採用ROHM感測器套件的DIY Arduino家庭保全系統 第1部分 – 機制

arduino home security system

在該項目中,我們將使用Arduino Mega和ROHM的感測器評估套件來製作一套DIY Arduino家庭保全系統。該系統使用無源紅外感測器(PIR)來檢測任何可疑運動,並使用ROHM的溫度感測器(BD1020HFV)和氣壓感測器(BM1383GLV)來檢測熱量。通過Arduino WiFi Shield將其連接到互聯網,以便與Cayenne API進行通信。

當有人闖入您所在區域並檢測到人員行動時,系統將觸發蜂鳴器並通過Cayenne向您發送電子郵件提醒。當檢測到高於預設溫度的熱量時,也會向您發送提醒郵件。這款家庭保全系統可以通過Cayenne網站或智慧手機上的Cayenne App全天候監控。

上一篇文章介紹了如何設定感測器擴展板並連接到Arduino的指南。如果您還沒有該指南,可參見ROHM感測器評估套件概述

硬體

軟體

工具

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圖1. Arduino Mega 2650(左)、ROHM Arduino Shield(右)、ROHM感測器(上)

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圖2. Arduino Mega的亞克力外殼

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圖3. Arduino WiFi Shield

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圖4. 遙控射極器和接收器(4頻道)

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圖5. Arduino用Grove Base Shield

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圖6. Grove PIR行動偵測感測器

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圖7. 蜂鳴器

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圖8. Grove LED

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圖9. Grove Wrapper/Case和麵包板

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圖10. 公-公連接器和Grove通用4芯電線

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圖11. 10KΩ和100Ω電阻

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圖12. 電源:12 VDC

 

安裝硬體

首先組裝Arduino亞克力外殼。在外殼閉合前,需將用於啟動12VDC遙控器的兩根電線(紅色和黑色)焊接到Arduino VIN(12V)上。

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圖13. 組裝Arduino外殼,焊接黑色和紅色電線

組裝外殼後,即可將Mega放入其中。用螺釘將Mega固定在亞克力底座上。

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圖14. 將Mega置於外殼內

 

為Arduino和遙控器附件安裝亞克力底座

在亞克力板上鑽孔以連接Arduino Mega和Grove Wrapper/Case。必須測量模組的尺寸並在表面上標出待鑽孔的點。本項目的電路板佈設如下圖所示(圖15)。您可以按自己的偏好習慣重新排列電路板上的模組。使用雙面膠帶連接麵包板和遙控器。

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圖15. 亞克力底座,配有Arduino、遙控裝置、麵包板和Grove Wrapper/Case附件。

然後將剛從Arduino焊接過來的兩根黑色和紅色線連接到遙控器。注:必須特別留意端子上的極性符號(+和 -)。

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圖16. 將兩根電線(黑色和紅色)連接到遙控器。

將兩根公-公連接器線連接到遙控器上的一個繼電器頻道。我們將使用D頻道,如圖17所示。

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圖17. 將兩根公-公電線連接到遙控器。

連接上拉電阻和下拉電阻

將兩個電阻(100Ω和10Ω)和三根公-公電線連接於麵包板上(參見圖18)。這些電阻用作將訊號從遙控器發送到Arduino的上拉和下拉電阻(通過數位引腳41)。

按下遙控射極器時,遙控器接收器中的繼電器會打開/斷路。如果繼電器處於“ON”位置,則繼電器的5V電源會使Arduino引腳41觸發為高電平。

注:繼電器為“ON”時,其紫色電線會連接到5V。 將灰色電線連接到Arduino引腳41,黑色電線連接到Arduino GND引腳。

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圖18. 兩個電阻和三根公-公電線連接到麵包板上

連接PIR感測器、蜂鳴器和LED

將PIR感測器、蜂鳴器、綠色LED、藍色LED和紅色LED放入已經擰入亞克力機板的Grove Wrapper/Case中。

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圖19. 擺放好PIR感測器、蜂鳴器和LED後,組裝機板。

連接 Arduino WiFi Shield

將WiFi Shield置於Arduino Mega頂部。必須確保引腳正確對齊。

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圖20. 將WiFi Shield置於Arduino Mega頂部

連接ROHM的感測器擴展板

然後在剛剛安裝的Wifi Shield上包裹ROHM的感測器擴展板。同樣,也必須確保引腳正確對齊。然後將ROHM的溫度感測器 (BD1020HFV) 連接到類比2連接器,ROHM的氣壓感測器 (BM138GLV) 則連接到ROHM感測器擴展板的I2C連接器上(參見圖21)。

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圖21. 將ROHM的感測器擴展板放置於Arduino WiFi Shield頂部

氣壓感測器(BM138GLV)可以使用1.8V或3V電源,溫度感測器則可使用3V或5V電源。因此,必須將跳線連接到3V從而將電壓設定為3V(參見圖21)。

有關ROHM感測器的更多資訊,參見ROHM感測器評估套件概述

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圖22. ROHM感測器擴展板、BD1020HFV和BM138GLV感測器疊放於Arduino WiFi擴展板頂部

增加 Grove Base Shield

最後,還應將Grove Base Shield疊放於ROHM感測器擴展板的頂部。這是最後一層擴展板!務必確保引腳正確對齊。此時還應再三檢查目前為止堆疊的所有內容是否符合要求。

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圖23. Grove Base Shield堆放於ROHM感測器擴展板頂部。

堆疊完成,將黑色電線從麵包板連接到Arduino GND引腳。然後將繼電器的白光電線連接到Arduino的5V引腳,並將灰色電線從麵包板連接到Arduino引腳41。

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圖24. 系統整體設計

通過Grove Base Shield將PIR感測器、蜂鳴器和LED連接到Arduino

將PIR感測器、蜂鳴器和LED連接到Arduino。將Grove通用4芯電線上的一個連接器連接到感測器,另一個連接器連接到Grove Base Shield。引腳號已經標記在Grove Base Shield上,因此應很容易對照。使用下表作為參考:

 

從以下部位 連接至 Arduino
PIR 行動偵測感測器 Arduino 引腳 2 (數位)
藍色 LED Arduino 引腳 4 (數位)
綠色 LED Arduino 引腳 6 (數位)
紅色 LED Arduino 引腳 8 (數位)
蜂鳴器 Arduino 引腳 5 (數位)
遙控器 Arduino 引腳 41 (數位)

 

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圖25. 通過Grove Base Shield連接PIR感測器、蜂鳴器、LED和Arduino。

 

所分配的引腳編號應始終保持一致;這些編號將按照我們的程式進行編碼:

#define PIR_MOTION_SENSOR 2 // 使用引腳2接收來自模組的訊號

#define LED1 4 // 檢測到發生行動時藍色LED燈亮

#define LED2 6 // 觸發警報後綠色LED燈亮

#define LED3 8 // 如果行動偵測和觸發開關都開啟,則紅色LED燈亮

#define buzzer 5 // 蜂鳴器

#define remote 41 // 遠程控制

 

硬體安裝完成!以上為DIY Arduino家庭保全系統的第1部分。在第2部分中,我們將編寫一個離線程式來測試我們剛剛創建的系統,並連接到Internet以便使用Cayenne API進行無線控制。我們將引導您完成myDevices Cayenne的創建,並建立連接(系統到您的Cayenne帳戶),這樣即使您不在家,也可以無線控制保全系統。

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