LifeGuard 2.0: 7 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:58

Vai esat kādreiz vēlējies veikt matemātiskas darbības, veikt sensoru rādījumus, uzraudzīt analogās un digitālās ieejas un kontrolēt analogās un digitālās izejas bez iepriekšējas pieredzes elektronikā? Ja jā, šis projekts ir domāts tieši jums! Mēs izmantosim mikrokontrolleru un MATLAB, lai izveidotu ierīci, ko var izmantot, lai uzraudzītu un uzlabotu EF Express SMART RAIL sistēmu. Izmantojot mikrokontrolleru, ieejas un izejas iespējas (signāls/informācija, kas nonāk panelī un signāls, kas iziet no tāfeles) ir bezgalīgas. Kā ievadi mēs izmantosim elastīgo sensoru un potenciometru. Viņu izejas būs attiecīgi ziņojums, izmantojot LCD ekrānu un LED gaismas kopā ar skaņas signālu. Uzlabojumi, kurus mēs ceram ieviest SMART RAIL sistēmā, ir saistīti ar sistēmas drošības uzlabošanu. Paņemiet klēpjdatoru un mikrokontrolleri un sāksim!

1. darbība: programmatūra un materiāli

Nepieciešama programmatūra

1.) MATLAB

- Jums datorā būs jālejupielādē vietējā MATLAB versija. Dodieties uz mathworks.com un izveidojiet MATHWORKS kontu, lejupielādējiet failus un aktivizējiet licenci.

-Jums vajadzētu lejupielādēt un instalēt VISAS pieejamās instrumentu kastes jaunākajam laidienam (R2016a vai R2016b).

-Mac lietotājiem: lai palaistu R2015b, jums ir jābūt OSX 10.9.5 vai jaunākai versijai, ir pareizi palaist MATLAB vecāku versiju.

2.) Arduino aparatūras atbalsta pakete:

-Instalējiet Arduino aparatūras atbalsta pakotni. Atveriet MATLAB. Cilnes MATLAB sākumlapas vides izvēlnē atlasiet Papildinājumi Iegūt aparatūras atbalsta paketes Atlasiet "MATLAB atbalsta pakotne Arduino aparatūrai". Jums būs jāpiesakās savā MATHWORKS kontā

-Ja jūsu instalācija tiek pārtraukta un aparatūras pakotnes instalēšanas laikā ir bijuši neveiksmīgi mēģinājumi/kļūdas - atrodiet un izdzēsiet mapi Arduino lejupielādēt cietajā diskā un sāciet no sākuma.

Nepieciešamie materiāli

1.) Klēpjdators vai galddators

2.) SparkFun Arduino padome

3.) Flex sensors

4.) Potenciometrs

5.) LCD ekrāns

6.) LED gaisma

7.) SparkFun izgudrotāju komplekts (atrodiet tiešsaistē)

8.) USB kabelis un mini USB

9.) Jumper vadi

10.) Pjezo skaņas signāls

2. solis: izveidojiet savienojumu ar savu Arduino un nosakiet COM portu

(Jūsu COM ports var mainīties katru reizi, kad pievienojat spraudni.) Pievienojiet Arduino USB kabeli datoram un mini USB - Arduino platei. Jums, iespējams, būs jāgaida dažas minūtes, līdz draiveri tiks lejupielādēti.

Lai noteiktu COM portu:

Datorā

1. metode: MATLAB lietojiet komandu - fopen (serial ('nada'))

-lai noteiktu savu portu. Var parādīties šāda kļūda: Kļūda, izmantojot sērijas/fopen (72. rinda) Atvēršana neizdevās: Ports: NADA nav pieejama. Pieejamie porti: COM3. Šī kļūda norāda, ka jūsu ports ir 3.

-Ja 1. metode neizdodas datorā, atveriet ierīču pārvaldnieku un paplašiniet portu (COM un LPT) sarakstu. Ievērojiet USB seriālā porta numuru. piem. 'USB seriālais ports (COM *)' Porta numurs šeit ir *.

-Ja netiek parādīts neviens ports, aizveriet MATLAB un restartējiet datoru. Atveriet MATLAB un vēlreiz mēģiniet fopen (sērijas ('nada')).

-Ja tas neizdodas, iespējams, vajadzēs lejupielādēt SparkFun draiverus no faila CDM_v2.12.00_WHQL_Certified.exe, atveriet un palaidiet failu CDM_v2.12.00_WHQL_Certified.exe un atlasiet Izraksts. (Jums var būt nepieciešams atvērt failu no pārlūka, ar peles labo pogu noklikšķināt un “Palaist kā administratoram”).

-MATLAB komandu logā izveidojiet Arduino objektu - a = arduino ('comx', 'uno'); % x ir jūsu porta numurs no augšas datoriem (bez iepriekšējām nullēm!)

Mac datorā

1. metode: no komandrindas MATLAB vai Mac terminālī ierakstiet: 'ls /dev/tty.*' Pievērsiet uzmanību portam, kas norādīts dev/tty.usbmodem*vai dev/tty.usbserial*. Porta numurs šeit ir *.

-Ja 1. metode neizdodas jūsu MAC, jums var būt nepieciešams

-Iziet no MATLAB

-Aizveriet Arduino programmatūru un atvienojiet Arduino USB kabeli

-instalējiet Java 6 Runtime

-instalējiet USB draivera kodola paplašinājumu

-Restartējiet datoru

-Atkārtoti pievienojiet Arduino USB kabeli

-Palaidiet no MATLAB komandrindas vai Mac termināļa: ls /dev/tty.*

-Ievērojiet portam dev/tty.usbmodem* vai dev/tty.usbserial* norādīto porta numuru. Porta numurs šeit ir *.

-MATLAB komandu logā izveidojiet Arduino objektu - a = arduino ('/dev/tty.usbserial*', 'uno'); % * ir jūsu porta numurs no augšas MAC, vai '/dev/tty.usbmodem*'

3. darbība: Matlab kods

Ieejas:

1.) Flex sensors

2.) Potenciometrs

Izejas:

1.) LCD ekrāns ar ziņojumu "Vilciens nāk"

2.) LED gaisma

3.) Pjezo skaņas signāls

Šajā solī mēs izveidosim kodu, kas analizēs Arduino plates ievadi un sniegs rezultātus, pamatojoties uz MATLAB analīzes rezultātiem. Šis kods ļaus jums veikt vairākas funkcijas: kad tiek iedarbināts potenciometrs, pjezo skaņas signāls izstaro mainīgas frekvences un mirgo sarkanā gaismas diode. Ja vilciens netiek atklāts, iedegas zaļā gaismas diode. Kad tiek iedarbināts elastīgais sensors, alkatības gaismas diode izslēgsies, iedegsies sarkanā gaismas diode un LCD displejā parādīsies ziņojums “Vilciens nāk”.

MATLAB kods:

%remery1, shornsb1, wmurrin

%Mērķis: Vilciena brīdinājums

%IIievads: potenciometrs, elastības sensors

%izeja: LCD, skaņa, gaisma

%Ja tāfele nav inicializēta vai rodas savienojuma problēmas, izpildiet

%zem komandām komentāros. Tie nav jāizpilda katru reizi

%nodzēst visu

%aizvērt visu

%clc

%a = arduino ('/dev/tty.usbserial-DN01DXOM', 'uno');

%lcd = addon (a, 'ExampleLCD/LCDAddon', {'D7', 'D6', 'D5', 'D4', 'D3', 'D2');

%Konfigurējiet tāfeli, kad tā ir pievienota

configurePin (a, 'D8', 'pullup');%configure D8

configurePin (a, 'D9', 'PWM');%configure D9

laiks = 50; %iestatīts laiks līdz 50

clearLCD (LCD) %inicializēt LCD

%Sākt cilpu

kamēr laiks> 0

%Flex sensora spriegums nosaka, vai indikators ir zaļš vai arī gaisma

%ir sarkans un LCD displejā parādās vilciens

flex_status = readVoltage (a, 'A0'); Flex sensora nolasītā sprieguma %

ja flex_status> 4 %, ja spriegums ir lielāks par 4, sprūda cilpa

writeDigitalPin (a, 'D12', 0) %izslēdzas zaļā krāsā

writeDigitalPin (a, 'D11', 1) %ieslēdzas sarkanā krāsā

printLCD (LCD, 'Vilciens nāk') %LCD displejā parāda "vilciens nāk"

pauze (5) %Pagaidiet 5 sekundes

clearLCD (LCD) %Notīrīt ziņojumu no LCD

writeDigitalPin (a, 'D11', 0) %Izslēdziet sarkano LED

citādi

beigas

pe_status = readVoltage (a, 'A2'); %Nolasiet potenciometra spriegumu

ja pe_status> 2 %, ja spriegums ir lielāks par 2, sprūda cilpa

writeDigitalPin (a, 'D13', 1);%ieslēdz sarkano LED

playTone (a, 'D9', 400,.25);% Atskaņot 400 Hz ar pjezo skaņas signālu, 0,25 s

writeDigitalPin (a, 'D13', 0)%izslēdz sarkano LED

pauze (.25)%pagaidiet.25 sekundes

writeDigitalPin (a, 'D13', 1) %Atkārtojiet iepriekš, ar skaņas signālu 200 Hz

playTone (a, 'D9', 200,.25);

writeDigitalPin (a, 'D13', 0)

pauze (.25)

writeDigitalPin (a, 'D13', 1);%Atkārtojiet iepriekš

playTone (a, 'D9', 400,.25);

writeDigitalPin (a, 'D13', 0)

pauze (.25)

writeDigitalPin (a, 'D13', 1)

playTone (a, 'D9', 200,.25);

writeDigitalPin (a, 'D13', 0)

pauze (.25)

writeDigitalPin (a, 'D13', 1) %Atkārtojiet iepriekš

playTone (a, 'D9', 400,.25);

writeDigitalPin (a, 'D13', 0)

pauze (.25)

writeDigitalPin (a, 'D13', 1)

playTone (a, 'D9', 200,.25);

writeDigitalPin (a, 'D13', 0)

pauze (.25)

writeDigitalPin (a, 'D13', 1) %Atkārtojiet iepriekš

playTone (a, 'D9', 400,.25);

writeDigitalPin (a, 'D13', 0)

pauze (.25)

writeDigitalPin (a, 'D13', 1)

playTone (a, 'D9', 200,.25);

writeDigitalPin (a, 'D13', 0)

pauze (.25)

citādi

writeDigitalPin (a, 'D12', 1)%, ja spriegums ir mazāks par 2, ieslēdziet zaļo LED

writeDigitalPin (a, 'D13', 0)%sarkanās gaismas diodes pagrieziens

beigas

beigas

4. solis: elastīgā sensora savienošana ar vadu

Nepieciešamie materiāli

1.) 1 elastības sensors

2.) 1 10K omu rezistors

3.) 8 džemperu vadi

*Skatiet attiecīgi attēlus.

Šajā ķēdē mēs mērīsim elastību. Elastības sensors izmanto oglekli uz plastmasas sloksnes, lai darbotos kā mainīgs rezistors, bet tā vietā, lai mainītu pretestību, pagriežot pogu, jūs maināt, saliekot komponentu. Sprieguma dalītājs, lai noteiktu pretestības izmaiņas. Mūsu gadījumā mēs izmantosim elastīgo sensoru, lai noteiktu garām braucošu vilcienu, lai komandētu LCD ekrānu (skat. Attēlu), lai izlasītu ziņojumu ar tekstu "Vilciens nāk".

*Attēlos, kuros ir norādījumi par Flex sensora pievienošanu, atsaucieties tikai uz vadiem, kas saistīti ar Flex sensora vadu. Neņemiet vērā Servo vadus.

Stiepļu tapas šādi:

1. solis: Arduino paneļa sadaļā POWER pievienojiet 1 vadu 5V ieejai un 1 vadu GND ieejai (zemējums). Pievienojiet 5V stieples otru galu shēmas plates pozitīvajai (+) ieejai. Pievienojiet GND stieples otru galu negatīvai (-) ieejai uz shēmas plates.

2. darbība. Arduino paneļa sadaļā ANALOG IN pievienojiet A0 ieeju 1. Pievienojiet šī stieples galu shēmas plates j20 ieejai.

3. solis: Arduino paneļa sadaļā DIGITAL I / O pievienojiet 1 vadu ieejai 9. Pievienojiet otru galu ieejai a3.

4. darbība. Ieslēdziet 1 vadu shēmas plati pozitīvā (+) ievadē. Pievienojiet otru galu ieejai h24.

5. darbība. Ieslēdziet 1 vadu shēmas plati negatīvā (+) ieejā. Pievienojiet otru galu ieejai a2.

6. darbība. Ieslēdziet shēmas plates 1 vadu negatīvā (-) ieejā. Pievienojiet otru galu ieejai b1.

7. darbība. Ieslēdziet shēmas plates 1 vadu negatīvā (-) ieejā. Pievienojiet otru galu ieejai i19.

8. darbība. Uz shēmas plates novietojiet rezistoru ieejās i20 un i24.

*Pēdējais attēls attiecas uz reālās pasaules lietojumprogrammām.

5. solis: pievienojiet Arduino LCD

*Izpildiet šo saiti (https://ef.engr.utk.edu/ef230-2017-08/projects/ard…) un pēc tam skatiet tālāk norādītās darbības, lai savienotu LCD ar Arduino:

1. darbība: atveriet zip failu

2. darbība: atveriet ReadMe failu un izpildiet norādījumus

Nepieciešamie materiāli

1.) 16x2 LCD, kas līdzīgs šai ierīcei no SparkFun -

2.) Jumper vadi

*Skatiet attiecīgi attēlus.

Šis solis parādīs, kā izveidot LCD papildinājumu bibliotēku un LCD displejā parādīt “Vilciens nāk”.

Stiepļu tapas šādi:

LCD tapa -> Arduino tapa

1 (VSS) -> Zeme

2 (VDD) -> 5V

3 (V0) -> vidējā tapa uz Flex sensora

4 (RS) -> D7

5 (R/W) -> Zeme

6 (E) -> d6

11 (DB4) - D5 (PWM)

12 (DB5) -> D4

13 (DB6) -> D3 (PWM)

14 (DB7) -> D2

15 (LED+) -> 5 V

16 (LED-) -> Zeme

6. solis: mīksta potenciometra pievienošana

Nepieciešamie materiāli

1.) 1 gaismas diode

2.) 1 mīksts potenciometrs

3.) Jumper vadi

4.) 3 330 omu rezistors

5.) 10K omu rezistors

*Skatiet attiecīgi attēlus.

Šajā shēmā mēs izmantosim cita veida mainīgu rezistoru, mīkstu potenciometru. Šī ir plāna un elastīga sloksne, kas var noteikt, kur tiek izdarīts spiediens. Nospiežot uz leju dažādas sloksnes daļas, jūs varat mainīt pretestību no 100 līdz 10 K omi. Jūs varat izmantot šo iespēju, lai izsekotu kustību potenciometrā vai kā pogu. Šajā ķēdē mēs sāksim darbināt mīksto potenciometru, lai kontrolētu RGB gaismas diodi.

1. solis: Arduino paneļa sadaļā DIGITAL I / O pievienojiet 1 tapu ieejai 10 un 1 tapu ieejai 11. Attiecīgi pievienojiet šo tapu otru galu ieejai h6 un h7.

2. darbība. Ieslēdziet gaismas diodi pie shēmas plates ieejās a4, a5, a6 un a7.

3. darbība. Uz shēmas plates ievietojiet 3 330 omu rezistorus ieejās e4-g4, e6-g6 un e7-g7.

4. darbība. Ieslēdziet shēmā plates 1 tapu ieejā e5. Pievienojiet šīs tapas otru galu negatīvai (-) ieejai.

5. darbība. Uz shēmas plates ievietojiet 10K omu rezistoru ieejās i19-negatīvs (-).

6. darbība. Uz shēmas plates pievienojiet 1 tapu j18. Pievienojiet šīs tapas otru galu pozitīvai (+) ieejai.

7. darbība. Ieslēdziet shēmā plates 1 tapu ieejā j20. Pievienojiet šīs tapas otru galu negatīvai (-) ieejai.

7. darbība. Pārbaudiet savus uzlabojumus viedā dzelzceļa sistēmā

Šajā brīdī jūsu MATLAB kodam jābūt funkcionālam, un Arduino platei jābūt precīzi savienotai ar visiem pievienotajiem komponentiem. Izmēģiniet to sertificētā Smart Rail sistēmā un pārbaudiet, vai jūsu uzlabojumi padara sistēmu drošāku.