Mfano wa Udhibiti wa WiFi Udhibiti Kutumia MQTT: Hatua 9

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:53

Kuwa na mfumo wa zamani wa treni ya kiwango cha TT, nilikuwa na wazo jinsi ya kudhibiti locos kibinafsi.

Kwa kuzingatia haya, nilikwenda hatua zaidi na kugundua ni nini kinachohitajika sio tu kudhibiti treni lakini kuwa na habari ya ziada juu ya mpangilio mzima na kudhibiti kitu kingine (taa, swichi za reli …)

Hivi ndivyo mfumo wa mafunzo ya modeli ya WiFi unavyozaliwa.

Hatua ya 1: Bei za Operesheni

Kanuni kuu ni kudhibiti kila kitu kibinafsi, ama kutoka kwa mtawala mmoja, au kutoka kwa vyanzo vingi vya kudhibiti. Kwa asili hii inahitaji safu ya kawaida ya mwili - dhahiri WiFi - na itifaki ya mawasiliano ya kawaida, MQTT.

Kipengele cha kati ni MQTT Broker. Kila kifaa kilichounganishwa (treni, sensa, pato…) huruhusiwa tu kuwasiliana kupitia Broker na inaweza kupokea tu data kutoka kwa Broker.

Moyo wa vifaa ni mtawala wa WiFi wa ESP8266, wakati broker wa MQTT anaendesha kwenye Raspberry pi.

Mwanzoni chanjo ya Wifi hutolewa na router ya WiFi, na kila kitu kimefungwa kupitia waya.

Kuna aina 4 za vifaa:

- Mdhibiti wa Treni: ina pembejeo 2 za dijiti, pato 1 la dijiti, matokeo 2 ya PWM (kudhibiti 2 motor DC), - Kidhibiti cha sensorer: ina pembejeo 7 za dijiti (kwa swichi za kuingiza, optosensors…), - Kidhibiti cha Pato: ina matokeo 8 ya dijiti (kwa swichi za reli …), - Kijijini cha WiFi: ina pembejeo 1 ya nyongeza ya usimbuaji, pembejeo 1 ya dijiti (kudhibiti treni kwa mbali).

Mfumo pia una uwezo wa kufanya kazi kutoka kwa Node-Nyekundu (kutoka kwa kompyuta kibao, PC, au smartphone…).

Hatua ya 2: Kubadilishana Takwimu na Usanidi wa MQTT

Kulingana na itifaki ya MQTT, mwanzoni kila kifaa hujiunga na mada iliyopewa, na inaweza kuchapisha kwa mada nyingine. Huu ndio msingi wa mawasiliano ya mtandao wa kudhibiti treni.

Hadithi hizi za mawasiliano huweka kupitia ujumbe uliobuniwa wa JSON, uwe mfupi na usomeke kwa wanadamu.

Kuangalia kwa mtazamo wa mbali zaidi: Mtandao una router ya WiFi na SSID yake mwenyewe (jina la mtandao) na nywila. Kila kifaa lazima kijue hizi 2 kufikia mtandao wa WiFi. Dalali wa MQTT ni sehemu ya mtandao huu pia, kwa hivyo ili kutumia itifaki ya MQTT kila kifaa lazima kijue anwani ya IP ya broker. Mwishowe kila kifaa kina mada yake ya kujisajili na kuchapisha ujumbe.

Kivitendo, udhibiti uliyopewa wa kijijini hutumia mada hiyo hiyo kuchapisha ujumbe ambao treni iliyopewa imesajiliwa.

Hatua ya 3: Mdhibiti wa Treni

Ili kudhibiti treni ya kuchezea, kimsingi tunahitaji vitu 3: usambazaji wa umeme, mtawala aliyewezeshwa na WiFi, na umeme wa dereva wa magari.

Ugavi wa umeme unategemea mpango halisi wa matumizi: ikiwa LEGO, hii ni sanduku la betri la Kazi za Nguvu, ikiwa kuna seti ya treni ya "oldschool" TT au H0, ni umeme wa wimbo wa 12V.

Kidhibiti kilichowezeshwa na WiFi ni Wemos D1 mini (ESP8266 based).

Elektroniki za dereva wa gari ni moduli ya msingi wa TB6612.

Mdhibiti wa treni ana matokeo mawili ya PWM yaliyodhibitiwa. Kwa kawaida moja hutumiwa kwa udhibiti wa magari na nyingine hutumiwa kwa kuashiria mwanga. Inpus 2 ya kuhisi mawasiliano ya mwanzi na pato moja la dijiti.

Mdhibiti anapokea ujumbe wa JSON kupitia itifaki ya WiFi na MQTT.

SPD1 hudhibiti motor, kwa mfano: {"SPD1": -204} ujumbe hutumiwa kurudisha nyuma gari kwa nguvu ya 80% (kiwango cha juu cha kasi -255).

SPD2 inadhibiti ukubwa wa mwangaza wa mwangaza wa "mwongozo": {"SPD2": -255} ujumbe hufanya taa ya (nyuma) iangaze kwa nguvu yake yote.

OUT1 inadhibiti hali ya pato la dijiti: {"OUT1": 1} inawasha pato.

Ikiwa hali ya pembejeo inabadilika, mtawala hutuma ujumbe kulingana na hiyo: {"IN1": 1}

Ikiwa mtawala anapokea ujumbe halali, anautekeleza na hutoa maoni kwa broker. Maoni ni amri iliyotekelezwa kweli. Kwa mfano: ikiwa broker anatuma {"SPD1": 280} basi motor inafanya kazi kwa nguvu kamili lakini ujumbe wa maoni utakuwa: {"SPD1": 255}

Hatua ya 4: Udhibiti wa Treni ya LEGO

Ikiwa kuna treni ya LEGO, hesabu ni tofauti kidogo.

Nguvu moja kwa moja hutoka kwenye sanduku la betri.

Kuna haja ya kibadilishaji cha hatua ndogo ili kutoa 3.5V kwa bodi ya Lolin ya ESP8266.

Viunganisho vinafanywa na waya wa LEGO 8886, iliyokatwa kwa nusu.

Hatua ya 5: Kidhibiti cha mbali

Mdhibiti hutangaza tu ujumbe kwa treni (iliyoelezwa na swichi ya BCD).

Kwa kuzungusha kisimbuzi, rimoti hutuma ama ujumbe wa {"SPD1": "+"} au {"SPD1": "-"}.

Treni inapopokea ujumbe huu wa "aina ya kuongezeka", hubadilisha thamani yake ya PWM kwa 51 au -51.

Kwa njia hii rimoti inaweza kubadilisha kasi ya gari moshi kwa hatua 5 (kila mwelekeo).

Kubonyeza kisimbuzi cha nyongeza kitatuma {"SPD1": 0}.

Hatua ya 6: Mdhibiti wa Sensorer

Mdhibiti anayeitwa sensorer hupima majimbo ya pembejeo zake, na ikiwa yeyote kati yao atabadilika, anachapisha thamani hiyo.

Kwa mfano: {"IN1": 0, "IN6": 1} katika mfano huu pembejeo 2 zilibadilisha hali kwa wakati mmoja.

Hatua ya 7: Mdhibiti wa Pato

Mdhibiti wa pato ana matokeo 8 ya dijiti, ambayo yameunganishwa na moduli ya msingi ya ULN2803.

Inapokea ujumbe kupitia mada iliyosajiliwa.

Kwa mfano ujumbe wa "OUT4": 1, "OUT7": 1} washa 4 na 7. pato la dijiti.

Hatua ya 8: Raspberry Pi na Router ya WiFi

Nilikuwa na router ya TP-Link WiFI iliyotumiwa, kwa hivyo nilitumia hii kama Kituo cha Ufikiaji.

Dalali wa MQTT ni Raspberry Pi na Mosquitto imewekwa.

Ninatumia OS ya kawaida ya Raspbian na MQTT iliyofungwa na:

Sudo apt-get install mbu-wateja-mbu-chatu-mbu

Router ya TP-Link lazima isanidiwe na uwekaji wa anwani ya Raspberry, kwa hivyo kila baada ya kuanza tena Pi ina anwani sawa ya IP na kila kifaa kinaweza kuunganishwa nayo.

Na ndio hivyo!

Hatua ya 9: Watawala waliomaliza

Hapa kuna vidhibiti vilivyomalizika.

Loko ya kiwango cha TT ina ukubwa mdogo sana hivi kwamba bodi ya Lolin ilibidi kupunguzwa (kukatwa) kuwa ndogo ya kutosha kutoshea kwenye gari moshi.

Binaries zilizokusanywa zinaweza kupakuliwa. Kwa sababu za usalama, upeanaji wa pipa ulibadilishwa kuwa txt.