Projekt IoT RFID + czujnik koloru: 7 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:30

Ideą tego projektu jest nagradzanie osób, które piją z kubków kawy i odpowiednio się ich pozbywają. Weźmy na przykład firmę taką jak Tim Hortons; w 2014 roku odnotowali wydawanie 2 miliardów filiżanek kawy rocznie. Chociaż ich kubki można poddać recyklingowi, w tej chwili nie wszędzie są one przyjmowane do recyklingu. Jak stwierdzono na ich stronie internetowej, „obecnie prowadzimy programy w wielu restauracjach w całej Kanadzie, w których wychwytujemy nasze papierowe kubki (i inne opakowania) do recyklingu lub kompostowania. Liczba lokalizacji, w których oferujemy recykling w sklepie, stale rośnie, ponieważ współpracujemy z lokalnymi firmami zajmującymi się gospodarką odpadami w celu rozszerzenia naszego programu…”

Tak więc, ponieważ nadal rozwijają się i wspinają w branży jako korporacja dbająca o środowisko, wierzymy, że mogą również zwiększyć liczbę klientów i podnieść świadomość, tworząc system nagród motywacyjnych.

Ten projekt jest próbą opracowania podstawowego systemu wokół tej idei.

Krok 1: Części

• Raspberry Pi 3
• Arduino Mega
• Mini płytka do krojenia chleba
• Female.męskie przewody połączeniowe
• 2 x diody LED (czerwona i zielona)
• Rezystory 2 x 330 Ohm
• Czujnik koloru TCS3200
• RC522 Czytnik i tagi RFID
• Kabel USB 2.0 typu A/B
• Komputer i Internet
• Filiżanka kawy

Krok 2: Konfiguracja sprzętu

Podłączanie TCS 3200 do Arduino

VCC 5V

GND GND

S0 4

S1 5

S2 6

S3 7

E0 GND

WYJŚCIE 8

Podłącz RFID/diody LED do Raspberry Pi

SDA 24

SCK 23

MOSI 19

MISO 21

GND 6

RST 22

3,3 V 1

ZIELONA DIODA LED 12 i 330 Ohm do GND

CZERWONA LED 11 i 330 Ohm do GND

Krok 3: Programowanie czujnika koloru

TCS3200 wykrywa kolorowe światło przez wewnętrzną matrycę fotodiod 8x8. Przetwornik prądowo-częstotliwościowy przetwarza odczyt z fotodiody na falę prostokątną, której częstotliwość jest proporcjonalna do natężenia światła.

Fotodiody mają trzy różne filtry kolorów. Dostępnych jest 16 filtrów czerwonych, 16 filtrów zielonych, 16 filtrów niebieskich i 16 innych fotodiod bez filtra.

Aby fotodioda mogła odczytać kolor, musimy wysterować piny S2 i S3.

Tabela kolorów:

Kolor S2 S3

Czerwony NISKI NISKI

Niebieski NISKI WYSOKI

Zielony WYSOKI WYSOKI

Każdy czujnik może nieznacznie różnić się częstotliwością. Zbliż czujnik do kubka. Użyj kodu Colour_Tester.ino, aby znaleźć prawidłowe wartości dla konkretnego kubka i zapamiętaj je w Monitorze seryjnym. Następnie napisz instrukcje if, aby wyprowadzić "tak" lub "nie", jeśli czujnik wykrywa kubek, jak pokazano w Sensor_Data.ino.

Po zakończeniu podłącz Arduino do Raspberry Pi za pomocą kabla USB.

Krok 4: Konfiguracja Raspbian dla RFID RC522

1. Włącz SPI (Serial Peripheral Interface), otwierając terminal i uruchamiając następujące polecenie.

sudo raspi-config

2. Za pomocą klawiszy strzałek wybierz „5 opcji interfejsu” i naciśnij Enter.

3. Użyj klawiszy strzałek, aby wybrać „P4 SPI” i naciśnij Enter.

4. Zostaniesz teraz zapytany, czy chcesz włączyć interfejs SPI, wybierz Tak za pomocą klawiszy strzałek i naciśnij Enter, aby kontynuować.

5. Po pomyślnym włączeniu interfejsu SPI na ekranie powinien pojawić się następujący tekst: „Interfejs SPI jest włączony”. Uruchom ponownie Raspberry Pi, naciskając Enter, a następnie ESC. Wpisz następujące polecenie w terminalu na swoim Raspberry Pi, aby ponownie uruchomić Raspberry Pi.

ponowne uruchomienie sudo

6. Po ponownym uruchomieniu Raspberry Pi sprawdź, czy rzeczywiście został włączony. Uruchom następujące polecenie, aby sprawdzić, czy spi_bcm2835 znajduje się na liście.

lsmod | grep spi

7. Zainstaluj Python-dev i git za pomocą polecenia.

sudo apt-get zainstaluj git python-dev

8. Uruchom Node-Red, aby utworzyć folder ~/.node w swoim folderze domowym. Uruchom polecenie

węzeł-czerwony-start

Uzyskaj dostęp do interfejsu użytkownika za pomocą przeglądarki, wskaż adres https://:1880. Na przykład moje Pi jest w sieci mojego domowego biura pod adresem 192.168.0.17, więc aby uzyskać dostęp do Node-RED, przechodzę do

Teraz zatrzymaj Node-Red Server za pomocą polecenia.

węzeł-czerwony-stop

9. Zainstaluj węzeł demona i węzeł szeregowy.

cd ~./węzeł-czerwony

npm ja node-red-node-demon npm i node-red-node-serialport

10. Zainstaluj SPI-Py.

cd ~

git clone https://github.com.lthiery/SPI-Py.git cd SPI-Py/ sudo python setup.py install

11. Wypakuj te pliki z archiwum zip w katalogu domowym użytkownika – np. /home/pi.

12. Zrestartuj pi i jeszcze raz uruchom Node-Red.

13. Przetestuj czytnik kart, uruchamiając skrypt z wiersza poleceń

cd ~

python rfidreader.py

Kiedy machniesz tagiem w odległości około 1 cm od głównego obszaru czytnika kart, skrypt wydrukuje unikalny UID karty i jej typ. Istnieją różne rodzaje kart, najczęstsze to MIFARE 1KB, ale są też inne. Nie wszystkie karty używają tego samego protokołu komunikacji radiowej, więc nie zdziw się, jeśli losowo wybrana karta nie zostanie rozpoznana. Zapamiętaj UID swoich tagów na później.

Krok 5: Utwórz przepływ Node-RED, aby odczytać tag RFID i czujnik koloru

Połącz się z Node-RED na swoim Pi za pomocą przeglądarki – albo z innego komputera, albo z samego Pi.

1. Kliknij ikonę hamburgera obok czerwonego przycisku wdrażania w prawym górnym rogu.

2. Przejdź do Importuj i kliknij Schowek.

3. Skopiuj całą zawartość tekstu z pliku node-red-flow.txt i wklej go do schowka, a następnie naciśnij Importuj.

4. Musimy się upewnić, że wszystko jest poprawnie skonfigurowane. Najpierw kliknij pomarańczowy węzeł szeregowy (u góry po lewej). Kliknij ikonę pióra, a następnie ikonę wizjera i wybierz port szeregowy, do którego podłączony jest Arduino. Następnie kliknij czerwony przycisk Aktualizuj, a następnie czerwony przycisk Gotowe.

5. Następnie skonfigurujemy fioletowy węzeł MQTT (obok węzła szeregowego). Kliknij ikonę pióra. Wpisz adres IP miejsca, w którym chciałbyś, aby znajdował się broker. Po zakończeniu kliknij czerwony przycisk Aktualizuj i czerwony przycisk Gotowe.

6. Na koniec konfigurujemy pomarańczowy węzeł funkcji o nazwie JSON to Object obok węzła RFIDReader. Funkcja zawiera instrukcję switch. Spowoduje to pobranie UID tagów i zmianę ich nazwy. W naszym przypadku mieliśmy dwa tagi, których nazwy zmieniliśmy na Użytkownik 1 i Użytkownik 2.

WAŻNA UWAGA: Jeśli zamierzasz używać więcej niż dwóch tagów, będziesz musiał zmienić skrypty/przepływ.

Krok 6: Wdróż i pulpit nawigacyjny

Wszystko jest skonfigurowane i gotowe do pracy. Naciśnij czerwony przycisk Wdróż w prawym górnym rogu.

Kliknij ikonę wykresu słupkowego pod nim, a następnie ikonę, która wygląda jak prostokąt ze strzałką. Powinno pojawić się nowe okno z widżetami RFID&SENSOR TABLE oraz RFID-RC522.

Naciśnij przycisk Utwórz, aby rozpocząć nową tabelę i rozpocząć testowanie tagów. Powinieneś zobaczyć tabelę pokazującą różne tagi, liczbę punktów/czasów wykrycia oraz datę/czas. Tymczasem na płytce stykowej zielona dioda powinna zaświecić się po wykryciu tagu, jeśli nie, zaświeci się czerwona dioda. (Aby wyczyścić tabelę naciśnij Wyczyść, a aby usunąć tabelę naciśnij Usuń). Czujnik koloru powinien działać w ten sam sposób. Jeśli kubek zostanie wykryty, czarna kropka zmieni kolor na zielony.

Krok 7: Przyszłość

• Lepiej wyglądający interfejs użytkownika
• Więcej użytkowników
• Baza danych aparatu/zdjęć dla dokładniejszego wykrywania filiżanek kawy
• Wysyłaj aktualizacje punktów na konta na Twitterze