Arduino управление реле через ethernet

ENC28J60 и REST-управление реле

ENC28J60 — почему-то, именно с этим Ethernet-модулем возникают проблемы у всех, кто пытался его использовать, отойдя в сторону от одно-двухстраничного WEB-сервера. Ответ в принципе работы ENC28J60; его работа с TCP/IP организована программно, а не аппаратно. Оттого, ожидать совместимости с другими похожими Ethernet-модулями несколько необдуманно.

Кратко. Нужно реализовать Web-сервер на Arduino, в качестве Ethernet-модуля которого будет использоваться ENC28J60. Сервер должен получать REST-команды с клиента и возвращать JSON-строку в качестве ответа. Также, в качестве управляемого устройства должен выступать реле-модуль.

Клиентом же может выступать некий абстрактный скрипт, написанный на NodeJS.

План решения этой задачи можно разбить на следующие этапы:

1. Подключение модуля ENC28J60 к Arduino,
2. Подключение реле-модуля на 2 реле,
3. Реализация обработки запросов модулем ENC28J60,
4. Соединение всего вместе,
5. Написание „клиента“ на NodeJS.

Примечание: Рассматривается только Arduino UNO. Arduino Nano нельзя использовать с модулем ENC28J60. Проблема кроется где-то в особенности работы 13-го GPIO-разъёма. Выглядеть это будет как вечно зависший Arduino. Про остальные платы Arduino не знаю. Может, в чём-то я и не прав, так как видел такие вот девайсы в продаже: Arduino NANO v3 Ethernet Shield.

Подключение модуля ENC28J60 к Arduino

Есть 3 способа подключения Ethernet-модуля 28J60.

Долгий поиск по интернету и опыты приводят к следующим выводам:

• ETHER_28J60 не работает как полагается и даже не „собирается“;
• Из оставшихся двух (Arduino_UIP и EtherCard), наиболее удобной в использовании является UIP. Однако, он жрёт просто чудовищный объём свободной памяти (сравнивая с Arduino UNO и её 2 килобайтами).
• EtherCard является довольно сложным в обращении — никаких print() прямо в качестве ответа „сервера“ и т.п.

Получается, что наиболее грамотным вариантом (не „простым“, не „удобным“ а именно „грамотным“) является EtherCard.

Внимание! EtherCard использует 8-ой GPIO-разъём, а не 10-ый при подключении контакта „Chip Select“. В EtherCard можно использовать и десятый разъём, но для этого нужно явно указать в void setup() <> :

Таким образом, GPIO-разъёмы, необходимые для корректного подключения следующие:

ENC28J60 pin — Arduino pin VCC — 3,3V GND — GND (самоочевидно) SCK — Pin 13 SO — Pin 12 SI — Pin 11 CS — Pin 8 (или 10-ый, см. выше)

Характеристики модуля ENC28J60:

Напряжение — 3,3В Ток в режиме передачи — 180мА Ток в режиме простоя — 120мА

Имейте это в виду при использовании нескольких разных модулей с этим. Согласно „Arduino current limitations“, Arduino сможет отдавать только 200мА тока для питания (или 400мА, если у неё 2 GND-разъёма). После этого порога наступает его неисправность.

Подключение реле-модуля на 2 реле

С документацией на эти релюшки туго. Очень.

еглый осмотр дорожек на плате позволяет заключить, что имеется 2 способа соединения Arduino и этого модуля: используя питания только от Arduino (используя перемычку VCC—JD-VCC) и убрав перемычку и запитав катушки реле отдельно. Замер тока показывает, что обе включенные реле используют для катушки около 100мА. Итого, нужна следующая схема подключения, где перемычку VCC—JD-VCC нужно снять:

Контакты модуля реле — Контакты других устройств JD-VCC — +5V DC (Блок питания 5В) GND — GND (Блок питания) In1 — Любой GPIO (Arduino) In2 — Любой GPIO (Arduino) VCC — +5V (Arduino)

Примечание: Для управления реле можно использовать и 3,3-вольтовую логику. К примеру, Wi-Fi-модуль ESP8266 вполне может управлять этим реле напрямую. Но это не относится к обсуждаемой теме.

В данном случае получается, что, для того, чтобы добиться разности фаз на управлении реле, нужно не подавать логический сигнал с Arduino на соответствующий GPIO. Иными словами, digitalWrite(2, LOW); включит реле, если тот висит на GPIO2, а digitalWrite(2, HIGH); отключит реле.

Т.о., в этом реле-модуле всё наоборот, по сравнению с банальным светодиодом. Это следует иметь в виду при использовании реле.

Реализация обработки запросов модулем ENC28J60

Для удалённого управления Arduino удобнее всего использовать библиотеку „Arduino REST“. В замечательных Wi-Fi модулях ESP-8266 (которые сами себе „Arduino“) и для Serial-соединения вида „Arduino-компьютер“ эта библиотека проявила себя просто потрясающе, и поэтому сложилось заблуждение, что в случае Ethernet будет аналогично. Сразу следуют разочарования:

1. aREST не поддерживает EtherCard,
2. aREST вообще не поддерживает вышеописанные модули в целом.

Есть два способа решения этой проблемы:

Изменить поведение aREST, из них:

1. Реализовать rest.handle() вручную прямо в void loop() <>;
2. Расширить aREST.h из скетча Arduino;
3. Исправить aREST.h, дописав нужное.
4. Написать свою собственную реализацию аналогичной библиотеки.

Сперва я кинулся писать собственную реализацию, но, непосредственно перед выкладкой на GitHub при написаний примеров использования я наткнулся на ошибку (где-то ошибки с указателем и поведение вывода программы стало зависеть от фазы луны), поэтому проще было приручить надёжную aREST, чем пользоваться своей нестабильной поделкой (автор aREST пошёл по правильному пути, он резервирует буфер вывода программы в 350 байт заранее, чего я не делал, пытаясь объегорить контроллер с помощью „ехал указатель через указатель…“). I.e. пошёл по варианту 1.1.

Однако, и тут были грабли. Связка двух библиотек (aREST и EtherCard) оставляет около 200 байт памяти для работы Arduino из её двух килобайт.

Пришлось чуть-чуть подумать и максимально ужать взаимодействие между этими библиотеками. Код получился следующим (под результат оставляет около 500 байт свободными, а это четверть памяти Arduino, что неплохо):

Итого, при запросе к нашему серверу http://192.168.0.200/relay1 или http://192.168.0.200/relay2 мы получим значение реле (1 или 0 в ключе return_value JSON-ответа); а при запросе http://192.168.0.200/relay1?params=1 мы включим первое реле, запросив http://192.168.0.200/relay1?params=0 — выключим.

Соединяем всё воедино (ток)

Итак, у нас есть ардуина, способная выдать на любой свой GPIO до 40 мА и на два VCC-разъёма до 200 мА. При превышении этих значений наступит деградация микроконтроллера.

Релюшки жрут около 100 мА во включенном состоянии, модуль Ethernet — 180 мА. Отсюда следует, что питать что-то из этого нужно отдельно. Проще всего разделить JD-VCC и GND реле.

Запитать их можно через блок питания. Используя — например — такую вот плату с регуляторами напряжения:

Сам блок питания должен выдавать: 500мА (Arduino и ENC28J60, который питается через Arduino) + 100мА (питание реле) + 25% (от суммы) = 600мА + 25% = 750мА. Чаще всего в продаже встречаются блоки питания на 1А, скорее всего, именно он и нужен.

Написание „клиента“ на NodeJS

Всё просто. Пишем обычный web-клиент:

Вместо заключения

Осталось только спаять всё вместе и подобрать для результата подходящий корпус, просверлив в нём необходимые отверстия. Также нужно написать нормальную программу-клиент вместо теста из предыдущего пункта. Всего-навсего.

Для NodeJS уже есть модуль aRest (также на гитхабе). Беглый просмотр его кода позволяет сделать вывод о том, что эту библиотеку удобно использовать при наличии более одного-двух устройств (Arduino/ESP8266) прошитых с aREST.h.

На случай зависания Arduino можно использовать watchdog. Однако, следует предварительно проверить Arduino в плане его правильной работы и — в случае необходимости — перепрошить загрузчик таким образом, чтобы он обеспечивал корректную работу watchdog.

Источник

Форум arduino.ua

#1 2016-02-09 23:51:48

Управление реле через arduino, Ethernet Shield W5100 и кнопки

Подобную тему уже поднимал на этом форуме и хорошие люди подсказали решение. Но так как модуль локальной сети уже другой, то решил открыть новую тему. Модуль другой, библиотека другая, тех характеристики и возможности другие, по логике и тема другая.
Схема абсолютно идентична описанной в теме выше, только реле решил повесить на пин 5, так как пишут, что 4-ый пин Arduino UNO нужен для работы флэш накопителя. Реле тоже сменил на твердотельное OMRON G3MB-202P, но на код это повлиять не должно.
Попытался адаптировать код из поста под Ethernet Shield W5100, попытался объединить это со стандартным примером WebServer, но у меня как всегда. каша.
Получилось вот что:

Кнопка работает, светодиод включается с кнопки, реле тоже переключается, но вот с веб-интерфейсом беда. Получилось только вывести ссылки на странице, но они не работают. То есть, переход по ссылке происходит, но реле не переключается и светодиод не включается. Да и уверен, что начудил я с кОдом.
А задача всё та же:
Надо, чтобы управлять реле можно было с кнопки или с веб интерфейса, при этом надо знать о текущем его состоянии, не зависимо от того переключил я реле с физической кнопки или через веб-интерфейс Надо чтобы информацию о состоянии реле я знал через веб интерфейс Ethernet Shield W5100 на arduino.

И ещё заметил следующую странность. Кнопка вроде бы работает, но не всегда. Иногда, раз этак 1 из 10 не срабатывает, причём повторно нажав её, она нормально отрабатывается. Подключена она одним концом в 5V W5100, а вторым через резистор в gnd и в пин 2. При этом до установки шилда на Ардуину я таких проблем не испытывал.

Источник

Управление реле по Ethernet при помощи Arduino

Это просто быстрая адаптация на примере Arduino Ethernet для управления парой реле для автоматической настройки теста.

Я надеюсь, что исходный код не требует пояснений. Помните, что использовать необходимо Arduino IDE 1.0.1 или более позднюю версию, т.к. DHCP в библиотеке Ethernet глючит в версии 1.0.

/*
Control 2 relays over Ethernet (Ethernet shield)
Supports DHCP
Relays are connected to pins 6 (relay 1) and 7 (relay 2). More relays can be added by putting their pin numbers to the relayPins array
Listening on TCP/IP port 22000
Control command syntax: R ( [aa],[bb]) where [aa]= relay number 00 for both, 01 or 02. [bb] is 00 (off ) or 01 (on )
Response: OK or ERROR if a bad relay number or command is given
Multiple commands may be given. The server closes the client socket after 30s inactivity timeout
*/

// if need to change the MAC address (Very Rare)
byte mac[] = < 0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0xFE, 0xED >;

int relayPins[] = <6, 7>;
int numRelays = sizeof (relayPins ) / sizeof (int );
const bool useDhcp = true;

void setup ( )
<
// configure relay pins to output, OFF
for (int i = 0; i (relayPins [i], OUTPUT);
digitalWrite (relayPins [i], HIGH);
>

if (useDhcp ) <
Ethernet.begin (mac ); // DHCP
> else <
Ethernet.begin (mac , ip, gateway, subnet); //for manual setup
>

server.begin ( );
Serial.println (Ethernet .localIP ( ));
>

void loop ( )
<
if (useDhcp ) <
Ethernet.maintain ( );
>

// listen for incoming clients, and process request.
checkForClient ( );
>

int state = 0;
int relayNumber = 0;
int action = 0;

// reset command state machine
void Reset ( )
<
state = 0;
relayNumber = 0;
action = 0;
>

void checkForClient ( )
<
EthernetClient client = server.available ( );

if (client ) <
int timeout = 1000;

while (client .connected ( )) <
if (client .available ( )) <
char c = client.read ( );

// command parser is implemented as a simple state machine
switch (state )<
case 0:
if (c == ‘R’) state++; break;
case 1:
if (c == ‘ ( ‘) state++; else Reset ( ); break;
case 2:
case 3:
state++;
if ( (c ≤ ‘9’) && (c >= ‘0’))<
relayNumber = relayNumber * 10 + (c — ‘0’);
> else <
Reset ( );
>
break;
case 4:
if ( (c == ‘:’) || (c == ‘,’) || (c == ‘.’) || (c == ‘;’)) state++; else Reset ( ); break;
case 5:
case 6:
state++;
if ( (c ≤ ‘9’) && (c >= ‘0’))<
action = action * 10 + (c — ‘0’);
> else <
Reset ( );
>
break;
case 7:
if (c == ‘)’) state++; else Reset ( ); break;
case 8:
if (c == ‘\r’) state++; else Reset ( ); break;
case 9:
if (c == ‘\n’) <
if ( (relayNumber > numRelays) || (action > 1))<
client.print ( «ERROR \r\n»);
> else <
setRelay (relayNumber , action);
client.print ( «OK \r\n»);
>
client.flush ( );
delay (100 );
>
Reset ( );
break;
>
if (state > 0)<
timeout = 1000;
>
> else <
timeout—;
if (timeout == 0)<
Serial.println ( «Disconnecting — timeout»);
client.stop ( ); // close the connection:
return;
> else <
delay (30 ); // 30ms * 1000 = 30s disconnect on idle timeout
>
>
>
Serial.println ( «Client disconnect»);
>
>

void setRelay (int relayNumber, int action)
<
if (relayNumber == 0) < // 0 — all relays
for (int i = 0; i (relayPins [i], (action )?LOW:HIGH);
>
return;
>

digitalWrite (relayPins [relayNumber-1], (action )?LOW:HIGH);
>

Управление реле по Ethernet при помощи Arduino

Источник

Ethernet Shield hr91105a (w5100) . Урок 16. Ардуино

Привет! Пришло время подключить Ардуино к интернету. Одно из самых интересных направлений использования Ардуино — это интернет вещей. А управление устройствами на Ардуино через интернет, пожалуй, самое востребованное направление на сегодня. Поэтому сегодня поговорим о дополнительной плате для подключения Ардуино к интернету, об Ethernet Shield.

В предыдущем уроке мы говорили о bluetooth модуле и электромагнитном реле. Это тоже часть проектов на Ардуино, которые помогают в интернете вещей и беспроводной передаче информации от Ардуино к приложениям в телефоне или компьютере. Поэтому, посмотрите его, если пропустили или уже забыли.

А сегодня мы повторим предыдущий урок, но вместо bluetooth модуля используем подключение через ethernet. Напишем сервер, к которому можно будет подключиться из браузера. И простую веб страницу, на которой можно будет зажигать свет.

Для того, чтобы выполнить этот урок нам понадобиться

• Ардуино UNO
• Макетная плата
• Перемычки
• Ethernet Shield
• Реле SRD-05VDC-SL-C
• Лампа на 220 вольт и патрон к ней
• Ethernet провод
• Кабель USB

Об электромагнитном реле мы в прошлый раз мы говорили более подробно. В этом плане сегодняшний проект не измениться. Нам нужно получить на Ардуино управляющий сигнал. И в зависимости от него, включить или выключить реле.

Управляющий сигнал будем получать от платы расширения Ethernet shield и веб страницы, которая будет генерироваться внутри кода. Когда пользователь нажмет на кнопку, чтобы включить свет, сервер получит данные и использует, для управления реле.

Ethernet Shield

В нашем распоряжении оказался ethernet shield hanrun hr91105a или w5100. Он имеет форм фактор для подключения к плате Ардуино Uno.

Он предоставляет доступ к TCP и UDP стекам. А библиотека для работы с ethernet shield позволяет быстро подключить устройство и настроить скетч.

Контакты сверху платы позволяют подключать дополнительные устройства и использовать контакты Ардуино как обычно.

Имейте в виду, при подключении платы, пины 4, 10, 11, 12 и 13 используются для взаимодействия платы с Ардуино. Использовать их для других устройств уже нельзя.

Так же на плате есть слот для карты micro-SD. С его помощью можно сохранять необходимую информацию на карту памяти. Или загружать на нее веб страницы. Памяти внутри Ардуино хватит только на небольшую страницу с парой кнопок.

На плате расширения есть несколько индикаторных светодиодов

• PWR: показывает, что платы подключены к питанию
• LINK: показывает, подключение к сетевому устройству и мигает когда плата получает или отправляет данные
• FULLD: показывает, что интернет соединение full duplex
• 100M: показывает, что скорость соединения поддерживает 100 Mb/s (а не 10 Mb/s)
• RX: мигает, когда плата получает данные
• TX: мигает, когда плата отправляет данные
• COLL: мигает, когда обнаружены интернет коллизии

Принципиальная схема

Подключим Ethernet shield к материнской плате Ардуино. А электромагнитное реле уже к плате расширения. Используем питание 5 вольт и землю. А для управление реле возьмем 7 цифровой пин.

Принципиальная схема подключения Ethernet shield и реле

Программа

Смысл проекта такой же как и с bluetooth. Плата должна получить от нас сигнал и установить реле в нужное состояние. Тогда подключенное к реле оборудование включится или выключится соответственно.

Используем пример из библиотеки Ethernet.

Откроем скетч из Меню File -> Examples -> Ethernet -> WebServer

Здесь используются библиотеки и

Вы можете задать mac адрес и ip адрес для вашей платы. Ip адрес должен подходить для вашей локальной сети. HTTP сервер будет работать на 80 порту как обычно. А реле подключим к 7 пину.

В функции setup() настраиваем все необходимые функции для работы через интернет. И раскомментируем строку Ethernet.init(10);

Настроим пин для реле на вывод и выключим его.

Теперь разберемся с циклом loop(). Каждый раз, когда к серверу подключается новый клиент, мы должны передать ему веб страницу с необходимой информацией. Используем монитор последовательного порта для отладки программы. Информацию от клиента мы будем получать через http заголовки и для этого считаем всю информацию, которую мы можем получить при соединении к серверу.

Таким образом мы получили строку, в которой будет вся имеющаяся информация. В том числе о хосте, рефферере и данных о браузере. Из-за того, что данные в рефферере и хосте будут дублироваться, а нам нужна только строка хоста, уберем лишнюю информацию.

Теперь мы можемиспользовать информацию о состоянии реле и сформировать нужную веб страницу для пользователя.

В итоге получим кнопку со ссылкой на включение реле, если реле выключено. И наоборот, на выключение, если свет включен в настоящий момент.

Полный текст программы

Если все настроено правильно, то зайдя по адресу указанному в настройках IPAddress ip(192, 168, 0, 177) мы увидим веб страницу.

И нажав на кнопку мы сможем управлять реле, соединенным с платой Ардуино.

Web страница на Ардуино Управление светом через интернет на Ардуино

Заключение

Мы использовали Ethernet shield для Ардуино, чтобы подключить устройство к интернету. И настроили управление светом через веб страницу сгенерированную на Ардуино.

Естественно, вы можете использовать такую схему для управления любыми устройствами. А использование электромагнитного реле дает возможность включать и выключать электрические приборы с любой нагрузкой.

Источник