馬達監控(APP)
# FastWeb 馬達監控(APP)
- 適用平臺：APP(移動)
# 1. 說明
範例通過 App 展示的方式，採用MQTT通訊協議，採集連線至馬達的Arduino Mega 2560設備的數據資訊，設備通過MQTT向指定主題發佈資訊，APP端訂閱了這些資訊，將獲取到的結果展示于界面中。同時 APP 端也可通過 MQTT 發送控制指令來控制電動機的開關。
在生產車間中，我們會關心車間設備的運行參數以及車間的環境情況，這樣就可以及時瞭解車間設備的運行情況以及車間的運行情況，然後及時做出相關預警資訊。範例配套的硬體設備範例使用I2C，ModbusRTU，模擬針腳線等採集連線的硬體的採集數據資訊，然後通過MQTT協議來傳輸資訊，在MQTT客戶端上連線到中介軟體，訂閱Motor/#主題就可獲取到採集的所有數據資訊。
通過範例學習，可以掌握 MQTT 的基本通訊原理，並結合 Arduino 開發板實現數據採集顯示和控制的功能。
# 2. 零件連線圖
本示例由於線路連線較為複雜，連線圖可能無法清晰展示實際的連線情況，此處將各個硬體的連線使用表格進行羅列。
將使用的感測器及相關硬體分別連線至Arduino Mega2560，首先將W5100網路擴充套件板接入Arduino Mega2560並通過網線連線至區域網中，然後按照下方的表格列出的介面進行對照連線。其中繼電器的COM、NO端需串聯接入至電動機的交流電路中。
噪聲感測器使用 TTL 介面的版本，各點位連線說明如下。
| 噪聲感測器 | Arduino Mega2560 | |
|---|---|---|
| 5V | -> | 5V |
| GND | -> | GND |
| TXD | -> | RX1 |
| RXD | -> | TX1 |
peacefair PZEM-016功率因數檢測盒可用於檢測 220V 交流電路的電流、電壓、功率、功率因數等電路參數，這些資訊可通過 ModbusRTU 進行讀取。功率因數盒的訊號輸出端使用 RS-485 介面。Arduino 不能直接支援 RS-485 通訊，需要使用轉接硬體電路將訊號轉為 TTL 。此處使用 TTL-RS485 轉換器進行轉換。點位連線如下。
| 功率因數盒 | TTL-RS485轉換器 | |
|---|---|---|
| A | -> | A |
| B | -> | B |
TTL - RS485 轉換器與 Arduino 的轉接如下。
| TTL-RS485轉換器 | Arduino Mega2560 | |
|---|---|---|
| VCC | -> | 5V |
| GND | -> | GND |
| TXD | -> | RX2 |
| RXD | -> | TX2 |
PT100 是熱電偶，搭配 MAX31865 模組可實現溫度的精確讀取。熱電偶與 MAX31865 模組轉接如下。
| PT100 | MAX31865 | |
|---|---|---|
| red1 or red2 | -> | RTD+ |
| red2 or red1 | -> | F+ |
| white | -> | F- or RTD- |
MAX31865 模組與 Arduino Mega 2560 轉接如下。
| MAX31865 | Arduino Mega2560 | |
|---|---|---|
| VCC | -> | 5V |
| GND | -> | GND |
| CLK | -> | 13 |
| SDO | -> | 12 |
| SDI | -> | 11 |
| CS | -> | 10 |
BH1750 是環境光感測器，用於檢測環境的亮度值，與 Arduino Mega 2560 的轉接如下。
| BH1750 | Arduino Mega2560 | |
|---|---|---|
| VCC | -> | 5V |
| GND | -> | GND |
| SCL | -> | SCL |
| SDA | -> | SDA |
霍爾感測器與銣鐵硼磁鐵搭配，可檢測馬達的轉速，感測器模組與 Arduino Mega 2560 的轉接如下。
| 霍爾感測器 | Arduino Mega2560 | |
|---|---|---|
| VCC | -> | 5V |
| GND | -> | GND |
| D0 | 2 |
壓電陶瓷振動感測器可對馬達的震動幅度進行檢測。感測器模組與 Arduino Mega 2560 的轉接如下。
| 壓電陶瓷振動感測器 | Arduino Mega2560 | |
|---|---|---|
| + | -> | 5V |
| - | -> | GND |
| S | -> | A0 |
夏普GP2Y1010AU0F粉塵感測器可用於檢測環境中的顆粒物濃度。感測器模組與 Arduino Mega 2560 的轉接如下。
| 夏普GP2Y1010AU0F粉塵感測器 | Arduino Mega2560 | |
|---|---|---|
| 1 | -> | 5V(兩者間串聯150Ω電阻，pin 1和電阻之間並聯220μF電容 電容長腳端與pin1相連，短腳端接至Arduino GND腳) |
| 2 | -> | GND |
| 3 | -> | 7 |
| 4 | -> | GND |
| 5 | -> | A1 |
| 6 | -> | 5V |
MQ135 是空氣質量檢測的感測器，用於檢測空氣中的特定物質的濃度。感測器模組與 Arduino Mega 2560 的轉接如下。
| MQ135 | Arduino Mega2560 | |
|---|---|---|
| VCC | -> | 5V |
| AOUT | -> | A2 |
| GND | -> | GND |
DHT11 是溫濕度感測器，用於檢測環境中的溫度與濕度。感測器模組與 Arduino Mega 2560 的轉接如下。
| DHT11 | Arduino Mega2560 | |
|---|---|---|
| + | -> | 5V |
| - | -> | GND |
| OUT | -> | 8 |
繼電器用於控制馬達的電路通斷，繼電器與 Arduino Mega 2560 的轉接如下。
| 繼電器 | Arduino Mega2560 | |
|---|---|---|
| DC+ | -> | 5V |
| DC- | -> | GND |
| IN | -> | 9 |
# 3. 使用零件
| 序號 | 硬體名稱 | 數量 |
|---|---|---|
| 1 | Arduino Mega 2560開發板 | 1 |
| 2 | W5100網路擴充套件板 | 1 |
| 3 | peacefair PZEM-016功率因數檢測盒(ModbusRTU通訊) | 1 |
| 4 | 噪聲感測器(TTL介面) | 1 |
| 5 | PT100貼片式熱電阻感測器(三線) | 1 |
| 6 | MAX31865 RTD至數字輸出轉換器 | 1 |
| 7 | BH1750光線感測器 | 1 |
| 8 | 霍爾感測器測速模組 | 1 |
| 9 | 銣鐵硼磁鐵塊 | 1 |
| 10 | 模擬壓電陶瓷震動感測器(帶壓電陶瓷) | 1 |
| 11 | DHT11溫濕度感測器 | 1 |
| 12 | MQ-135空氣質量感測器 | 1 |
| 13 | 夏普GP2Y1014AU粉塵感測器(附帶150Ω電阻以及220μF電解電容器) | 1 |
| 14 | 插排(無線) | 1 |
| 15 | TTL轉RS485轉換器(具有TX、RX針腳的型別) | 1 |
| 16 | 插頭(無線) | 1 |
| 17 | RV1.5線纜2米，三種不同顏色 | 1 |
| 18 | 單路繼電器 | 1 |
| 19 | 220V電動機 | 1 |
| 20 | 杜邦線 | 若干 |