Arduino TX RX

Con questo sistema potrete attivare o disattivare utenze domestiche (luci, caldaie, termoventilatori...) della vostra casa da un computer, smartphone o tablet sia da locale che da remoto.

Nelle pagini precedenti abbiamo affrontato diversi argomenti riguardanti la scheda Arduino collegata in rete, in particolare abbiamo imparato a comandarlo, sia da locale che da remoto, tramite dei tasti presenti in una pagina HTML i quali, ad ogni pressione, mandavano alto o basso un pin corrispondente di Arduino. Qualsiasi utenza che avremmo voluto collegare a quei pin per poterla attivare o disattivare (magari tramite dei rele') avrebbe dovuto pero' essere nei pressi della scheda o comunque poco distanze da essa per evitare di passare fili elettrici troppo lunghi e un po' dappertutto. Con questo progetto non serve, le utenze possono essere distribuite in un appartamento a discreta distanza da Arduino perche' non occorre che siano collegate ad esso con dei cavi in rame, infatti in questo progetto ho usato le onde radio. Nel disegno seguente e' raffigurato uno schema a blocchi che rappresenta il funzionamento del sistema.

Quando nella barra degli indirizzi di un browser si immette l'indirizzo pubblico fornitoci dal nostro provider (nel caso in cui il browser risieda su un computer remoto) o privato della nostra Ethernet shield (nel caso in cui il browser risieda su un computer locale), Arduino Mega (che funge da server) rilascia una pagina HTML con dei pulsanti (memorizzata al suo interno) che viene caricata dal browser suddetto. Il programma usato da Arduino Mega e' molto simile a quello utilizzato dal sistema "ARDUINO ETHERNET COMANDATO DA LOCALE" le varianti servono per farlo lavorare con i moduli RX TX, se siete interessati all'intimo funzionamento del software visitate la suddetta pagina, qui descrivero' solo le modifiche apportate.
La figura seguente mostra tale pagina rilasciata da Arduino Mega:

Per il modulo ricevitore un'antenna costituita da uno spezzone di filo lungo 17 cm e' sufficiente, consiglio di usare un filo di rame rigido di quelli che si trovano un po' in tutti i ferramenta per mantenere una polarizzazione stabile (verticale o orizzontale) in accordo con quella del trasmettitore per avere la massima efficienza nel collegamento.
Viene ora qui di seguito descritto il programma caricato in Arduino Nano. Prima di iniziare,.pero', vorrei far luce su un problema al quale molto probabilmente andrete in contro programmando, tramite l'IDE, il vostro Arduino Nano. Se l'IDE, una volta che avrete settato la scheda sotto "Strumenti", non vi dara' la possibilita' si cambiare la porta (scritta grigia non cliccabile) significa che il vostro computer non ha installato il driver giusto per la scheda in vostro possesso che molto probabilmente e' un clone. In questo caso provate ad installate questo driver prima di impazzire per cercare in tutto il mondo come risolvere il problema, (se il driver non dovesse andare bene avrete da me il benestare per impazzire :-), una volta scaricato il file cliccate su "setup" nella cartella "CH341SER".
Analizziamo il primo stralcio del programma dalla riga1 alla riga 16:

Alla prima riga troviamo l'inclusione della libreria "VirtualWire.h" per i due moduli RX e TX.
Alla seconda troviamo la dichiarazione della costante "receive_pin" che indica il numero di pin dove e' collegata l'uscita dati del modulo RX, potete cambiare questo pin a vostro piacimento;
Alla terza riga troviamo la dichiarazione della costante "LED13" indicante il pin dove e' collegato il led di bordo di Arduino Nano.
Alla quarta riga troviamo la dichiarazione della costante "RELE" indicante il pin dove e' collegato il comando (attivo alto) del rele', potete cambiare questo pin a vostro piacimento.
Alla quinta riga troviamo la dichiarazione di tipo char "INDIRIZZO" che indica l'indirizzo della scheda Arduino Nano, ogni pulsante sulla pagina HTML corrisponde ad una lettera dell'alfabeto (Utenza 01 -> 'a', Utenza 02 -> 'b' e cosi' via) quindi per poter indirizzare tutte e 20 le schede Arduino Nano occorrono le lettere dell'alfabeto da 'a' a 'v', questi indirizzi sono univoci per ogni scheda, e' bene quindi non duplicarli per errore pena attivazione o disattivazioni contemporaneamente di due o piu' schede con lo stesso indirizzo. Vi conviene, ogni volta che programmate un Arduino Nano, segnarvi su di un foglio l'indirizzo appena usato e segnarlo anche su di un pezzettino di carta nastro da attaccare sulla scheda programmata con quell'indirizzo.
Siamo ora giunti alla funzione "void setup()".
Alla ottava e nona riga troviamo due istruzioni per settare il pin 13 (LED_13) e il pin 5 (RELE) come uscite e porle a basso livello con le due istruzioni successive alle righe 10 e 11.
Alla riga 12 e' presente l'istruzione "delay(1000)" per ritardare di un secondo l'avanzare del programma, questo da il tempo al modulo RX di stabilizzarsi.
L'istruzione alla 13 riga "vw_set_rx_pin(receive_pin)" setta il pin (receive_pin) per la lettura dei dati provenienti dal modulo RX.
L'istruzione alla riga 14 "vw_setup(2000)" setta la velocita' dei dati (bit/sec).
L'istruzione alla riga 15 "vw_rx_start()" attiva il processo di ricezione.
Prima di proseguire e' opportuno dare una spiegazione orientativa sul funzionamento del sistema. Abbiamo detto che ogni scheda ha un indirizzo univoco (un byte di tipo char), questo viene spedito da Arduino Mega tramite il modulo TX alla pressione del tasto corrispondente sulla pagina HTML assieme ad un altro byte (sempre di tipo char come l'indirizzo) che indica lo stato che deve avere il rele' ('1' = rele' attivato, '0' = disattivato) che e' in accordo con il colore del tasto premuto (tasto rosso = '1', tasto bianco = '0').
Adesso possiamo proseguire.

Alla riga 19 c'e' la dichiarazione di un array a due elementi, nel primo elemento (buf[0]) verra' memorizzato il byte dell'indirizzo mentre nel secondo elemento (buf[1]) il byte dello stato entrambi spediti, come abbiamo detto, da Arduino Mega.
Nella riga 20 c'e' la dichiarazione di una variabile che contiene il numero dei byte che dovranno essere ricevuti, ovviamente e' pari a due.
Alla riga 21 il programma si interrompe e rimane in attesa dell'arrivo dei dati, appena questi sono disponibili tramite la istruzione alla riga 22 "vw_get_message(buf, &buflen)", che conosce, tramite "&buflen", di quanti byte sono composti, vengono letti e memorizzati nell'array visto sopra.
Alla riga 23 se l'indirizzo letto non corrisponde a quello della scheda in questione non viene eseguito il corpo della "if"e il programma torna al void loop() per rimettersi in attesa del prossimo dato.
Se invece l'indirizzo e' quello giusto allora il corpo viene eseguito, all'interno di esso il programma esegue un'altra istruzione condizionale, se nell'array "buf[1]" (elemento 1) e' presente un '1' il programma accende il led e alimenta il rele', in caso contrario, tramite "l'else", esegue la seconda istruzione condizionale che controlla se ci sia un '0' sempre nell'elemento 1 dell'array, in caso affermativo spegne il led e disalimenta rele'.
L'immagine seguente visualizza il sistema ricevente reale ed in funzione.

Per il trasmettitore, dato che potrebbe andare in posti meno angusti di dove potrebbe invece andare il ricevitore (magari posto dentro una scatoletta di derivazione o di una presa), per aumentare l'energia irradiata ho usato un dipolo con braccia lunghe 17 cm, esso offre alla sorgente una impedenza di circa 73 ohm e quindi molto vicina a quella di uscita del finale di potenza del trasmettitore, se poi si chiudono le braccia per formare tra loro un angolo di 120 gradi la sua impedenza presentata scende a 50 ohm rendendo migliore l'efficienza di emissione con l'unico inconveniente che l'antenna diventa direttiva nel verso in cui le braccia formano i 120 gradi.