Trăim într-o lume în care autonomia gadget-urilor pe care le folosim este un criteriu important în alegerea lor.
De asemenea, vrem lucruri mici şi compacte, vrem să utilizeze cât mai puţină energie şi să aibă cât mai multe aplicaţii. Într-un cuvânt, vrem lucruri bune sau cel puţin mai bune ca precedentele. La fel vor şi cei din industrie.
Am să vă vorbesc despre rolul pe care l-am avut în cadrul Şcolii de Vară NCIT, track-ul embedded, din cadrul Facultăţi de Automatică şi Calculatoare, Universitatea Politehnică Bucureşti.
Aşadar, am lucrat la realizarea unui nod wireless senzorial. În ce constă asta şi la ce foloseşte? Ei bine aici avem ce discuta.
Autor: Sorin-Constantin Vasile sorin16vasile@gmail.com
În primul rând un nod wireless constă într-un dispozitiv ce are rolul de a primi şi transmite date într-o reţea, vorbind la modul general, iar în cazul nostru, fără fir (adică fără a fi nevoiţi să tragem cabluri pentru reţeaua noastră). Trecem mai departe şi descoperim că un nod wireless senzorial are ataşaţi senzori, de tot felul. Astfel datele pe care aleg să le transimt în reţea sunt cele captate de senzori. Putem avea astfel dispozitive ce nu au nevoie de cabluri pentru a se conecta la o reţea şi pot accepta surse de energie portabile şi de votaj mic.
Mi s-a propus să lucrez cu modulul wi-fly RN 131G de la Roving Networks. Un modul care se laudă cu un consum mic de energie, posibilitatea ataşării unei antene mai mari decât cea deja încorporată şi o interfaţă destul de extinsă de lucru cu senzori.
De asemenea, datorită sistemului de operare Ecos-OS ce rulează pe modul acesta are deja funcţii software încorporate, fără a necesita un volum mare de setări şi coding. Dar hai să vedem mai întâi cum m-am folosit de acest modul pentru a face un dispozitiv nu foarte complicat.
Trebuie ţinut minte că partea complexă o reprezintă modulul în sine, iar elementele periferice, de care are nevoie el sau utilizatorul, se pot deduce uşor din datasheet-ul care se găseşte aici: https://www.sparkfun.com/datasheets/Wireless/WiFi/rn-131G-ds.pdf
De asemenea, pentru setarea lui corectă este nevoie şi de manualul de utilizare care se poate găsi la următorul link: http://dlnmh9ip6v2uc.cloudfront.net/datasheets/Wireless/WiFi/WiFly-RN-UM.pdf
Pentru realizarea PCB-ului am avut nevoie de modulul wifi, 2 senzori, câteva LED-uri de stare, pini pentru interfaţa UART, un buton de reset, un jumper pentru intrarea în modul ad-hoc, un switch pentru pornire şi desigur un slot cu 2 baterii AAA, plus rezistoarele şi condensatoarele de rigoare.
Pentru design-ul meu am folosit Eagle Cad, iar produsul final este prezentat în figurile alăturate.
După cum am spus, nu are nevoie de multe elemente exterioare aşa că am făcut design-ul single side folosind desigur elemente de circuit SMD (Surface Mount Device) datorită dimensiunilor care se doreau a fi cât mai mici.
Prezentarea plăcuţei: Dimensiuni: 35.8 × 55.5 mm
Ţin să precizez că am folosit ca alimentare 2 baterii AAA, a câte 1.5V pe care le puteţi găsi aproape oriunde.
Am ales să folosesc un senzor de lumină (APDS-9004-020) şi unul de temperatură (TC1046VNBTR).
Este foarte importantă alegerea senzorilor în funcţie de voltajul pe care îl oferă ca output.
Acesta trebuie să fie de maxim 1.2V, iar dacă voltajul este depăşit, modulul se poate defecta iremediabil.
Setarea dispozitivului
Se poate face prin UART sau direct în modul AD-Hoc prin care dispozitivul crează o reţea ad-hoc la care te poţi conecta liber. Astfel poţi face următoarele setări prin telnet şi achiziţiona date direct de la Convertorul Analog-Digital.
Comenzi Wi-Fly rn131 g GSX
->telnet 169.254.1.1 2000
(conectare prin telnet din cmd, ca răspuns va apărea *HELLO*)
->$$$
(intrare CMD)
->set sys trigger
(ieşirea din sleep a modulului odată cu primirea datelor de la senzori)
->set q power 0x40
(3.3V direct la power up pentru senzori)
->set q sensors 0xff
(activează toţi senzorii)
->show q
(arată valoarea de la ADC în microvolţi transformaţi în hexazecimal sub forma 8XXXXX)
O metodă frumoasă de afişare a datelor este într-o pagină web, unde pot fi disponibile pe internet. Modulul dispune de protocoale DHCP, UDP, DNS, ARP, ICMP, TCP, HTTP client şi FTP client.
Concluzii
Să revedem în final posibilităţile pe care ni le poate deschide un astfel de dispozitiv:
În domeniul de “home automation”:
• Achiziţionarea de date din interiorul casei (temperatură, umiditate, luminozitate) direct de pe telefon prin cadrul unei aplicaţii.
• Acţionarea a diferiţi actuatori de pe telefonul mobil pentru pregătirea unei atmosfere dorite, sau pentru a porni cuptorul sau maşina de spălat în drum spre casă.
Lucrurile nu se opresc aici, în industrie putând fi folosite pentru achiziţionarea de date, pentru diferite aplicaţii, prin internet sau direct de la dispozitive cu ajutorul unei drone de pe un câmp de noduri senzoriale de exemplu.