Odav NMEA/AIS -jaotur - RS232 kuni Wifi sild pardal kasutamiseks: 6 sammu

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:45

Värskendus 9. jaanuar 2021 - lisati täiendav TCP -ühendus ja taaskasutatakse viimast ühendust, kui rohkem kliente ühendab. Värskendage 13. detsembrit 2020 - lisati olemasolevate ruuteritega paatide koodi konfiguratsiooniversioon

Sissejuhatus

See NMEA / AIS RS232 kuni WiFi sild põhineb ESP8266-01 WiFi kilbil. AIS on automaatne tuvastussüsteem, mis näitab lähedal asuvate laevade asukohta. NMEA 0183 on riikliku mereelektroonika assotsiatsiooni standard, mida kasutatakse GPS -sõnumite jaoks.

RS232-WiFi-silda on muudetud ESP8266-01 WiFi-kilbi toiteks 12 V akuga ja see võtab vastu RS232 sisendi (+/- 15 V) ja loob kohaliku võrgu, mis edastab andmeid TCP ja UDP kaudu. See töötati välja koos Jo -ga, kes soovis hallata odavat ja lihtsat iseseisvat kohalikku võrku, et pääseda oma jahi kõikjal oma AIS -i andmetele juurde. See moodul loob pääsupunkti (ruuteri) ja seadistab kuni 4 ühenduse jaoks TCP -serveri ning edastab andmed ka UDP levigrupile. Konfiguratsioonilehekülg on ette nähtud TCP ja UDP pordi numbrite, WiFi Tx toite ja sissetuleva RS232 edastuskiiruse määramiseks. Erinevalt WiFi -kilbist puudub konfiguratsiooninupp, nii et kui moodul on ehitatud, saab selle täielikult veekindlalt suletud. Kaasas on kaitseskeemid, mis muudavad selle seadme vastupidavaks juhtmestiku vastu. Kuigi moodul on kavandatud NMEA (GPS) ja AIS -i silmas pidades, hakkab see moodul käsitlema kõiki RS232 andmeid, mille edastuskiirus on vahemikus 4800 kuni 38400 (ja muid, muutes Arduino visandit).

Funktsioonid

• Kasutab odavat ja kergesti kättesaadavat ESP8266-01 moodulit:- Kasutada saab ka teisi ESP8266 mooduleid
• Tugev:- Vooluahelal on sisseehitatud mitmeid kaitsmeid, mis kaitsevad juhtmestiku vigade eest.
• Energiasäästlik:- alalisvoolu muunduri toiteallikas toidab seadet tõhusalt 12 V akult ja WiFi Tx võimsust saab vähendada, et säästa rohkem energiat.
• Lihtne kasutada:- Lihtsalt ühendage 5,5 V kuni 12 V toide ja RS232 TX liin ning seejärel ühendage vastuvõtja võrguga ja ühendage andmete vastuvõtmiseks TCP või UDP teenusega. Seadme rikke korral saab kiiresti vahetada varu vastu
• Lihtne seadistada:- ümberprogrammeerimine pole vajalik, pole spetsiaalset konfigureerimisrežiimi. Pakutakse konfiguratsioonilehte, mis võimaldab teil määrata RS232 edastuskiiruse ja WiFi edastusvõimsuse ning TCP ja UDP serverite pordinumbrid

• Valikuline konfiguratsioonivaba versioon:- On ka teine visand, kus kõik konfiguratsioonid on eelprogrammeeritud. See on mõeldud olukordade jaoks, kus kohalik võrk töötab juba oma ruuteriga (pääsupunkt)

Tarvikud:

See ESP8266-01 RS232 to WiFi Bridge vajab järgmisi või sarnaseid osi. Siin näidatud hinnad on augusti 2020 seisuga ega sisalda saatmiskulusid ja mingisugust plastikust ümbrist:-

WiFi-moodul ESP8266-01-~ 1,50 USA dollarit Internetis (kasutage oma võimalusi) VÕI usaldusväärse toote jaoks SparkFun ESP8266-01-6,95 USA dollarit

MPM3610 3.3V Buck Converter Adafruit-5,95 USA dollarit 5V kuni 21V sisend, VÕI DC-DC 3A Buck vähendatav toiteallikamoodul Internetis Aliexpress ~ US2.00

10-kontaktiline päiselement14-0,40 USA dollarit (või 28-kontaktiline päise klemmliist Jaycarilt 0,95 USA dollarit)

1 soodustus 1N5711 Schottky diood Digikey 1,15 USD (või Jaycar AU 1,60 USD)

2 off 1N4001 dioodid SparkFun US $ 0,30 (või 1N4004 Jaycar AU $ 1,00) Sobib iga 1A 50V või kõrgem diood, nt 1N4001, 1N4002, 1N4003, 1N4004

1 välja 2N3904 NPN transistor SparkFun US $ 0,50 (või Jaycar AU $ 0,75 mis tahes üldotstarbeline NPN, mille Vce> 40V, Hfe> 50 1mA juures, Ic> 50mA nt BC546, BC547, BC548, BC549, BC550, 2N2222

6 x 3K3 takistid nt. 3K3 takistid - Digikey - 0,60 USA dollarit (või 3K3ohm 1/2 vatti 1% metallkiletakistid - Pk.8 alates Jaycar AU $ 0,85)

3 välja lülitatud 330R takisti element

1 välja 10K takisti element 14 USA dollarit 0,05 (või 10 kOom 0,5 W metallkiletakistid - Jaycar 8 pakki, 8 USD)

Vero plaat (lingid ja bussi rööpad) Jaycar HP9556 OR (ribavase) (ribavase) nt. Jaycar HP9540 ~ 5,50 AU

ja plastkorpus ja ühendustraat.

Kogumaksumus ~ 9,90 USA dollarit + saatekulu ja plastkarp (augusti 2020 seisuga), kasutades Aliexpress ESP8266-01 ja DC-DC moodulit VÕI ~ 19,30 USA dollarit, kasutades Sparkfun ESP8266-01 moodulit ja Adafruit DC-DC buck converterit. Piisavalt odav, et teha paar varuosa.

RS232 programmeerimiseks WiFi -sillale on vaja ka USB -jadakaablit. Siin kasutatakse SparkFuni USB -TTL -jadakaablit (10,95 USA dollarit), kuna sellel on kenasti märgistatud otsad ja draiveritugi paljudele operatsioonisüsteemidele. Kaasa arvatud programmeerimiskaabel, on ainult ühe RS232 WiFi -silla maksumus ~ 20–24 USA dollarit (pluss saatmine ja ümbris).

Samm: vooluahela skeem ja kaitsmed

Ülal on skeem RS232 kuni WiFi silla jaoks (pdf -versioon). See on kohandatud ESP8266-01 Wifi Shieldist ja muudetud RS232 ja 5V kuni 12V (aku) toite vastuvõtmiseks. Alalisvoolu -alalisvoolu muundur tagab energiatõhusa töö 12 V patareist öiseks kasutamiseks, kui päikeseenergiat pole ja energiakulu on lisatasu.

Vooluahelasse on sisse ehitatud hulk kaitsmeid. Vooluahela vasakul küljel olevaid ühendusi kasutatakse ainult ehituse ajal seadme programmeerimiseks/silumiseks. 330R takistid R6 ja R7 kaitsevad programmeerimisel/silumisel TX -väljundi lühistamist TX -väljundiga. Programmeerimisel ühendate TX RX -ga ja RX TX -ga. Silumisväljundi väljund tuleks silumisväljundi nägemiseks ühendada RX UART 3v3 sisendiga (vt ESP8266_NMEA_BRIDGE.ino visandi kommentaare).

Ahela paremal küljel olevaid ühendusi kasutatakse valmis seadme ühendamiseks toiteallika ja NMEA/AIS RS232 allikaga. Need on ainsad ühendused, millele peab pärast seadme ehitamist juurdepääsu saama. Hoidke neid ühendusi paarikaupa.

2N3904 pakub ümberpööramist ja taseme nihutamist RS232 +/- 15V signaalilt TTL UART sisendile ESP2866-le. 2N3904 kiirguri ja aluse vaheline vastupidine pinge peab olema vähemalt 6V. D4 piirab tagasipööratud emitteri baaspinge alla 1 V, kui RS232 sisend on -15 V.

Lõpuks: „RS-232 draiverid ja vastuvõtjad peavad taluma määramatut lühist maapinnale” (RS232 wikipedia), nii et kui ühendate kogemata RS232 liinid toiteallika terminalidega, ei tohiks see NMEA/AIS-seadet kahjustada.

Toiteallikas

Diood D1 takistab DC-DC muundurile tagasipinge rakendamist, kui ühendate juhtmete ühendamisel +V ja GND ühendused. D1 -l on väike lekkevool. D2 pakub selle lekkevoolu jaoks madalpinge teed, et hoida alalisvoolu muunduri vastupidine pinge alla -0,3 V. RS232 GND liini 330R takisti (R10) kaitseb aku lühise eest, kui aku +ve juht on ühendatud plaadi toiteallika GND juhtmega, kui RS232 GND on ühendatud.

Alalis-alalisvoolu muundur on ette nähtud tööpingeks kuni 21 V, nii et see sobib 12 V akule selle laadimise ajal. Täislaetud aku võib olla kuni ~ 14.8V ja laadija pinge võib olla kõrgem, 16V või rohkem. DC-DC muunduri 21V sisendvõimsus on selle jaoks ette nähtud. Juhuslik vastupidine toiteühendus (keset ööd halva ilmaga) on kaitstud. Muunduri sisendi absoluutne maksimaalne pinge on 28 V, nii et saab hakkama, kui sellega on ühendatud RS232 signaal. RS232 pinge on määratud alla +/- 25V.

Kui ühendate kogemata toiteallika juhtmed RS232 TX/GND ühendustega (vahetatud või mitte), kaitsevad takistid 10K ja 330R toiteallika lühise eest.

Kokkuvõttes on vooluahel kaitstud toite ja RS232 juhtmete vahetamise ja nende paaride juhtmete ühendamise eest. Juhtmete segamine, üks igast paarist, pole kõikides kombinatsioonides kaitstud, nii et hoidke RS232 ja toitejuhtmed paaris ja ühendage need paarikaupa.

Tahvli keskmine vool on umbes 100 mA (sõltuvalt WiFi edastusvõimsusest ja andmeedastuskiirusest). Kui tahvli toiteks 12 V akust kasutataks lihtsat lineaarset regulaatorit, oleks energiatarve 12 ööpäeva jooksul 12 V x 100 mA = 1,2 W või 1,2 tundi. DC -DC muunduri kasutamine, mis on ~ 70% tõhusam, vähendab selle koormuse 12 tunni jooksul 0,47 W või 0,47 Ah -ni.

2. etapp: ehitamine

Ma ehitasin selle seadme, kasutades väikest tükki vero -tahvlit koos linkide ja toitesiinidega (pdf -versioon). Siin on valmis tahvli ülemine ja alumine vaade. Kui olete lõpetanud, kontrollige kindlasti juhtmestikku. Pööramisel ja altpoolt juhtimisel on lihtne juhtmeid ühendada vale tihvtiga.

Samm: WiFi -kilbi programmeerimine

Iga RS232 kuni WiFi sild tuleb programmeerida ainult üks kord ja mitte kunagi. Sisseehitatud veebileht pakub juurdepääsu saadaolevatele konfiguratsioonidele.

ESP8266 toe installimine

Kilbi programmeerimiseks järgige juhiseid, mis on antud saidil https://github.com/esp8266/Arduino jaotises Installimine koos plaatide halduriga. Kui avate tahvlite halduri menüüst Tööriistad → Tahvel ja valige Tüüp Kaasatud ning installige platvorm esp8266. See projekt koostati, kasutades ESP8266 versiooni 2.6.3. Hilisemad versioonid võivad olla paremad, kuid neil võib olla oma vigu, kuna platvorm areneb kiiresti.

Sulgege ja avage uuesti Arduino IDE ning saate nüüd menüüst Tööriistad → Tahvel valida „Generic ESP8266 Module”.

Toetavate raamatukogude installimine

Samuti peate saidilt https://www.forward.com.au/pfod/pfodParserLibraries/index.html installima pfodESP8266BufferedClient teegi uusimad versioonid (pfodESP8266Utils.h ja pfodESP8266BufferedClient.h) ja millisDe (millisDe) jaoks. h).

Laadige need zip -failid oma arvutisse, teisaldage see töölauale või mõnda muusse hõlpsasti leitavasse kausta ja seejärel kasutage nende installimiseks Arduino IDE menüüvalikut Sketch → Import Library → Add Library. Samuti peate installima SafeStringi kogu. SafeStringi kogu on saadaval Arduino raamatukoguhaldurilt või saate alla laadida faili SafeString.zip käsitsi installimiseks otse visandi → Impordi kogu → Lisa kogu kaudu

Peatage ja taaskäivitage Arduino IDE ning jaotises Fail-> Näited peaksite nüüd nägema pfodESP8266BufferedClient ja SafeString.

Juhatuse programmeerimine

Tahvli programmeerimiseks seadke tahvel programmeerimisrežiimi, lühendades linki (all vasakul). Seejärel ühendage USB TTL UART jadakaabliga

Pange tähele, et ühendage ainult 3V3 TX/RX juhtmed vasakpoolse ühendusega, kasutades 3V3 TX/RX -d Sparkfuni USB -liideselt TTL -kaablile. Kaabliühendused on RX (kollane), TX (oranž), VCC (5V) (punane), ja GND (must). Märkus. Kollane (RX) kaabel on ühendatud plaadil oleva TX -tihvtiga ja oranž (TX) kaabel on ühendatud plaadi RX -tihvtiga. Must (GND) kaabel on ühendatud TX/RX tihvti GND -ga

Märkus: Tundub, et sellel kaablil on kaks versiooni. Vanematel versioonidel on 5 V Vcc ja RX (pruun), TX (Tan-like/Peach), VCC (Red) ja GND (Black), igal juhul siin VCC juhet ei kasutata. Samuti on kommentaare, et TX ja RX juhe on mõnel juhul vastupidised. Kui Arduino IDE ei suuda plaati programmeerida, proovige TX/RX kaableid vahetada. 330R kaitseb TX-TX lühikeste pükste eest.

Toidake plaati 6 V kuni 12 V 500 mA või suurema toiteallika või akuga. Ühendage esmalt toiteallika -Ve (GND) juhe, et toitevool ei üritaks USB -ühenduse kaudu tagasi voolata. Kasutage eelistatavalt isoleeritud (ujuv) 6V kuni 12V toiteallikat või akut. Pange tähele, et Aliexpress DC-DC moodulid vajavad vähemalt 6,5 V toiteallikat.

Seejärel ühendage USB -kaabel arvutiga. Valige selle COM -port menüüst Tools → Port. Jätke CPU sagedus, välgu suurus ja üleslaadimiskiirus vaikeseadetele.

Kontrollige fotot ja juhtmeid. Vaata ka ESP8266 programmeerimisnõuandeid (espcomm ebaõnnestus) Koosta ESP8266_NMEA_BRIDGE.ino visand. Seejärel valige Fail → Laadi üles või kasutage programmi koostamiseks ja üleslaadimiseks paremnoolnuppu. Laaditakse üles kaks faili. Kui saate üleslaadimisel veateate, kontrollige, kas kaabliühendused on ühendatud õigete kontaktidega ja proovige uuesti.

Kui programmeerimine on lõpule viidud, eemaldage programmeerimisrežiim, mis ühendab lingi ja programmeerivad TX/RX -ühendused, ning lülitage seejärel toide välja ja uuesti sisse, et plaat tavarežiimis taaskäivitada.

Ühendage NMEA/AIS -seade.

Konfiguratsiooniversiooni pole

Sellel visandil on veel üks versioon, ESP8266_NMEA_BRIDGE_noCfg.ino, kus kogu konfiguratsioon on visandikoodis eelprogrammeeritud. Sel juhul ühendub NMEA jaotur olemasoleva ruuteriga (pääsupunktiga), et muuta andmed võrgule kättesaadavaks.

Kõik konfiguratsioonid on faili ESP8266_NMEA_BRIDGE_noCfg.ino ülaosas.

// ================= KÕVALT KODETUD KONFIGUUR ==================

const char ssid = "yourRouterSSID"; // määrake siin oma võrgu SSID const char parool = "yourRouterPassword"; // määrake siin oma võrgu parool IPAddress staticIP (10, 1, 1, 190); // määrake siin NMEA jaoturi staatiline IP. MÄRKUS numbrite vahel // veenduge, et ükski teine seade ei tööta sama IP -ga ja et IP on teie ruuteri IP -vahemikus // ruuteri tavalised IP -vahemikud on 10.1.1.2 kuni 10.1.1.254 // 192.168.1.2 kuni 192.168.254.254 ja // 172.16.1.2 kuni 172.31.254.254 // ruuter on tavaliselt 10.1.1.1 või 192.168.1.1 või 172.16.1.1 sõltuvalt selle vahemikust IPAddress udpBroadcaseIP (230, 1, 1, 1); // määrake siin UDP leviedastuse IP. MÄRKUS numbrite vahele. See IP on ruuteri vahemikust sõltumatu, ärge muutke konst uint16_t tcpPortNo = 10110; // määrake NMEA tcp serveri port No siin const uint16_t udpPortNo = 10110; // seada NMEA UDP ülekandeport No siin const unsigned int txPower = 10; // TX võimsus vahemikus 0 kuni 82; const unsigned int GPS_BAUD_RATE = 4800; // teie GPS -mooduli jadaühenduse kiirus // =================

4. samm: indikaatorlampide lisamine (valikuline)

Minu selle projektiga seotud purjetamiskonsultant Jo soovitas juhtumile paigaldada punase toite ja rohelise andmeside, mis näitab, et asjad töötavad. Siin on muudetud ahel, millele on lisatud need kaks LED -i. (pdf versioon)

R9 ja R11 määravad LED -voolu ja seega heleduse. Kasutage suurimat takistit, mis muudab LED -id endiselt nähtavaks. Neid on otsese päikesevalguse käes või eredas salongis raske näha, seega paigaldage seade maksimaalse nähtavuse tagamiseks pimedasse nurka. Jaycaril on sobivad punased ja rohelised kattega LED -id (~ 2,75 AU $) ja Sparkfunil on mõned erksad punased ja rohelised LED -id (1,70 USA dollarit), kuid peaaegu kõik punased ja rohelised LED -id teevad seda.

Samm: seadistuse seadistamine sisseehitatud veebisaidi kaudu

Kui lülitate plaadi pärast programmeerimist sisse, loob see automaatselt kohaliku võrgu. See tähendab, et sellest saab kohalik pääsupunkt (ruuter). Võrgu nimi algab tähega NMEA_, millele järgneb igale tahvlile omane 12 kuuekohalist numbrit, nt. NMEA_18FE34A00239 Kohaliku võrgu parool on alati NMEA_WiFi_Bridge. Kui teil on vaja merel seadmeid vahetada, lülitage vana välja, installige varuosa ja otsige uus NMEA_….. võrk ning kasutage sellega liitumiseks parooli NMEA_WiFi_Bridge.

Kui te võrku ei näe, liikuge trükkplaadile lähemale ja kontrollige, kas toitekaablid on õigesti ühendatud. ESP8266-01 plaadil peaks olema sinine tuli.

Kui olete arvutiga või mobiiltelefoniga võrku liitunud, saate avada konfiguratsiooni veebilehe aadressil https://10.1.1.1 (Märkus: tippige https://10.1.1.1, kui sisestate lihtsalt 10.1.1.1 võib juhtuda, et Google üritab seda otsida ja ebaõnnestub, kuna teil pole Interneti -ühendust)

Konfiguratsioonilehel saate määrata WiFi edastusvõimsuse. Väiksemad numbrid väiksema võimsuse ja ulatuse ning voolutarbimise jaoks. Samuti saate muuta TCP- ja UDP -ühenduste pordi numbreid. Vaikimisi 10110 on määratud port NMEA ühenduste jaoks, kuid soovi korral saate valida oma. IP -numbrid on fikseeritud. Lõpuks saate seadistada edastuskiiruse oma NMEA/AIS -allikale vastavaks. 4800 baud on NMEA standardkiirus. Kuigi 34800 baud on AIS -i standardkiirus.

Kui olete oma valikud teinud, klõpsake nuppu Esita ja kuvatakse salvestatud muudatuste kokkuvõtte leht.

Kui need pole õiged, kasutage brauseri tagasinuppu, et naasta ja neid parandada. Muudatuste rakendamiseks tuleb plaat taaskäivitada. Klõps nupul Rakenda need muudatused teeb seda.

Kui plaat taaskäivitub, kuvatakse automaatselt uuesti konfiguratsioonileht koos praeguse konfiguratsiooniga.

Ühendage arvuti või mobiilseade TCP- või UDP -ühendusega ja kontrollige, kas saate andmeid.

Nii see lõppes !! Sulgege kõik asjad veekindlasse plastkarpi, jättes vabaks ainult kaks toitejuhet ja kaks RS232 juhet.

6. samm: abi - andmeid pole

Kui olete võrguga ühenduse loonud ja seadistanud oma mobiilseadme ühenduma TCP 10.1.1.1 ja teie määratud pordiga (või liituda UDP multisaategrupiga 230.1.1.1 teie määratud pordiga), kui te ikkagi ei saa kõik andmed proovige järgmisi samme.

1) Kontrollige, kas NMEA / AIS -seade on sisse lülitatud

2) Kontrollige, kas RS232 kaablid on õigesti ühendatud.

3) Kontrollige oma NMEA / AIS -seadme voolu reguleerimise seadistust. Kui see on valik, määrake see olekuks „MITTE”. Kui ei, siis valige „riistvara” VÕI RTS / CTS voolujuhtimine ja ühendage RTS NMEA / AIS -kaabli CTS- ja DSR -kontaktidega. See on DB-25 pistiku jaoks, ühendage tihvtid 4 ja 5 ja 6 kokku. DB-9 pistiku jaoks ühendage tihvtid 6 ja 7 ning 8 kokku. Riistvara juhtimisega kinnitab NMEA / AIS -seade (DTE) andmete saatmiseks RTS -i (ReadyToSend). Nende ühenduste abil juhib RTS -tihvt ClearToSend (CTS) ja DataSetReady (DSR) tihvte, mis sisestatakse tagasi NMEA / AIS -seadmesse, et öelda, et teine pool on valmis ja võimeline andmeid vastu võtma.

Silumine

Silumise TX väljundi sisselülitamiseks tühistage kommentaarid, st muutke #define DEBUGEnep ESP8266_NMEA_BRIDGE.ino eskiisi ülaosas.

Eemaldage TX/RX USB -kaablid ja ühendage lihtsalt kollane RX -kaabel silumise TX -väljundiga. TX/RX jaoks jätke must GND -kaabel GND -ga ühendatud. Arduino IDE seeriamonitor näitab nüüd silumissõnumeid.

Vaikimisi käivitatakse UDP multisaate rühm, kuid saate selle välja lülitada, kommenteerides, st redigeerida // #define UDP_BROADCAST ESP8266_NMEA_BRIDGE.ino visandi ülaosas.

Järeldus

See NMEA/AIS RS232 kuni WiFi sild on vastupidav ja lihtne kasutada. See töötab tõhusalt 12 aku allikast ja on piisavalt odav, et kaasas kanda varuosi, mida saate vajadusel vahetada reisi keskel.