farebných vodičov, umiestnenia atď. Teraz sú skutočne samostatné.

Pre riadiacu jednotku som umiestnil modul NRF24L01 na dosku s LED diódami RGB. Použil som RGB, pretože aj keď som nepotreboval vidieť všetky svetlá, iba červené a zelené, zaberajú menej miesta.

Pripojte diódy LED k Arduinu normálnym spôsobom a pridajte kúsok kódu na zobrazenie červeného alebo zeleného stavu každej sady semaforov.

Snažil som sa byť v súlade s mojimi farbami vodičov, aby som mohol ľahko vidieť, či som na jednej z dosiek urobil niečo iné.

Mám niekoľko krátkych súprav zvodov Dupont, a pretože sú zvody navzájom zlepené, je táto časť celkom jednoduchá.

NRF24L01:

• CE Orange na Arduino pin 10 (definované v kóde)
• Kolík 9 CSN Yellow to Arduino (definovaný v kóde)
• SCK Green to Arduino pin 13 (povinné)
• MOSI Blue to Arduino pin 11 (povinné)
• MISO Purple To Arduino pin 12 (povinné)
• Vcc červená na 5v. Ak nepoužívate oddeľovacie dosky, musí to byť 3,3 V.
• GND Brown to Arduino GND

Svetelné jednotky a kolíky Arduino k LED:

• Červená pre červenú LED
• Oranžová pre žltú LED (nemám oranžové LED)
• Zelená pre zelenú LED
• Čierna pre GND

Moja jediná odchýlka od toho bola, keď som Control Arduino pripojil k LED diódam RGB. Použil som biele a sivé drôty, pretože mi došli červené.

Krok 5: Semafory a testovanie

Tým je kód dokončený a každý samostatný ovládací prvok je tiež dokončený. Všetko, čo teraz potrebujem, sú samotné semafory.

Ako som už povedal, našiel som na Thingiverse nekomplikovaný model a podarilo sa mi vytlačiť osem, ktoré nevyzerali zle.

Vybavil som LED diódy požadovaným odporom 200 Ohm a prepojovacím a uzemňovacím vodičom.

Zmršťujte hadičky a zalepte ich všetko na svoje miesto.

Potom, čo som namontoval všetky LED diódy, rozhodol som sa ich namaľovať na čierno. Zlý nápad, mal som to urobiť ako prvý.

Pred ďalším pokračovaním som všetko zapojil do testu.

Krok 6: Križovatka

Rozhodol som sa ich všetky namontovať na dosku, takže som teraz musel vytvoriť nejaký druh križovatky.

Žijem vo Veľkej Británii, takže tu jazdíme na zlej strane cesty, a preto som urobil svoju križovatku priateľskú k Spojenému kráľovstvu, ako mi to moje slabé umelecké schopnosti dovoľujú.

To bolo celkom jednoduché, len časovo náročné; a som si istý, že neexistujú žiadne križovatky, ktoré by v skutočnosti takto vyzerali, ale moje nemajú žiadne výmoly.

Nechcel som tomuto projektu trvalo obetovať svojich Arduinos, tak som to skompromitoval tak, že každý z nich osadil 10 mm dištančnými stĺpikmi a horné konce som prilepil k spodnej časti dosky.

Čo som však urobil, je horúce prilepenie mini breadboardu na stranu Arduina.

Po prvé, držalo NRF24L01 a oddeľovaciu dosku mimo základne križovatky, a za druhé, len zriedka používam Arduino bez nepájivej dosky, takže budú stále takto užitočné.

Krok 7: Hotovo

Zahrnuté sú všetky súbory s kódom.

Tu som neprešiel kód, pretože tento návod je dostatočne dlhý aj bez neho.

Dúfam, že to bol užitočný návod, aj keď ukazuje iba to, ako bezdrôtovo ovládať niekoľko ďalších dosiek Arduino pomocou cenovo výhodného NRF24L01.

Ak máte akékoľvek otázky, neváhajte napísať komentár a ja sa budem snažiť pomôcť.