الدرس الأول إنشاء نظام منزل ذكي (١)

يقوم هذا الدرس على فكرة إنشاء نظام منزل ذكي آلي باستخدام لوحة تحكم دقيقة من نوع أردوينو أونو ومحاكي تينكركاد. الفكرة الأساسية هي التحكم التلقائي في إضاءة غرف المنزل بناء على حركة الأشخاص عبر استخدام مستشعرات الحركة التي تعمل بالموجات تحت الحمراء، ودايودات مشعة للضوء مع مقاومات كهربائية على لوحة توصيل الدوائر الصغيرة. أهم ما فيه هو فهم كيفية توصيل الأجزاء الإلكترونية ببعضها وتغذيتها بجهد خمسة فولت والطرف الأرضي. مثال سريع: عندما يستشعر مستشعر الحركة وجود شخص في الغرفة الأولى، يضيء الدايود المشع للضوء الملحق بها، وعندما يغادرها تنطفئ الإنارة، بينما ينتظر المستشعر في الغرفة الثانية دخول شخص ما.

الفكرة الأساسية

تقوم فكرة الدرس على بناء وتصميم نظام منزل ذكي افتراضي داخل محاكي تينكركاد باستخدام لوحة تحكم دقيقة من نوع أردوينو أونو ري ثلاثة. يعتمد النظام على ربط مستشعرات حركة بستة أطراف أو بموجات تحت الحمراء مع دايودات مشعة للضوء ومقاومات لتشغيل إضاءة الغرف تلقائيا عند استشعار وجود أشخاص وإطفاؤها عند مغادرتهم.

الشرح

تستخدم أجهزة التحكم الدقيقة مثل لوحة أردوينو أونو ري ثلاثة لمعالجة المدخلات وإعطاء المخرجات، وتعتمد لوحة أردوينو أونو ري ثلاثة على جهاز تحكم دقيق من نوع أتميجا ثلاث مئة وثمانية، وتحتوي على منافذ إدخال وإخراج رقمية وتناظرية ومنفذ طاقة ومنفذ يو إس بي وزر لإعادة الضبط. لإنشاء نظام منزل ذكي، نستخدم محاكي تينكركاد وهو محاكي قائم على الويب لإنشاء نماذج أولية للدوائر الإلكترونية وبرمجتها. تبدأ بإضافة المكونات إلى مساحة العمل مثل لوحة أردوينو أونو ري ثلاثة ولوحة توصيل الدوائر الصغيرة ومستشعرات الحركة والدايودات المشعة للضوء والمقاومات الكهربائية. لإتمام الدائرة، تسحب المقاومات من مكتبة المكونات وتضعها على لوحة توصيل الدوائر الصغيرة، ثم تضبط قيمة كل مقاومة من لوحة المعاينة إلى مئتين وعشرين أوم. وتضيف مستشعرات الحركة والدايودات المشعة للضوء، وتصل كل مصعد للضوء بالتوازي مع مقاومته المقابلة. أخيرا، تصل لوحة الأردوينو بلوحة توصيل الدوائر الصغيرة عن طريق توصيل طرف جهد خمسة فولت بالعمود الموجب بسلك أحمر، والطرف الأرضي بالعمود السالب بسلك أسود.

مثال محلول خطوة بخطوة

المطلوب تصميم نظام لغرفتين في منزل ذكي يضيء المصباح تلقائيا عند دخول شخص وينطفئ عند خروجه: الخطوة الأولى: افتح موقع محاكي تينكركاد واختر الدوائر لفتح النافذة الرئيسية للمحاكي واكتب اسم التصميم مثل إكسرسايز واحد. الخطوة الثانية: ابحث في مكتبة المكونات عن لوحة أردوينو أونو ري ثلاثة واسحبها وأفلتها في مساحة العمل. الخطوة الثالثة: ابحث عن لوحة توصيل الدوائر الصغيرة واسحبها وأفلتها بجانب لوحة الأردوينو. الخطوة الرابعة: أضف مقاومتين إلى لوحة توصيل الدوائر الصغيرة، ومن لوحة المعاينة اضبط قيمة المقاومة لتصبح مئتين وعشرين أوم. الخطوة الخامسة: أضف مستشعري حركة واثنين من الدايودات المشعة للضوء إلى لوحة توصيل الدوائر الصغيرة، وصل مصعد كل دايود بالتوازي مع مقاومته. الخطوة السادسة: صل طرف جهد خمسة فولت من لوحة الأردوينو بالعمود الموجب للوحة التوصيل بسلك أحمر، وصل الطرف الأرضي بالعمود السالب بسلك أسود.

أخطاء شائعة

توصيل المقاومة بقيمة خاطئة غير مئتين وعشرين أوم مما قد يضر بالدايود المشع للضوء. توصيل سلك جهد خمسة فولت بالعمود السالب بالخطأ بدلا من العمود الموجب. عدم ربط مصعد الدايود المشع للضوء بالتوازي مع مقاومته المقابلة. نسيان توصيل الطرف الأرضي من لوحة الأردوينو بالعمود السالب في لوحة توصيل الدوائر الصغيرة.

سؤالان للتدريب مع الإجابة

السؤال الأول: ما هو نوع جهاز التحكم الدقيق الذي تعتمد عليه لوحة أردوينو أونو ري ثلاثة في هذا الدرس؟ الإجابة: جهاز تحكم دقيق من نوع أتميجا ثلاث مئة وثمانية. السؤال الثاني: ما هي قيمة المقاومة التي يجب ضبطها عند إضافتها إلى لوحة توصيل الدوائر الصغيرة لتوصيلها مع الدايود المشع للضوء؟ الإجابة: مئتان وعشرون أوم.