Draadloze Communicatie Tussen Arduino's

Voor het eerstejaars vak Design Enginering voor Fysici (DEF) was de eindopdracht het ontwerpen en bouwen van een demonstratie opstelling waarmee twee natuurkundige domein of energieën gecombineerd konden worden. Wij hebben besloten elektrische stroom en elektromagnetische golven te combineren.

Materialen:

De volgende materialen zul je nodig hebben als je onze opstelling na wilt bouwen, het is mogelijk hiervan af te wijken mocht je een wat andere opstelling willen bouwen.

1. 2 arduino uno's
2. 2 breadboard
3. 2 leds
4. een IRLZ44N transistor
5. hand vol breadboard draadjes
6. 45cmx45cm 3mm MDF plaat
7. 2 65cmx8cm Verpakkingskarton(niet ribbel)
8. 1m Item profiel 5 20mmx20mm
9. 0.4m Item profiel 5 20mmx20mm
10. 12 T-Slot Nut St
11. 2 Angle Brackets
12. 4 verzonken m5 bouten (schroefdraad 4mm lang) (DIN 7991 M5x4)
13. 4 m5 bouten (schroefdraad 8mm lang)
14. 4 m5 ringetjes
15. 4 m3 bouten (schroefdraad 8mm lang)
16. 4 m3 moeren
17. 100m koperdraad met 0.5mm straal
18. wat soldeertin
19. 3 9V batterij aansluiting
20. 2 9V batterijen
21. 4 female header
22. breadboard knopje
23. pull down resistor
24. diode
25. breadboard knopje

Gereedschappen

1. superglue
2. duct tape
3. lasersnijder
4. om de MDF plaat met te snijden
5. soldeerbout
6. m5 imbus
7. m3 imbus
8. Uitdeukhammer

Plaats twee T-Slot nuts in dezelfde gleuf van het 0.4m item stuk.

Plaats één T-Slot nuts in een gleuf aan twee zijdes van het 1m item stuk zodat ze aan weerszijde van het item zitten.

Gebruik vervolgens de angle brackets en de verzonken bouten om te twee stukken aan elkaar te monteren

Snij de spoelhouder uit het MDF, gebruik hiervoor het bijgesloten bestand “Spoelhouder.svg”.

Vervolgens bevestig je met superglue het karton op beide grote stukken hout boven de gegraveerde cirkel zodat het goed cirkelvormig is en naar de berekende dimensies. Gebruik eventueel wat duct tape als het nodig mocht blijken.

Nu heb je een spoelhouder om het koperdraad omheen te wikkelen. Knip de honderd meter koperdraad door midden zodat je twee stukken van 50m hebt. Vervolgens wikkel je dit om het karton (dit zal handmatig moeten gebeuren, want de spoelhouder past niet in een spoelwikkelaar). Zorg ervoor dat je het draad niet te nauw op elkaar wikkelt, zodat de zelfinductie mooi laag blijft (zodat de spoel ongeveer 4-6 cm lang wordt).

Om ervoor de zorgen dat het koperdraad op zijn plek blijft worden de uiteindes van de draad door de gaten op het verticale deel van de houder gestoken worden.

Soldeer vervolgens ook nog female headers aan de uiteinden om de spoelen te kunnen verbinden met het circuit.

schuif 4 T-Slot nuts in een gleuf van het 1m item profiel stuk.

Plaats vervolgens een gat in het horizontale deel van de houder boven één van de T-Slot nuts en schroef een m5 bout in de T-Slot nut met een ringetjes ertussen.

Plaats vervolgens het het andere gat op het verticale deel van de houder boven en schroef ook hier een m5 bout in de T-Slot nut.

Herhaal dit voor de tweede houder.

Wij hebben één van de twee houders vastgezet, maar je kan ze ook beide laten bewegen.

Als dit gelukt is zou het ongeveer uit moeten zien zoals in de foto hierboven. Je kan de houder nog omdraaien zodat de spoelen naar elkaar "kijken".

Instaleer "Arduino 0.ino" op de arduino de gebruikt gaat worden om het signaal te versturen en "Arduino 1.ino" op de arduino is het signaal gaat ontvangen.

Sluit alles aan zoals hierboven in de tekening. In de tekening is de bovenste arduino de ontvangende arduino en de onderste arduino de verzendende arduino.

Zonder de diode zou de A0-pin van de ontvangende Arduino een spanning kunnen ontvangen die lager is dan GND, wat schadelijk is voor de Arduino. De pull-downweerstand tussen A0 en de spoel in het ontvangende circuit is niet nodig, omdat de spoel al via de andere elektrode met GND is verbonden.

De twee LED’s geven de amplitude van het ontvangen signaal aan. Eén LED gaat aan bij een lage spanning net boven het achtergrondruisniveau, terwijl de tweede LED aangaat bij een hogere drempelwaarde.

Het gebruik van een MOSFET in het zendende circuit is noodzakelijk omdat de Arduino slechts 200 mA in totaal en 40 mA per pin kan leveren zonder schade. De MOSFET maakt het mogelijk om de voedingsspanning rechtstreeks op de spoel aan te sluiten via een stuursignaal op de gate-pin van de Arduino.

De Arduino beschikt over een interne Buck converter om hogere spanningen te verlagen. Deze is toegankelijk via de Vin-pin, waardoor de Arduino gebruik kan maken van dezelfde spanningsbron als de spoel (tot maximaal 27V).

Vervolgens kunnen de Ardiuno's bevestigd worden op het horizontale deel van de houders. Hiervoor worden de m3 moeren en bouten gebruikt. Hier zijn er maar twee van nodig per arduino. Bij ons leverde rechtsboven en linksonder het beste resultaat.

Gefeliciteerd! Als alles goed gegaan is heb je nu een werkende opstelling!