Progetto IoT RFID + sensore di colore: 7 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:02

L'idea di questo progetto è quella di premiare le persone che bevono dalle tazze di caffè e di smaltirle correttamente. Prendi un'azienda come Tim Hortons, ad esempio; nel 2014 hanno registrato di servire 2 miliardi di tazze di caffè all'anno. Sebbene le loro tazze possano essere riciclate, non sono accettate per il riciclaggio ovunque in questo momento. Come affermato sul loro sito Web, attualmente abbiamo programmi in un certo numero di ristoranti in tutto il Canada in cui raccogliamo i nostri bicchieri di carta (e altri imballaggi) per il riciclaggio o il compostaggio. Il numero di località in cui offriamo il riciclaggio in negozio continua a crescere mentre lavoriamo con le società di gestione dei rifiuti locali per espandere il nostro programma…”

Quindi, mentre continuano ad espandersi e scalare il settore come società attenta all'ambiente, riteniamo che possano anche aumentare la quantità di clienti e aumentare la consapevolezza creando un sistema di incentivi.

Questo progetto è un tentativo di sviluppare un sistema di base attorno a questa idea.

Passaggio 1: parti

• Raspberry Pi 3
• Arduino Mega
• Mini tagliere
• Cavi jumper femmina.maschio
• 2 x LED (rosso e verde)
• 2 resistenze da 330 Ohm
• Sensore di colore TCS3200
• Lettore e tag RFID RC522
• Cavo USB 2.0 Tipo A/B
• Computer e Internet
• Tazza di caffè

Passaggio 2: configurazione dell'hardware

Collegamento del TCS 3200 ad Arduino

VCC 5V

GND GND

S0 4

S1 5

S2 6

S3 7

E0 GND

FUORI 8

Connetti RFID/LED a Raspberry Pi

SDA 24

SCK 23

MOSI 19

MISO 21

TERRA 6

RST 22

3.3V 1

LED VERDE 12 e 330 Ohm a GND

LED ROSSO 11 e 330 Ohm a GND

Passaggio 3: programmazione del sensore di colore

TCS3200 rileva la luce colorata attraverso un array di fotodiodi interni 8 x 8. Un convertitore corrente-frequenza viene utilizzato per convertire la lettura dal fotodiodo in un'onda quadra la cui frequenza è proporzionale all'intensità della luce.

I fotodiodi hanno tre diversi filtri di colore. Ci sono 16 filtri rossi, 16 filtri verdi, 16 filtri blu e altri 16 fotodiodi senza filtro.

Per consentire al fotodiodo di leggere il colore, dobbiamo controllare i pin S2 e S3.

Tabella dei colori:

Colore S2 S3

Rosso BASSO BASSO

Blu BASSA ALTA

Verde ALTO ALTO

Ogni sensore può variare leggermente in frequenza. Avvicinare il sensore alla tazza. Usa il codice Colour_Tester.ino per trovare i valori corretti per la tua particolare tazza e ricorda i valori dati nel monitor seriale. Quindi scrivi le istruzioni if per emettere un "sì" o un "no" se il sensore sta rilevando la tazza come mostrato in Sensor_Data.ino.

Una volta completato, collega Arduino al Raspberry Pi tramite cavo USB.

Passaggio 4: configurazione di Raspbian per RFID RC522

1. Abilitare l'SPI (Serial Peripheral Interface), aprendo il terminale ed eseguendo il seguente comando.

sudo raspi-config

2. Utilizzare i tasti freccia per selezionare "5 opzioni di interfaccia" e premere Invio.

3. Usa i tasti freccia per selezionare "P4 SPI" e premi Invio.

4. Ora ti verrà chiesto se desideri abilitare l'interfaccia SPI, seleziona Sì con i tasti freccia e premi Invio per procedere.

5. Una volta che l'interfaccia SPI è stata abilitata con successo, dovresti vedere il seguente testo apparire sullo schermo, "L'interfaccia SPI è abilitata". Riavvia il Raspberry Pi premendo Invio e poi ESC. Digita il seguente comando nel terminale sul tuo Raspberry Pi per riavviare il tuo Raspberry Pi.

sudo reboot

6. Una volta che il tuo Raspberry Pi ha terminato il riavvio, controlla per assicurarti che sia stato effettivamente abilitato. Eseguire il comando seguente per vedere se spi_bcm2835 è elencato.

lsmod | grep spi

7. Installa Python-dev e git con il comando.

sudo apt-get install python-dev git

8. Avvia Node-Red per creare una cartella ~/.node nella tua cartella home. Esegui il comando

nodo-rosso-start

Accedi all'interfaccia utente utilizzando il tuo browser, punta all'indirizzo https://:1880. Ad esempio il mio Pi è sulla rete del mio ufficio di casa all'indirizzo 192.168.0.17, quindi per accedere a Node-RED accedo a

Ora ferma il server Node-Red con il comando.

nodo-rosso-stop

9. Installare il nodo Daemon e il nodo Seriale.

cd ~./nodo-rosso

npm i node-red-node-daemon npm i node-red-node-serialport

10. Installa SPI-Py.

cd ~

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

11. Estrai questi file dallo zip nella directory home dell'utente, ad esempio /home/pi.

12. Riavvia il pi e avvia nuovamente Node-Red.

13. Testare il lettore di schede eseguendo lo script dalla riga di comando

cd ~

python rfidreader.py

Quando sventoli un tag entro ~1 cm dall'area principale del lettore di carte, lo script stamperà l'UID univoco della carta e il suo tipo. Esistono vari tipi di card, le più comuni si chiamano MIFARE 1KB, ma ne esistono altre. Non tutte le carte utilizzano lo stesso protocollo di comunicazione RF, quindi non sorprenderti se una carta casuale che prendi non viene riconosciuta. Ricorda l'UID dei tuoi tag per dopo.

Passaggio 5: creare un flusso Node-RED per leggere il tag RFID e il sensore di colore

Connettiti a Node-RED sul tuo Pi utilizzando un browser, da un altro computer o dal Pi stesso.

1. Fare clic sull'icona dell'hamburger accanto al pulsante rosso di distribuzione in alto a destra.

2. Vai su Importa e fai clic su Appunti.

3. Copiare l'intero contenuto del testo nel file node-red-flow.txt e incollarlo negli appunti e premere Importa.

4. Dobbiamo assicurarci che tutto sia configurato correttamente. Innanzitutto, fai clic sul nodo seriale arancione (in alto a sinistra). Fare clic sull'icona Penna e poi sull'icona Mirino e selezionare la porta seriale a cui è connesso Arduino. Quindi fare clic sul pulsante rosso Aggiorna seguito dal pulsante rosso Fine.

5. Successivamente configureremo il nodo MQTT viola (accanto al nodo seriale). Fare clic sull'icona della penna. Digita l'indirizzo IP di dove vorresti che fosse il broker. Una volta completato, fai clic sul pulsante rosso Aggiorna e sul pulsante rosso Fine.

6. Infine, configuriamo il nodo funzione arancione chiamato JSON to Object accanto al nodo RFIDReader. La funzione contiene un'istruzione switch. Questo prenderà l'UID dei tag e li rinominerà. Nel nostro caso, avevamo due tag che abbiamo rinominato Utente 1 e Utente 2.

NOTA IMPORTANTE: se intendi utilizzare più di due tag dovrai modificare gli script/il flusso.

Passaggio 6: distribuzione e dashboard

Tutto è configurato e pronto per l'uso. Premi il pulsante rosso Distribuisci in alto a destra.

Fare clic sull'icona del grafico a barre sotto di essa seguita dall'icona che sembra essere una casella con una freccia. Dovrebbe apparire una nuova finestra con i widget RFID&SENSOR TABLE e RFID-RC522.

Premi il pulsante Crea per iniziare una nuova tabella e iniziare a testare i tag. Dovresti vedere la tabella che mostra i diversi tag il numero di punti/volte in cui è stato rilevato e la data/ora. Nel frattempo sulla breadboard, il led verde dovrebbe accendersi ogni volta che viene rilevato un tag, in caso contrario si accenderà la luce rossa. (Per cancellare la tabella premere Cancella e per cancellare la tabella premere Cancella). Il sensore di colore dovrebbe funzionare allo stesso modo. Se viene rilevata la tazza, il punto nero diventa verde.

Passaggio 7: Futuro

• Interfaccia utente dall'aspetto migliore
• Più utenti
• Database fotocamera/foto per un rilevamento più accurato della tazza di caffè
• Invia aggiornamenti dei punti agli account Twitter