المقدمة

قد يتسبب تلوث الهواء والأجواء الغابرة بمشاكل صحية على الإنسان وخصوصا الذين يعانون من ضيق تنفس أو مشاكل في الجهاز التنفسي لذلك يعد من الضروري قياس ومراقبة نقاوة الجو. نركز في هذا الدرس على تعلم كيفية توصيل حساس الغبار مع الاردوينو وعرض قراءة المستشعر على شاشة (OLED). كذلك تحديد مستوى الغبار  و تشغيل ثنائي مشع للضوء يشير إلى كمية الغبار بالجو.

المواد والأدوات المطلوبة

1 X اردوينو

1 X سلك الأردوينو

1 X حساس الغبار

1X لوحة تجارب

1 X  الثنائي المشع للضوء لون أحمر

1 X  الثنائي المشع للضوء لون أخضر

2X مقاومة 220

1X مكثف (16v,220uf) متوفر مع الحساس

1X مقاومة (150 اوم ) متوفره مع الحساس

مجموعة أسلاك توصيل (ذكر/ ذكر )

حساس الغبار

يتكون حساس الغبار من صمام ثنائي ضوئي. يبعث الضوء ومستكشف ضوء (Photodiode) لتحديد انعكاسات الضوءـ ويتم وضعهما بشكل قطري بالقرب من مدخل الهواء.

عندما تعبر كمية من الهواء إلى المستشعر من خلال مدخل الهواء، تسقط الأشعة الضوئية بشكل متكرر على الهواء بداخل الحساس. يسقط الضوء على جزيئات الغبار الموجودة في الهواء ونتيجة لذلك، يتم إنتاج إشارة ضوئية مشتتة. ويتم الكشف عنها بواسطة مستكشف الضوء (Photodiode). يتم تضخيم خرج دائرة كاشف الضوء بواسطة دائرة مضخم الإشارة. بعد ذلك، تتم معالجة الإشارة الضوئية المضخمة للحصول على تركيز جزيئات الغبار في الهواء.

يحتوي حساس الغبار على 6 منافذ وظيفتها كالتالي

الجدول التالي يوضح وضيفة كل منفذ موجود بحساس الغبار

توصيل الدائرة

البرمجة

#include <Wire.h> 
#include <Adafruit_GFX.h> 
#include <Adafruit_SSD1306.h> 
#define OLED_RESET 4 
Adafruit_SSD1306 display(OLED_RESET);
#if (SSD1306_LCDHEIGHT != 64) 
#error("Height incorrect, please fix Adafruit_SSD1306.h!"); 
#endif 
const int LED1 = 8;
const int LED2 = 10; 
int measurePin = 0; 
int ledPower = 2; 
unsigned int samplingTime = 280;
unsigned int deltaTime = 40;
unsigned int sleepTime = 9680;
float voMeasured = 0; 
float calcVoltage = 0; 
float dustDensity = 0; 
void setup(){ 
  pinMode(ledPower,OUTPUT); 
  display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C); 
  display.display(); // show splashscreen 
  delay(2000); 
  display.clearDisplay(); // clears the screen and buffer 
  pinMode(LED1,OUTPUT);
  pinMode(LED2,OUTPUT);
  }
  void loop(){
    digitalWrite(ledPower,LOW);// power on the LED 
    delayMicroseconds(samplingTime); 
    voMeasured = analogRead(measurePin); // read the dust value 
    delayMicroseconds(deltaTime); 
    digitalWrite(ledPower,HIGH); // turn the LED off 
    delayMicroseconds(sleepTime); 
    calcVoltage = voMeasured * (5.0 / 1024.0); 
    dustDensity = 0.17 * calcVoltage - 0.1; 
    display.clearDisplay(); 
    display.setTextSize(2); 
    display.setTextColor(WHITE); 
    display.setCursor(0,0); 
    display.println("airquality="); 
    display.print(dustDensity); 
    display.display(); 
    delay(100); 
     if ( dustDensity < 0)
  {
    dustDensity = 0.00;
  }
    if(dustDensity < 0.12) { 
digitalWrite(LED1, HIGH); 
digitalWrite(LED2, LOW); } 
if(dustDensity >0.12 ) {
        digitalWrite(LED1, LOW);
        digitalWrite(LED2, HIGH);} 
        delay(100); 
  }

شرح الشفرة البرمجية

نبدأ بتحميل المكتبات شرح طريقة تحميل المكتبات من خلال الرابط

ابحث عن مكتبتي (Adafruit_GFX) و (Adafruit_SSD1306) عن طريق النقر على sketch < include library < manage libraries ثم حمل المكتبات

من داخل ملف المكتبات على جهاز انقر على مكتبة (Adafruit_SSD1306) ثم على ملف (Adafruit_SSD1306.h) و قم بالتعديل التالي :

ازالة رمز التعليق () //عن سطر

#define SSD1306_128_64

اضافة رمز التعليق (//) إلى السطر

//#define SSD1306_128_32

بالبداية نقوم باستدعاء المكتبات المطلوبة

#include <Wire.h> 
#include <Adafruit_GFX.h> 
#include <Adafruit_SSD1306.h> 
#define OLED_RESET 4 
Adafruit_SSD1306 display(OLED_RESET); 
#if (SSD1306_LCDHEIGHT != 64) 
#error("Height incorrect, please fix Adafruit_SSD1306.h!"); 
#endif 

نقوم بتعريف منافذ الثنائي المشع للضوء

const int LED1 = 8; 
const int LED2 = 10;

نقوم بتعريف المنافذ التي تم توصيلها مع حساس الغبار وهي  A0 و  المنفذ الرقمي 2

و حدد قيمة ابتدائية تساوي 0 للمتغيرات التالية (samplingTimeو deltaTime  و  int sleepTime)

int measurePin = 0; 
int ledPower = 2; 

int samplingTime = 280;
int deltaTime = 40;
int sleepTime = 9680;

نحدد قيمة ابتدائية لكل من (voMeasured  و calcVoltage  و dustDensity )

float voMeasured = 0;
float calcVoltage = 0;
float dustDensity = 0;

في دالة void setup نعرف نعرف منافذ الدخل و الخرج و تهيئة شاشة Oled

void setup(){
  pinMode(ledPower,OUTPUT);
  display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C); 
  display.display(); 
  delay(2000);
  display.clearDisplay();   
  pinMode(LED1,OUTPUT);
  pinMode(LED2,OUTPUT);

}

في دالة void loop نشغل و نطفئ الثنائي المشع للضوء الموجود في حساس الغبار و نقرأ البيانات من المنفذ التناظري A0

void loop(){
  digitalWrite(ledPower,LOW); // power on the LED
  delayMicroseconds(samplingTime);

  voMeasured = analogRead(measurePin); // read the dust value

  delayMicroseconds(deltaTime);
  digitalWrite(ledPower,HIGH); // turn the LED off
  delayMicroseconds(sleepTime);

نقوم بعمل عملية حسابية لحساب تركيز ذرات الغبار بالجو بالميكروجرام (واحد على مليون من الجرام) لكل متر مكعب من الهواء أو ميكروغرام / م 3.

calcVoltage = voMeasured * (5.0 / 1024.0);

  dustDensity = 0.17* calcVoltage - 0.1;

بعد حساب تركيز الغبار نقوم بطباعة القيمة على الشاشة

 display.clearDisplay();
    display.setTextSize(2);
    display.setTextColor(WHITE);
    display.setCursor(0,0);
    display.println("airquality=");
    display.print(dustDensity);
    display.display();
    delay(2000);

اذا كان تركيز الغبار عدد سالب يتم احتاسبه بقيمة صفر

 if ( dustDensity < 0)
{
dustDensity = 0.00;
}

اذا كان تركيز الغبارأصغر من  (0.12 ) نعطي أمر بتشغيل الثنائي المشع للضوء الأول

if(dustDensity <= 0.12) {
 digitalWrite(LED1, HIGH); 
digitalWrite(LED2, LOW); }

اذا كان تركيز الغبار أكبر من قيمة (0.12) نعطي أمر بتشغيل الثنائي المشع للضوء الثاني

if(dustDensity > 0.12) {   
digitalWrite(LED1, LOW);
   digitalWrite(LED2, HIGH);}
  delay(1000);
}

مقدمة

يحاول العلماء معرفة معلومات أكثر عن الكواكب في مجموعتنا الشمسية وهم يعملون على أخذ عينات من سطح الكواكب وتحليلها، ولأخذ هذه العينات يحتاج إلى تكسير الصخور باستخدام مطرقة موجودة في مقدمة المركبة الفضائية في هذا الدرس ستتعلم كيفية تجميع مكونات مطرقة المركبة الفضائية باستخدام ليتل بيتس

المواد والأدوات من ليتل بيتس

حتى تتمكن من صناعة مطرقة المركبة الفضائية تحتاج من مجموعة مستكشف الفضاء ليتل بيتس (little bits Space Rover Inventor Kit):

 1×  قالب كرتوني رقم (4)

 1×  قالب كرتوني رقم (1)

 1×  قالب كرتوني رقم (2)

 1×  قالب كرتون رقم (5) – لوحة الطاقة الشمسية

 1×  قالب كرتوني رقم (6)

 1×  مركز التحكم

 1×  محور

 1× وصلة محور

 1×  ذراع تحكم

 1×  محرك السيرڤو

 2×  محرك تيار مستمر

 1×  عجلة كروية

 2×  عجلات

 1×  حامل البطارية

 1×  سلك البطارية

 1×  بطارية

 1× منفذ الطاقة

توصيل الدائرة

تحتوي مجموعة ليتل بيتس على بطارية ومنفذ الطاقة اللذان يعتبران مسؤولان عن تزويد دائرتك بالطاقة اللازمة لتشغيلها.

ادخل البطارية في حامل البطارية، ثم صل سلك البطارية مع البطارية.

اربط سلك البطارية مع منفذ الطاقة.

صل السلك مع منفذ الطاقة، وفي الطرف الآخر اضف مركز التحكم.

محرك التيار المستمر يقوم بتدوير المحور حسب القيمة التي يتلقاها، كلما زادت القيمة زادت سرعة دوران المحرك.

تجنب تدوير المحرك بيدك؛ فذلك قد يؤدي إلى تلفه.

صل محرك التيار المستمر الأول مع المخرج الأول، ومحرك التيار المستمر الثاني مع المخرج الثالث في مركز التحكم.

يمكن من خلال وحدة التحكم بالمحرك تحديد اتجاه الدوران للمحرك:

ccw عكس عقارب الساعة

Cw مع عقارب الساعة

Var متغير يمكن أن تكون مع أو عكس عقارب الساعة

حرك المفتاح في كلا محركين التيار المستمر لوضع var في المنتصف.

اضف محرك السيرڤو في المخرج الثاني لمركز التحكم.

محرك السيرڤو يدور حسب الزوايا التي يتم إدخالها له.

شغل المفتاح الموجود على محرك السيرڤو.

تركيب مكونات مطرقة المركبة الفضائية

 قم بطي الخطوط المتصلة في القالب الكرتوني (4) ثم فك الطي، كرر ذلك مع جميع الخطوط المتصلة؛ حتى تصبح مرنة أثناء عملية التجميع.

طبق الأوجه التي لها نفس الرقم (1) مع (1) كرر ذلك مع كل الأوجه في القالب الكرتوني، واغلقها بإحكام.

قم بطي الخطوط المتقطعة في القالب الكرتوني (1) ثم فك الطي، كرر ذلك مع جميع الخطوط المتقطعة؛ حتى تصبح مرنة أثناء عملية التجميع.

قم بطي الخطوط المتصلة في القالب الكرتوني (1) ثم فك الطي، كرر ذلك مع جميع الخطوط المتصلة؛ حتى تصبح مرنة أثناء عملية التجميع.

طبق الأوجه التي لها نفس الرقم (1) مع (1)، كرر ذلك مع كل الأوجه في القالب الكرتوني، واغلقها بإحكام.

قم بطي الخطوط المتقطعة في القالب الكرتوني (5) ثم فك الطي، كرر ذلك مع جميع الخطوط المتقطعة؛ حتى تصبح مرنة أثناء عملية التجميع.

قم بطي الخطوط المتصلة في القالب الكرتوني (5) ثم فك الطي، كرر ذلك  مع جميع الخطوط المتصلة؛ حتى تصبح مرنة أثناء عملية التجميع.

قم بطي الخطوط المتصلة في القالب الكرتوني (6) ثم فك الطي، كرر ذلك مع جميع الخطوط المتصلة؛ حتى تصبح مرنة أثناء عملية التجميع.

طبق الوجه رقم (1) مع (1)، وادخل وصلة التثبيت (2) في المنفذ المقابل (2).

قم بطي الوجه رقم (3) مع (3)، كما هو ظاهر.

ادخل ذراع التحكم في القالب الكرتوني (6) الذي يسمى بالمطرقة.

قم بطي الخطوط المتصلة في القالب الكرتوني (2) ثم فك الطي، كرر ذلك مع جميع الخطوط المتصلة؛ حتى تصبح مرنة أثناء عملية التجميع.

طبق الأوجه التي لها نفس الرقم (1) مع (1) وهكذا حتى تصل للرقم (7)، ادخل وصلة التثبيت رقم (8) مع المنفذ المقابل (8) حينها ستصل للشكل النهائي الموجود على اليسار.

ادخل وصلة المحور بالمحور.

ادخل أحد أطراف المحور أسفل القالب الكرتوني (2) الذي يسمى رأس العجلة.

تبيث مكونات مطرقة المركبة الفضائية:

ثبت اللوحة في هيكل عربة الفضاء.

ثبت العجلة الكروية في الفتحة السفلية لهيكل عربة الفضاء، كما هو ظاهر.

ثبت محركا التيار المستمر في الفتحات السفلية لهيكل عربة الفضاء، كما هو ظاهر.

ثبت مركز التحكم، منفذ الطاقة والمتحكم لكلا محركا التيار المستمر على اللوحة، كما هو ظاهر.

ثبت العجلتين على محركا التيار المستمر.

ثبت وصلة المحور على الهيكل.

خطوة اختيارية: استخدم ربطات قابلة للإلتواء؛ لتجعلها أكثر ثباتًا.

ثبت محرك السيرڤو على اللوحة.

ثبت المطرقة على محرك السيرڤو.

ثبت وصلات التثبيت الموجودة على لوحة الطاقة الشمسية في المنافذ الموجودة بالقالب الكرتوني (4).

ثبت لوحة الطاقة الشمسية على اللوحة.

بعد تجميع كل مكونات ليتل بيتس افحص مجددًا تركيب مطرقة المركبة الفضائية لترى انها متوافقة مع الصور.

تأكد من تشغيل وحدة مزود الطاقة

وتأكد أن المركبة الفضائية تسير بالشكل الصحيح وعند اقتراب مطرقة الفضاء من الأجسام أو الحواجز المقابلة لها تقوم بتكسيرها.

تذكر فصل وحدة مزود الطاقة عند الانتهاء من استخدام النظام.

المقدمة

تستخدم مستشعرات الألوان في العديد من الصناعات مثل الصناعات الغذائية والمشروبات والسيارات، لأغراض مختلفة مثل اكتشاف اللون أو التحقق من الخطوات في عملية التصنيع. يمكن أن تستخدم حساس الألوان لتطبيقات مختلفة في هذا الدرس سنتعلم توصيل الأردوينو و برمجته مع حساس الألوان و محرك السيرفو بحيث يتمكن الأردوينو من التعرف على ألوان قطع الحلوى وتوزيعها حسب لونها في علب مختلفة

المواد والأدوات

1X اردوينو 

1X سلك A-B USB 

1X حساس الألوان 

2 X محرك السيرفو 

مجموعة أسلاك توصيل (ذكر / ذكر)

مجموعة أسلاك توصيل (أنثى/ ذكر)

1 X لوح أكليريك ( ملم 3*600*600)

طابعة ثلاثية الأبعاد 

1X خيط الطباعة 

1× لوحة تجارب حجم صغير

حساس الألوان

 يتكون الضوء الأبيض من ثلاثة ألوان أساسية (الأحمر والأخضر والأزرق)، والتي لها أطوال موجية مختلفة. تتحد هذه الألوان مع بعضها البعض لتشكيل الألوان المختلفة. عندما يسقط الضوء الأبيض على سطح أي جسم، يمتص الجسم جزء من الطول الموجي ويعكس جزء آخر حسب خصائص السطح. وبالتالي اللون الذي نراه هو نتيجة انعكاس الأطوال الموجية.

و بناء على هذا يعمل حساس الألوان حيث أنه يحول شدة الضوء الطول الموجي المنعكس من الأجسام إلى تردد، و يتكون حساس الألوان من مصدر ضوء (LED) أبيض يضيء عند تشغيل الوحدة ويستخدم لإضاءة الكائن الذي يتم استشعاره ثم وحدة استشعار اللون TCS230 وهي عبارة عن شبكة 8*8 من الصمامات الثنائية الضوئية مغطاة بمرشح حساس للألوان بحيث تكون 16 صمامًا ضوئيًا عليه مرشحات حمراء ، و 16 صمامًا ضوئيًا عليه مرشحات خضراء ، و 16 صمامًا ضوئيًا عليه مرشحات زرقاء ، و 16 صمامًا ضوئيًا متبقيًا بدون مرشحات.

تمكنك دبابيس التحكم  S2 وS3 من اختيار أي من الصمامات تريد قراءته. على سبيل المثال، إذا كنت ترغب في اكتشاف اللون الأحمر فقط، فيمكنك تحديد 16 صمامًا ضوئيًا عليه المرشح باللون الأحمر عن طريق ضبط دبابيس التحكم  S2 وS3 على LOW وفقًا للجدول.

توصيل الدائرة

الهيكل

توجد تقنيات متعدده ممكن أن تساعدك على بناء الهيكل المناسب، يمكن أن تكون قاطع الليزر أو جهاز التفريز و غيرها يمكنك تحميل الهيكل من خلال الرابط 

و تحتاج إلى تحميل القطع ثلاثية الأبعاد التي تم استخدامها بالمشروع من خلال الرابط  

الشفرة البرمجية

#include <Servo.h>

#define S0 2
#define S1 3
#define S2 4
#define S3 5
#define sensorOut 6

Servo topServo;
Servo bottomServo;

int frequency = 0;
int color=0;

void setup() {
  pinMode(S0, OUTPUT);
  pinMode(S1, OUTPUT);
  pinMode(S2, OUTPUT);
  pinMode(S3, OUTPUT);
  pinMode(sensorOut, INPUT);

  digitalWrite(S0, HIGH);
  digitalWrite(S1, LOW);

  topServo.attach(9);
  bottomServo.attach(10);

  Serial.begin(9600);
}

void loop() {

  topServo.write(115);
  delay(500);
  
  for(int i = 115; i > 35; i--) {
    topServo.write(i);
    delay(4);
  }
  delay(1000);
  
  color = readColor();
  delay(10);  

  switch (color) {
    case 1:
    bottomServo.write(50);
    break;

    case 2:
    bottomServo.write(90);
    break;

    case 3:
    bottomServo.write(120);
    break;

  }
  delay(300);
  
  for(int i = 35; i > 4; i--) {
    topServo.write(i);
    delay(2);
  } 
  delay(200);
  
  for(int i = 4; i < 115; i++) {
    topServo.write(i);
    delay(2);
  }
  color=0;
}


int readColor() {
  // Setting red filtered photodiodes to be read
  digitalWrite(S2, LOW);
  digitalWrite(S3, LOW);
  // Reading the output frequency
  frequency = pulseIn(sensorOut, LOW);
  int R = frequency;
  // Printing the value on the serial monitor
  Serial.print("R= ");//printing name
  Serial.print(frequency);//printing RED color frequency
  Serial.print("  ");
  delay(50);

  // Setting Green filtered photodiodes to be read
  digitalWrite(S2, HIGH);
  digitalWrite(S3, HIGH);
  // Reading the output frequency
  frequency = pulseIn(sensorOut, LOW);
  int G = frequency;
  // Printing the value on the serial monitor
  Serial.print("G= ");//printing name
  Serial.print(frequency);//printing RED color frequency
  Serial.print("  ");
  delay(50);

  // Setting Blue filtered photodiodes to be read
  digitalWrite(S2, LOW);
  digitalWrite(S3, HIGH);
  // Reading the output frequency
  frequency = pulseIn(sensorOut, LOW);
  int B = frequency;
  // Printing the value on the serial monitor
  Serial.print("B= ");//printing name
  Serial.print(frequency);//printing RED color frequency
  Serial.println("  ");
  delay(50);

  if(R<50 & R>46 & B<92 & B>80){
    color = 1; // Red
   
  }
   if(G<89 & G>80 & B<96 & B>105){
    color = 2; // Yellow

  }
  if(G<89 & G>80  & B<97 &B>93){
    color = 3; // Orange
  }
  
  return color;  
}

 شرح الشفرة البرمجية

في بداية سيتم استعداء مكتبة محرك السيرفو ثم نقوم بتعريف منافذ حساس الألوان وتعريف  محرك السيرفو

#include <Servo.h>

#define S0 2
#define S1 3
#define S2 4
#define S3 5
#define sensorOut 6

Servo topServo;
Servo bottomServo;

انشاء متغيرين للتردد و اللون و تكون بالبداية قيمة 0

int frequency = 0;
int color=0;

نحدد منافذ الدخل و الخرج في حساس الألوان

void setup() {
pinMode(S0, OUTPUT);
pinMode(S1, OUTPUT);
pinMode(S2, OUTPUT);
pinMode(S3, OUTPUT);
pinMode(sensorOut, INPUT);

لتحديد عامل تحجيم التردد 20%

digitalWrite(S0, HIGH);
digitalWrite(S1, LOW);

نحدد المنفذ المتصل مع كل محرك سيرفو

topServo.attach(9);
bottomServo.attach(10);

لتحديد معدل نقل البيانات من الاردوينو إلى اللابتوب

Serial.begin(9600);
}

سوف نحتاج إلى تحريك المحرك الأول في ثلاث زاوية الزاوية الأولى حتى يأخذ قطعة حلوى واحدة ثم ينقلها للزاوية الصانية و تكون الزاوية الموافقة لموقع الحساس و يتم قراءة تردد اللون ثم الزاوية الثالثة لنقل قطعة الحلوى إلى المحرك التالي

أولا الزاوية الأولى نحددها بقية 115

void loop() {

topServo.write(115);
delay(500);

نعرف متغير (i) والذي يمثل قيمة الزاوية تتناقص قيمة (i) إلى أن تصل إلى 35 و التي تعد زاوية قراءة التردد

for(int i = 115; i > 35; i--) {
topServo.write(i);
delay(4);
}
delay(1000);

نحدد 3 زواية مختلفة لمحرك السيرفو الثاني حسب موقع الكوب الذي سنفصل فيه قطع الحلوى حسب لونها

color = readColor();
delay(10);

switch (color) {
case 1:
bottomServo.write(50);
break;

case 2:
bottomServo.write(90);
break;

case 3:
bottomServo.write(120);
break;

}
delay(300);

نغير قيمة الزاوية (i) الى 4 والتي تمثل موقع نقل قطعة الحلوى إلى المحرك الثاني

for(int i = 35; i > 4; i--) {
topServo.write(i);
delay(2);
}
delay(200);

نعيد قيمة (i) إلى 115 و هي أول زاوية و يتم عندها أخذ قطعة حلوى جديدة

for(int i = 4; i < 115; i++) {
topServo.write(i);
delay(2);
}
color=0;
}

انشاء متغير باسم (readColor) لقراءة الألوان

int readColor() {

لقراءة اللون الأحمر نفعل الصمام الثنائي الضوئي المرشح باللون الأحمر عن طريق جعل قيمة s2 و s3 loW

digitalWrite(S2, LOW);
digitalWrite(S3, LOW);

لقراءة قيمة التردد و طباعته على شاشة العرض

frequency = pulseIn(sensorOut, LOW);
int R = frequency;
// Printing the value on the serial monitor
Serial.print("R= ");//printing name
Serial.print(frequency);//printing RED color frequency
Serial.print(" ");
delay(50);

لقراءة اللون الأخضر نفعل الصمام الثنائي الضوئي المرشح باللون الأخضر عن طريق جعل قيمة s2 و s3 HIGH

digitalWrite(S2, HIGH);
digitalWrite(S3, HIGH);

لقراءة قيمة التردد و طباعته على شاشة العرض

frequency = pulseIn(sensorOut, LOW);
int G = frequency;
// Printing the value on the serial monitor
Serial.print("G= ");//printing name
Serial.print(frequency);//printing RED color frequency
Serial.print(" ");
delay(50);

لقراءة اللون الأزرق نفعل الصمام الثنائي الضوئي المرشح باللون الأزرق عن طريق جعل قيمة S2 LOW و S3 HIGH

digitalWrite(S2, LOW);
digitalWrite(S3, HIGH);

لقراءة قيمة التردد و طباعته على شاشة العرض

frequency = pulseIn(sensorOut, LOW);
int B = frequency;
// Printing the value on the serial monitor
Serial.print("B= ");//printing name
Serial.print(frequency);//printing RED color frequency
Serial.println(" ");
delay(50);

نحدد نطاق اللون لكل قطعة حلوى حسب التي تم قراءة في شاشة العرض ثم نحدد الزاوية التي يتجة لها محرك السيرفو الثاني

if(R<50 & R>46 & B<92 & B>80){
color = 1; // Red
}
if(G<89 & G>80 & B<96 & B>105){
color = 2; // Yellow

}
if(G<89 & G>80 & B<97 &B>93){
color = 3; // Orange
}

return color;
}

مقدمة

تعد ألعاب الفيديو من أساليب التسلية لقضاء أوقات الفراغ وتتوفر ألعاب متنوعة , متناسبة مع الفئات العمرية المختلفة، في هذا الدرس ستتعلم انشاء منصة ألعاب الفيديو، وذلك باستخدام الراسبيري باي مع نظام التشغيل (RetroPie).

القطع المطلوبة

 1× راسبيري باي

 1× كرت ذاكرة

 1× سلك (HDMI)

1× محول تيار (5V-2A)

1× مروحة الراسبيري باي

1× غطاء الراسبيري باي

1× ذراع تحكم سلكية

1× ذاكرة خارجية (Flash memory)

توصيل القطع

قد يتعرض معالج الراسبيري باي إلى الحرارة الزائدة عند تشغيل برامج ثقيلة لفترات طويلة. فقد تقترب درجة الحرارة الداخلية للمعالج من 85 درجة مئوية، وسيؤدي ذلك أن يعمل الراسبيري باي على خفض تردد التشغيل أو إيقاف التشغيل تمامًا. ويمكن أن يؤثر ذلك سلبًا على أداء مشروعك. ومن هنا تأتي فائدة توفير أسالب لخفض حرارة المعالج لذلك ستحتاج إلى مروحة ومسرب حراري.

ثبت المسرب الحراري على وحدة (SOC) ووحدة (USB controller)

قم بإضافة المروحة؛ لتقوم بالتبريد على أجزاء اللوحة وحفظها من التلف

تصبح المروحة بهذا الشكل بعد تثبيتها.

يتكون غطاء الراسبيري باي من طبقتين يمكنك تثبيتهما على اللوحة.

تنصيب ريترو باي (Retro Pie)

تتوفر أنظمة تشغيل متناسبة مع الراسبيري باي ويمكن تنصيبها بسهولة على بطاقة الذاكرة، تحتاج في البداية إلى تهيئة البطاقة الذاكرة قبل رفع نظام التشغيل عليها؛ ليتم مسح جميع البيانات على الذاكرة نهائيًا. ثم رفع نظام التشغيل باستخدام Raspberry Pi Imager يمكن متابعة الدرس الأول من سلسلة تعليم الراسبيري باي لمعرفة خطوات تنصيب برنامج تهيئة البطاقة و Raspberry Pi Imager.

سنحتاج في هذا الدرس إلى نظام التشغيل (Retro Pie) لرفع البرنامج على الذاكرة بعد التهيئة افتح برنامج rRaspberry Pi Image

يوجدة عدة نسخ لنظام التشغيل (Retro Pie) اختر النظام المتوافق مع اصدار لوحة الراسبيري باي لديك:

من قائمة (SD Card) اختر الذاكرة التي ستنصب النظام عليها:

اضغط على (Write) ليتم تثبيت نظام (RetroPie).

تهيئة نظام ريترو باي (Retro Pie)

بعد رفع نظام التشغيل على الذاكرة يمكنك إزالة كرت الذاكرة ووضعه على لوحة الراسبيري باي.

وصل سلك (HDMI) وسلك محول التيار وذراع التحكم على لوحة الراسبيري باي وشغل الشاشة.

يمكنك الرجوع لطريقة التوصيل في الدرس الثاني.

 بعد توصيل الراسبيري باي بالطاقة سيبدأ النظام بالتهيئة.

تأكد أنك قمت بتوصيل ذراع التحكم بالراسبيري باي حتى يتعرف الراسبيري باي عليها حيث ستظهر رسالة: (GAMEPAD DETECTED 1)

تعريف أزرار المتحكم مع الأوامر

لتحديد مهام أزرار المتحكم ستعمل على ربط  كل زر موجود على ذراع التحكم (يظهر اسم الزر باللون الرمادي) مع تعريفها على الراسبيري باي الظاهرة باللون الأسود الغامق:

بعد الانتهاء من تعريفها اضغط OK.

تظهر في القائمة التي على اليسار أسماء ازرار المتحكم و نحدد في القائمة التي على اليمين اسم الزر بالنسبة للراسبيري باي.

بعد الانتهاء انقر على (OK).

الآن نظام ريترو باي (Retro Pie) أصبح مفعل ومهيئ للألعاب.

ألعاب ريترو باي (Retro)

1. تحميل الألعاب

بعد تنصيب نضام التشغيل الرترو باي (retropie) أصبح الراسبيري باي جاهز كمنصة ألعاب ـ ويمكن تحميل ألعاب الرومس (Roms game) التي تعد نسخة محاكاة للألعاب الشهيرة مثل ( العاب البلاستيشن – ألعاب الأتاري) فيمكنك لعب هذه الألعاب بدون امتلاك جهاز أتاري أو جهاز البلايستيشن ، ولتحميل الألعاب تحتاج إلى ذاكرة خارجية و يتم مسح بيانات الذاكرة وتهيئتها، ثم قم بانشاء مجلد داخل الذاكرة الخارجية باسم (retropie) يكتب بأحرف صغيرة  ثم داخل مجلد (retropie) أنشئ مجلد آخر باسم (roms).

سيكون عنوان الملف كالتالي:

F:\retropie\roms

اخرج الذاكرة الخارجية من جهاز الحاسوب وقم بتوصيلها مع لوحة الراسبيري باي ستبدأ لوحة الراسبيري باي بالوميض انتظر عدة دقائق حتى ينتهي الوميض.

بعد أن تم تهيئة الذاكرة قم باعادة توصيلها مع جهاز الكمبيوتر ستجد أن هناك عدة مجلدات تم اضافتها داخل المجلد الذي قمنا بانشائه (roms)  لتحميل الألعاب عليها.

يمكنك الان تحميل الألعاب من خلال الرابط 

 في هذا الدرس سنقوم بتحميل لعبة  Mario Brothers (1988)  وهي أحد ألعاب(Atary 7800) 

بعد تحميل اللعبة قم بفك الملف المضغوط للعبة، واحفظ ملفات اللعبة داخل المجلد المناسب لها من مجلدات (roms) بالذاكرة.

لعبة Mario Brothers (1988) سيتم حفظها داخل مجلد (Atary 7800).

2.  رفع الألعاب على الراسبيري باي

قم بإعادة الذاكرة الخارجية للوحة الراسبيري باي انتظر عدة دقائق حتى ينتهي الوميض.

حتى تظهر كل الألعاب على واجهة ريترو باي اتبع الخطوات التالية:

اضغط على القائمة الرئيسية (MAIN MENU) ثم اضغط على (GAME COLLECTION SETTINGS):

اضغط على (AUTOMATIC GAME COLLECTIONS).

اختر (ALL GAMES).

ستظهر مباشرة قائمة الألعاب التي قمت بتحميلها.

الآن قد اكتملت منصة الألعاب لتشغيل اللعبة يمكنك إدارة ذلك من خلال ذراع التحكم.

تذكر فصل وحدة مزود الطاقة عند الانتهاء من استخدام المنصة.

مقدمة

تساعدنا نقطة الوصول اللاسلكية لربط الجوال أو أجهزة الحاسوب الموجودة في الاماكن التي لا تصلها إشارة الانترنت أو تكون ضعيفة بدلاً من استخدام الأسلاك والكابلات في هذا الدرس ستتعلم كيف تستخدم الراسبيري باي كنقطة وصول لاسلكية تساعدك على توزيع شبكة الانترنت وتوسيع نطاق الإشارة وتدعيم الانترنت اللاسلكي في المنزل أو مكاتب العمل أو المقاهي.

المواد والأدوات

 1× راسبيري باي

 1× كرت ذاكرة

 1× سلك (HDMI)

1× محول تيار (5V-2A)

1× مروحة الراسبيري باي

1× سلك ايثرنت

1 × مسرب حراري 

تبريد المعالج

قد يتعرض معالج الراسبري باي إلى الحرارة الزائدة عند تشغيل برامج ثقيلة لفترات طويلة. فقد تقترب درجة الحرارة الداخلية للمعالج من 85 درجة مئوية، وسيؤدي ذلك أن يعمل الراسبيري باي على خفض تردد التشغيل أو إيقاف التشغيل تمامًا. ويمكن أن يؤثر ذلك سلبًا على أداء مشروعك. ومن هنا تأتي فائدة توفير أسالب لخفض حرارة المعالج لذلك ستحتاج إلى مروحة ومسرب حراري.

ثبت المسرب الحراري على وحدة (SOC) ووحدة (USB controller)

وصل السلك الأحمر لمروحة التبريد(الموجب) مع المنفذ رقم 4

وصل السلك الأسود لمروحة التبريد (السالب) مع المنفذ رقم 6

تصبح المروحة بهذا الشكل بعد تثبيتها.

تثبيت خادم (dnsmasq) ومضيف نقطة الوصول

أولا، سوف تحتاج إلى تثبيت نظام الراسبيان على الراسبيري باي إذا لم تكن قد فعلت ذلك قم بالإطلاع على  الدرس الأول نظام تشغيل الراسبيري باي

وبعد تثبيت النظام، يمكنك تهيئة النظام من خلال الرجوع  للدرس الثاني تهيئة نظام التشغيل

افتح الشاشة السوداء LXterminal للبدء بإعداد نقطة وصول لاسلكية باستخدام الراسبيري باي.

للبدء، قم بإستخدام الـ Termial  لتحديث الراسبيري باي إلى أحدث إصدار.

sudo apt-get update
sudo apt-get upgrade

ثم أعد تشغيل الراسبيري باي:

reboot

يعد خادم (dnsmasq) من الخيارات الجيدة عند بناء الشبكات الصغيرة فهو مصدر مفتوح وسهل التكوين وبحجم صغير، وتكمن أهميته في تنفيذ وظائف  (DNS): لتحليل أسماء النطاق  إلى عنوان IP للاتصال، و تنفيذ وظائف (DHCP) : لتوفير عنوان IP لأجهزة الكمبيوتر المتصلة بالشبكة.

وكذلك سنقوم بتحميل حزمة نقطة الوصول (hostapd)

و لتثبيت حزمة (dnsmasq) و حزمة (hostapd)اكتب الأمر التالي:

sudo apt install dnsmasq

sudo apt install hostapd

نظرًا لأن ملفات التكوين ليست جاهزة بعد، قم بإيقاف تشغيل البرنامج بكتابة الأمر التالي:

sudo systemctl stop dnsmasq

sudo systemctl stop hostapd

تكوين IP ثابت

يحتاج الراسبيري باي إلى الحصول على عنوان IP ثابت مخصص للمنفذ اللاسلكي. سنقوم بتعيين عنوان IP للخادم 192.168.4.1. الجهاز اللاسلكي المستخدم هو wlan0. لتكوين عنوان IP الثابت ، قم بتحرير ملف تكوين dhcpcd باستخدام:

sudo nano /etc/dhcpcd.conf

قم بتحرير الملف باضافة الأسطر التالية:

interface wlan0 
static ip_address=192.168.4.1/24 
nohook wpa_supplicant

أعد تشغيل (dhcpcd) بكتابة السطر التالي:

sudo service dhcpcd restart

تكوين خادم DHCP (dnsmasq)

يتم توفير خدمة DHCP من خلال dnsmasq. بشكل افتراضي. أعد تسمية ملف التكوين، وقم بتحرير ملف جديد من خلال كتابة الأسطر التالية:

sudo mv /etc/dnsmasq.conf /etc/dnsmasq.conf.orig
sudo nano /etc/dnsmasq.conf

سنقوم بتوفير عناوين IP بين 192.168.4.2 و 192.168.4.20، مع فترة تأجير تبلغ 24 ساعة، ولذلك اكتب في ملف تكوين dnsmasq الأسطر التالية:

interface=wlan0 # Use the require wireless interface - usually wlan0
dhcp-range=192.168.4.2,192.168.4.20,255.255.255.0,24h

ثم اضغط ctrl , x ثم Y لحفظ الملف.

فعل dnsmasq سيستخدم الآن التكوين المحدث:

sudo systemctl start dnsmasq

تكوين برنامج مضيف نقطة الوصول اللاسلكية (hostapd)

تحتاج إلى تحرير ملف تكوين hostapd ؛ لإضافة المعلومات الخاصة بنقطة الوصول اللاسلكية.

اكتب السطر التالي للوصول لملف التكوين:

sudo nano /etc/hostapd/hostapd.conf

ادخل البيانات التالية وحدد عنوان نقطة الوصول اللاسكية (ssid) الذي تريده و الرقم السري مع مراعاة أن يتراوح طول الرقم السري بين 8 و 64 حرفًا.

interface=wlan0
driver=nl80211
ssid=NameOfNetwork
hw_mode=g
channel=7
wmm_enabled=0
macaddr_acl=0
auth_algs=1
ignore_broadcast_ssid=0
wpa=2
wpa_passphrase=YOURPASS
wpa_key_mgmt=WPA-PSK
wpa_pairwise=TKIP
rsn_pairwise=CCMP

ثم اضغط ctrl , x ثم Y لحفظ الملف

حدد للنظام المثبت على الراسبيري باي مكان العثور على ملف التكوين الذي تم إنشاؤه:

sudo nano /etc/default/hostapd

DAEMON_CONF="/etc/hostapd/hostapd.conf"

تفعيل الاتصال

تفعيل وتمكين برنامج مضيف نقطة الاتصال بالأوامر التالية:

sudo systemctl unmask hostapd

sudo systemctl enable hostapd

sudo systemctl start hostapd

اضف التويجه:

sudo nano /etc/sysctl.conf

ثم اكتب السطر التالي داخل الملف واحفظ الملف:

net.ipv4.ip_forward=1

اكتب الأمر التالي:

sudo iptables -t nat -A POSTROUTING -o eth0 -j MASQUERADE

sudo sh -c "iptables-save > /etc/iptables.ipv4.nat"

sudo nano /etc/rc.local

iptables-restore < /etc/iptables.ipv4.nat

الراسبيري باي كنقطة وصول لاسلكية في أجهزة الحاسوب.

وكنقطة وصول لاسلكية في هاتفك المحمول أيضًا.

يمكنك اختبار سرعة الانترنت من خلال التطبيقات أو المواقع المخصصة لذلك.

مقدمة

في هذا الدرس نتعرف على كيفية استخدام مستشعر درجة الحرارة المقاوم للماء وإظهار القراءة على شاشة العرض (OLED Display). حيث يمكننا مستشعر درجة الحرارة من قياس درجة الحرارة من (-55 ℃ إلى 125 ℃) بدقة ± 5. كما يمكن استخدامه في قياس درجة حرارة الهواء أو السوائل.

المواد والأدوات

1 X اردوينو

1 X شاشة عرض (OLED Display)

1 X حساس حرارة ( DS18B20)

1X لوحة تجارب

1 X مقاومة مقدار 4.7k

مجموعة أسلاك ذكر/ ذكر

شاشة عرض (OLED Display)

التوصيل

شاشة عرض (OLED Display) اختصارا لـ (organic light emitting diode) متوفرة بحجم 128 × 64 وهي شاشة عرض رسومية نقطية بسيطة. تحتوي على 128 عمودًا و64 صفًا مما يجعله يعرض إجمالي 128 × 64 = 8192 بكسل. تحتوي الشاشة على أربعة دبابيس فقط ويتواصل مع Arduino باستخدام بروتوكول اتصال I2C.

توصيل الشاشة مع الاردوينو حسب الجدول التالي

عمل مسح لمعرفة عنوان i2c

بعد توصيل الشاشة مع الاردوينو، نقوم برفع الكود البرمجي التالي عليها لمعرفة عنوان i2c

#include 

void setup()
{
    Wire.begin();

    Serial.begin(9600);
    while (!Serial); // Leonardo: wait for serial monitor
    Serial.println("\nI2C Scanner");
}

void loop()
{
    byte error, address;
    int nDevices;

    Serial.println("Scanning...");

    nDevices = 0;
    for (address = 1; address < 127; address++) {
  
        Wire.beginTransmission(address);
        error = Wire.endTransmission();

        if (error == 0) {
            Serial.print("I2C device found at address 0x");
            if (address < 16)
                Serial.print("0");
            Serial.print(address, HEX);
            Serial.println(" !");

            nDevices++;
        }
        else if (error == 4) {
            Serial.print("Unknown error at address 0x");
            if (address < 16)
                Serial.print("0");
            Serial.println(address, HEX);
        }
    }
    if (nDevices == 0)
        Serial.println("No I2C devices found\n");
    else
        Serial.println("done\n");

    delay(5000); // wait 5 seconds for next scan
}

 و من ثم نقوم بإظهار شاشة (serial Monitor) ومعرفة عنوان i2c

البرمجة:

للتحكم في شاشة OLED ، تحتاج إلى مكتبة  adafruit_SSD1306.h مكتبة  adafruit_GFX.h. لتثبيت هذه المكتبات نقوم بالخطوات التالية:
1. افتح Arduino IDE وانتقل إلى Sketch> Include Library> Manage Libraries. يجب أن يفتح مدير المكتبة
. 2. اكتب “SSD1306” في مربع البحث وقم بتثبيت مكتبة SSD1306 من Adafruit.

3. بعد تثبيت مكتبة SSD1306 من Adafruit ، نكتب  “GFX” في مربع البحث ونقوم بتثبيت المكتبة.

نفتح  ملف Adafruit_SSD1306.h في محرر نصي. من خلال القسم الذي يعرض SSD1306. نقوم بإلغاء التعليق #define SSD1306_128_64 بحيث يظهر الكود في هذا القسم كما يلي:

توصيل الدائرة:

الكود البرمجي

نقوم بتحميل مكتبة  DallasTemperature بالبحث عن المكتبات عن طريق Tools > Manage Libraries لبرمجة DS18B20 مستشعر درجة الحرارة المقاوم للماء

و مكتبة OneWire Arduino library

ثم ستقوم برفع الكود البرمجي التالي :

#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>
#include <Wire.h>
#include <OneWire.h>
#include <DallasTemperature.h>
#define ONE_WIRE_BUS 2
OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS);
DallasTemperature sensors(&oneWire);
#define OLED_RESET 4
Adafruit_SSD1306 display(OLED_RESET);
#if (SSD1306_LCDHEIGHT != 64)
#error("Height incorrect, please fix Adafruit_SSD1306.h!");
#endif

void setup() {
display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C); // initialize with the I2C addr 0x3D (for the 128x64)
display.display(); // show splashscreen
delay(2000);
display.clearDisplay(); // clears the screen and buffer
Serial.begin(9600);
sensors.begin();
}
void loop() {
// Send the command for all devices on the bus to perform a temperature conversion:
sensors.requestTemperatures();

// Fetch the temperature in degrees Celsius for device index:
float tempC = sensors.getTempCByIndex(0); // the index 0 refers to the first device
// Fetch the temperature in degrees Fahrenheit for device index:
float tempF = sensors.getTempFByIndex(0);

// Print the temperature in Celsius in the Serial Monitor:
display.clearDisplay();
display.setTextSize(2);
display.setTextColor(WHITE);
display.setCursor(0,0);

display.println("Temp: ");
display.print(tempC);
display.print((char)247); // degree symbol
display.print("C");
display.display();
delay(2000);
// routine for displaying text for temp/hum readout

}

 شرح الكود البرمجي

استدعاء المكتبات التي ستساعدنا في برمجة شاشة OLED Display و حساس الحرارة

#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>
#include <Wire.h>
#include <OneWire.h>
#include <DallasTemperature.h>

نقوم بتعريف المنفذ الذي سيتم توصيل and حساس الحرارة معه

#define ONE_WIRE_BUS 2

بعد ذلك ، نقوم بإنشاء كائن
من أجل التواصل مع مستشعر DS18B20 ، نحتاج إلى إنشاء كائن من مكتبة DallasTemperature

OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS);
DallasTemperature sensors(&oneWire);

نكتب بروتوكول إعادة الضبط

#define OLED_RESET 4 
Adafruit_SSD1306 display(OLED_RESET);
#if (SSD1306_LCDHEIGHT != 64)
#error("Height incorrect, please fix Adafruit_SSD1306.h!");
#endif

في دالة void setup()نحتاج إلى تهيئة حساس الحرارة و تهيئة العرض ومسحه لشاشة OLED Display تأكد من كتابة عنوان  I2Cلشاشة العرض

void setup()   {                
  display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C); 
  display.display(); // show splashscreen
  delay(2000);
  display.clearDisplay();   // clears the screen and buffer
  Serial.begin(9600);
  sensors.begin();  
}

نعطي الأمر استشعار  درجة الحرارة

void loop() {
  sensors.requestTemperatures();

  float tempC = sensors.getTempCByIndex(0); // the index 0 refers to the first device

نعطي الأمر بطباعة درجة الحرارة بالدرجة المئوية على شاشة OLED Display

  // Print the temperature in Celsius in the Serial Monitor:
 display.clearDisplay();
    display.setTextSize(2);
    display.setTextColor(WHITE);
    display.setCursor(0,0);

  display.println("Temp: ");
  display.print(tempC);
  display.print((char)247); // degree symbol 
  display.print("C");
    display.display();
    delay(2000);    
  }

مقدمة

في هذا الدرس، ستتعلم كيفية توصيل حساس الغاز مع الاردوينو؛ حتى تتمكن من الكشف عن تسرب الغاز في المنازل أو المصانع أو المكاتب بتكلفة بسيطة.

 بعد توصيل حساس الغاز مع الاردوينو يمكنك إضافة شاشة كرستالية تعرض كمية الغاز في المكان ومصدر صوت بمثابة صافرة إنذار حتى يتم إخطار الأفراد بحدوث أي تسرّب ويتم إخلاء المبنى فورًا قبل الوقوع في خطر الحرائق لا قدر الله.

المواد والأدوات

1× اردوينو اونو

1× سلك الاردوينو

1× لوحة تجارب – حجم كبير

 1× شاشة كرستالية

1× حساس الغاز

1× مقاومة متغيرة

1× مصدر صوت

 حزمة أسلاك توصيل (ذكر- ذكر)

1× مقاومة 220 Ω

1× 40 رأس دبوس

حساس الغاز

هو حساس يكشف عن تسرب الغاز في المكان.

يُمكن لحساس الغاز الكشف عن الغازات القابلة للاشتعال مثل البوتان، البروبان، الميثان والهيدروجين.

عند زيادة تركيز الغاز في الجو تزداد تبعًا لذلك قيمة الجهد وعند انخفاض تركيز الغاز أو انعدامه تنخفض قيمة الجهد في الحساس.

له أربعة مداخل موضحة في الشكل التالي:

توصيل الدائرة

لمعرفة المزيد حول الشاشة الكرستالية يمكنك الرجوع للدرس التحكم بالشاشة الكرستالية LCD

لابد من تلحيم المنافذ مع الشاشة الكرستالية، للمزيد حول اللحام يمكنك الرجوع للدرس تعلم كيفية التلحيم – تلحيم القطع باللوحة الإلكترونية

الكود البرمجي

#include <LiquidCrystal.h>
const int rs = 12, en = 11, d4 = 5, d5 = 4, d6 = 3, d7 = 2;
LiquidCrystal lcd(rs, en, d4, d5, d6, d7);
#define buzzer 8
#define Gas A0
void setup() {
Serial.begin(9600);
lcd.begin(16,2);
pinMode(buzzer,OUTPUT);
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("Calibrating");
for(int i = 0; i <10; i++) {
if (i==4)
{
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print("."); }
else lcd.print(".");
delay(500);
}
lcd.setCursor(5,1);
lcd.print("done");
delay(1000);
lcd.clear() ;
lcd.setCursor(1,0);
lcd.print("SENSOR ACTIVE");
delay(1500);
lcd.clear(); }
void loop() {
int gasSensor = analogRead(Gas);
if (gasSensor > 300) {
digitalWrite(buzzer,HIGH);
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("Value: ");
lcd.print(gasSensor);
Serial.print(gasSensor);
Serial.print("\t");
lcd.setCursor(0,1);
Serial.println("Gas is Detected"); 
lcd.print("Gas is Detected"); 
delay(300);
lcd.clear(); }
else if (gasSensor < 300) {
digitalWrite(buzzer,LOW);
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("Value: ");
lcd.print(gasSensor);
Serial.print(gasSensor);
Serial.print("\t");
lcd.setCursor(0,1);
Serial.println("Gas not Detected"); 
lcd.print("Gas not Detected"); 
delay(300); }}

 إذا كانت نسبة التسرب 300 فأكثر سينطلق جرس الإنذار؛ لتنبيه الأفراد المتواجدين في المكان بوجود تسرب وسيكون هناك توضيح لكمية التسرب على الشاشة الكرستالية.

هذا السطر يطلب من الأردوينو استعمال مكتبة الشاشة الكرستالية (حتى يستطيع الاردوينو استيعاب الأوامر الخاصة بالشاشة).

نستطيع تحميلها بتتبع المسار التالي:

Sketch > Include libraries > Manage libraries

ثم نكتب بخانة البحث Liquid crystal by Arduino

ثم نضغط على Install.

#include <LiquidCrystal.h>

هذه الأسطر توضح منافذ الاردوينو التي ستستخدمها للربط في هذا المشروع:

#define buzzer 8
#define Gas A0

بعد ذلك أعلنا عن المتغيرات اللازمة مثل المتغيرات الخاصة بالشاشة الكرستالية والتي تستخدمها المكتبات أيضًا:

const int rs = 12, en = 11, d4 = 5, d5 = 4, d6 = 3, d7 = 2;
LiquidCrystal lcd(rs, en, d4, d5, d6, d7);

في الدالة ()setup قمنا بوضع الإعدادات اللازمة مثل تشغيل الشاشة الكرستالية وتهيئتها وبيان جاهزية الحساس لاختبار المكان:

void setup()
 { 
 Serial.begin(9600);
 lcd.begin(16,2); 
 pinMode(buzzer,OUTPUT); 
 lcd.setCursor(0, 0); 
 lcd.print("Calibrating"); 
 for(int i = 0; i <10; i++) 
 { if (i==4) { 
 lcd.setCursor(0, 1); 
 lcd.print("."); } 
 else lcd.print("."); 
 delay(500); } lcd.setCursor(5,1); 
 lcd.print("done"); 
 delay(1000); 
 lcd.clear();  
 lcd.setCursor(1,0); 
 lcd.print("SENSOR ACTIVE"); 
 delay(1500); 
 lcd.clear(); 
}

تبدأ عملية المعايرة واختبار جاهزية حساس الغاز.

ستظهر رسالة عند انتهاء عملية المعايرة (done).

تليها رسالة تبين جاهزية الحساس لاختبار المكان.

في الدالة ()loop يقوم الحساس بحساب نسبة الغاز الموجود في الهواء.

إذا كانت نسبة الغاز  أكثر من 300 فسينطلق جرس الإنذار؛ لتنبيه الأفراد بوجود تسرب وسيتم طباعة نسبة التسرب على الشاشة.

إذا كانت نسبة الغاز أقل من 300 فسينطفئ جرس الإنذار ويُطمئن الأفراد بعدم وجود تسرب وسيتم طباعة نسبة الغاز الطبيعية المنتشرة في الهواء على الشاشة.

void loop() 
{ 
int gasSensor = analogRead(Gas); 
if (gasSensor > 300) { 
digitalWrite(buzzer,HIGH); 
lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("Value: "); 
lcd.print(gasSensor); 
Serial.print(gasSensor); 
Serial.print("\t"); 
lcd.setCursor(0,1); 
Serial.println("Gas is Detected"); 
lcd.print("Gas is Detected"); 
delay(300); lcd.clear(); } 
else if (gasSensor < 300) { 
digitalWrite(buzzer,LOW); 
lcd.setCursor(0, 0); 
lcd.print("Value: "); 
lcd.print(gasSensor); 
Serial.print(gasSensor); 
Serial.print("\t"); 
lcd.setCursor(0,1); 
Serial.println("Gas not Detected"); 
lcd.print("Gas not Detected"); 
delay(300); }
}

هنا نسبة الغاز في المكان أكثر من 300.

هنا نسبة الغاز  في المكان أقل من 300.

المقدمة

استفدنا من تقنية الليزر في الكثير من التطبيقات ومنها في مجال الحماية والأمن، يمكن أن تستخدم مرسل و مستقبل أشعة ليزر لصنع مشروع حماية للأدوات و الممتلكات. تعلم كيف يتم بناء نظام الحماية وبرمجته باستخدام الاردوينو من خلال في هذا الدرس

المواد والأدوات

 1 X اردوينو

1 X سلك الأردوينو

1 X لوحة تجارب

1 X مصدر صوت

1 X مستقبل أشعة الليزر

1 X مرسل أشعة الليزر

مجموعة أسلاك توصيل ( ذكر/ ذكر)

مجموعة أسلاك توصيل ( أنثى/ ذكر)

توصيل الدائرة

قم بتوصيل القطع مع الأردوينو كما هو موضح بالشكل التالي

وحدة إرسال الليزر :

 تعتمد وحدة إرسال الليزر على صمام ثنائي ليزر ، يبلغ طيف انبعاثه 650 نانومتر. تنتشر الإشعاع في شكل حزمة ضيقة ، يظهر لون الضوء الأحمر اذا اصطدمت بحاجز .

تنبية : يتعد أشعة الليزر خطرة في حالة توجيه الحزمة إلى العين بشكل مباشر و لفترات طويلة فقد تسبب ضرر لشبكية العين

البرمجة

قم برفع الكود البرمجي على الأردوينو

#define DETECT 2
#define ACTION 13
void setup() {
pinMode(DETECT, INPUT); //define detect input pin 
pinMode(ACTION, OUTPUT);//define ACTION output pin 
} 
void loop() { 
int detected = digitalRead(DETECT);
if( detected == HIGH) 
{ digitalWrite(ACTION,LOW); }
else{ digitalWrite(ACTION,HIGH); }
delay(200); 
}

 شرح الكود البرمجي:

بالبداية نقوم بتسمية منافذ الأردوينو المستخدمة في هذا المشروع

حيث سيكون المنفذ رقم 2 موصل مع مستقبل أشعة ليزر

والمنفذ رقم 13 يكون موصل مع مصدر الصوت

#define DETECT 2
#define ACTION 13

في دالية setup(): نقوم بتعريف المنافذ سواء كانت منافذ ادخال أو منافذ اخراج

و في هذا المشروع يعد منافذ الادخال هي المفذ المتصل مع مستقبل أشعة الليزر

و يعد منفذ الاخراج هو المنفذ المتصل مع مصدر الصوت

void setup() {
pinMode(DETECT, INPUT); //define detect input pin 
pinMode(ACTION, OUTPUT);//define ACTION output pin 
}

في دالة loop() نقوم بجعل البرنامج يعطي اشارة لتشغيل مصدر الصوت اذا اخترق احد أشعة الليزر

يقوم البرنامج بقراءة منفذ الادخال، فاذا كانت القراءة (LOW)  يتم اعطاء اشارة للمنفذ رقم 13 (منفذ مصدر الصوت ) ليعملو العكس حيث في حال أعطى منفذ الادخال اشارة (HIGH) لن يعمل مصدر الصوت

ثم يتم اضافة زمن انتظار و هو ثانيتين

void loop() { 
int detected = digitalRead(DETECT);
if( detected == HIGH) 
{ digitalWrite(ACTION,LOW); }
else{ digitalWrite(ACTION,HIGH); }
delay(200); 
}

مقدمة

في هذا الدرس سوف نقوم بإنشاء أداة باستخدام ليتل بيتس  تساعدنا على حماية ممتلكاتنا ،وذلك عند وضع الأداة في مكان قريب من ممتلكاتنا و عند اقتراب شخص منها  سوف تعطي تنبيه صوتي وإضاءة .

المكونات المطلوبة:

جميع المكونات المطلوبة متوفرة في مجموعة ليتل بيتس وحدات المبتكر للأطفال

1 لوحة

1 قالب كرتوني

1 البطارية

1 سلك البطارية

1 حامل بطارية

1 منفذ طاقة

1 سلك توصيل

1 حساس الإقتراب

1 مصدر صوت

1 إضاءة

بناء هيكل الأداة:

نضع القالب الكرتوني بحيث يكون الجزء الغير ملون و الذي يحتوي على رقم القالب الكرتوني  للأعلى

نطوي القالب الكرتوني من المنتصف بحيث يقابل الوجة الأول مع الوجة الثاني

 الوجة الأول يحتوي على لسان،و يقابله منفذ بالوجة الثاني، نقوم بتثبيت اللسان داخل المنفذ المقابل له (لاحظ تطابق الأرقام بين الفتحة و اللسان)

نكرر نفس الخطوات مع المنفذ رقم 3 و المنفذ رقم 4

تركيب قطع ليتل بيتس:

تعتبر البطارية و منفذ الطاقة، هي المسؤولة عن تزويد دائرتك المكونة من قطع ليتل بيتس بالطاقة اللازمة لتشغيلها

نثبت البطارية على الحامل ثم نثبت سلك البطارية

نوصل الطرف الثاني من سلك البطارية مع منفذ الطاقة

 حساس الاقتراب هو المدخلات في الدائرة فهو يتحسس الأجسام التي تقترب منه

نوصل منفذ الطاقة مع حساس الاقتراب يعتبر

 مصدر الصوت و الاضاءة هو الخرج في الدائرة

نوصل مصدر الصوت مع حساس الاقتراب ثم نوصل مصدر الصوت مع الاضاءة

نقوم بتثبيت اللوحة على الهيكل بادخالها في الفتحة المستطيلة على الهيكل ثم

نثبت الدائرة المكونة من قطع ليتل بيتس كما بالشكل التالي

نشغل  الدائرة من خلال المفتاح الموجود في منفذ الطاقة و ثم نبدأ بتجربة المشروع

مقدمة

في درس التحكم بالمصباح  الصوت باستخدام ليتل بيتس ستتعلم التحكم بإغلاق وتشغيل المصباح  وكيفية توصيل قطع ليتل بيتس بالطريقة الصحيحة.

المواد والأدوات من ليتل بيتس

حتى تتمكن من تجميع مكونات نظام التحكم بالمصباح عن طريق الصوت تحتاج مجموعة (littleBits Base Inventor Kit) وحدات المبتكر ليتل بيتس:

1× مستشعر الصوت

2× سلك

1×حامل البطارية

1×سلك البطارية

1× بطارية

1× قالب الكرتوني رقم (5)

1× منفذ الطاقة

1×مزلاج

1× مصباح

1× لوحة

اسحب المزلاج لمستشعر الصوت، ثم اسحب المصباح  للمزلاج.

 يستخدم المزلاج لتحويل المدخلات اللحظية من مستشعر الصوت لمدخلات رقمية على شكل أمرين إما تشغيل أو إيقاف للمصباح.

تجميع مكونات نظام التحكم بالمصباح عن طريق الصوت

ضع القالب الكرتوني بحيث يكون الجزء اللغير ملون والذي يحتوي على رقم القالب للأعلى.

اطو القالب من المنتصف بحيث يتقابل الوجه الأول مع الوجه الثاني.

 الوجه الأول يحتوي على وصلة تثبيت، و يقابله منفذ بالوجه الثاني، ثبت وصلة التثبيت داخل المنفذ المقابل له (لاحظ تطابق الأرقام بين الفتحة ووصلة التثبيت).

كرر نفس الخطوات مع المنفذ رقم 3 و المنفذ رقم 4.

 شكل القالب الكرتوني بعد الطي.

ادخل اللوحة في الفتحة المستطيلة للقالب الكرتوني.

تثبيت مكونات ليتل بيتس على اللوحة:

ثبت الدائرة على اللوحة.

المقدمة

في هذا الدرس سنتعرف على طريقة برمجة مستقبل الأشعة تحت الحمراء (IR receiver) مع الأردوينو، ليساعدنا في التحكم بإضاءة الثنائي المشع للضوء، حيث نستخدم ريموت تحكم عن بعد لتشغيل الإضاءة، يمكن أن يساعدنا هذا المشروع ، للتحكم في الأجهزة المنزلية عن بعد و لاسلكيا.

المواد والأدوات

X1 اردوينو أونو 

 X1مستقبل الإشارات تحت الحمراء(IR receiver)

X3 الثنائي المشع للضوء 

X3 مقاومة 220أوم

X1 لوحة تجارب 

مجموعة أسلاك توصيل (ذكر/ذكر)

مستقبل الأشعة تحت الحمراء(IRreceiver )

يعد الاتصال بالأشعة تحت الحمراء (IR) تقنية لاسلكية مستخدمة على نطاق واسع وسهلة التنفيذ ولها العديد من التطبيقات المفيدة. من أبرز الأمثلة في الحياة اليومية التلفزيون

الأشعة تحت الحمراء
الأشعة تحت الحمراء هي شكل من أشكال الضوء مشابه للضوء الذي نراه من حولنا. الفرق الوحيد بين ضوء الأشعة تحت الحمراء والضوء المرئي هو التردد وطول الموجة. تقع الأشعة تحت الحمراء خارج نطاق الضوء المرئي ، لذلك لا يمكن للبشر رؤيتها:

مستقبل الأشعة تحت الحمراء 

فك اشارات ريموت التحكم باستخدام الأردوينو 

توصيل الدائرة

قم بتوصيل الدائرة كما هو موضح بالصورة التالية :

الكود البرمجي

#include <IRremote.h>
int LED1= 3;
int LED2= 4;
int LED3= 5;

int RECV_PIN = 2;
IRrecv irrecv(RECV_PIN);
decode_results results;

void setup() {  
   Serial.begin(9600);
   irrecv.enableIRIn(); // Start the receiver
  
    /***Pin mode declaration***/
    pinMode(LED1, OUTPUT);
    pinMode(LED2, OUTPUT);
    pinMode(LED3, OUTPUT);
    
  }
  
  void loop() {
    if (irrecv.decode(&results)) {
    
    
    switch (results.value)
    {
      case 0xFFA25D:
      digitalWrite(red, HIGH);
      delay(300);
      digitalWrite(red, LOW);
      break;
      case 0xFF629D:
      digitalWrite (green, HIGH);
      delay(300);
      digitalWrite(green, LOW); 
      break;
      case 0xFFE21D:
      digitalWrite (blue, HIGH);
      delay(300);
      digitalWrite(blue, LOW); 
       break;
}
      
   irrecv.resume();

      
    }
 }

شرح الكود :

في البداية نقوم بتعريف متغيرات للإشارة إلى أرقام منافذ الأردوينو المستخدمة في المشروع. , واستدعاء مكتبة التحكم ب IRreceiver ، قم بتحميل المكتبة من هنا

int red = 3;
int green = 9;
int blue = 10;
#include <IRremote.h>
int RECV_PIN = 11

تعريف كائن  (object) من النوع IRrecv  ،  وتعريف متغيرات لحفظ قيم سطوع إضاءة الثلاث ألوان الخاصة بالRGB (أحمر،أخضر،أزرق).

IRrecv irrecv(RECV_PIN);
decode_results results;
int redBrightness = 0;
int greenBrightness = 0;
int blueBrightness = 0;

في الدلة ()setup ، نقوم بضبط الإعدادات اللازمة مثل ضبط المنافذ الموصلة مع الـ LEDs كمخرج وتهيئة معدل سرعة نقل البيانات عبرالمنفذ التسلسلي (Serial Port) لاستقبال بيانات من الأردوينو :

void setup() {  
   Serial.begin(9600);
   irrecv.enableIRIn(); 
  
 
    pinMode(red, OUTPUT);
    pinMode(green, OUTPUT);
    pinMode(blue, OUTPUT);
    
  }

إنشاء دالة ()setcolor والتي تقوم بحساب شدة الإضاءة الخاصة بكل لون في RGB اعتمادا على نوعه إما مصعد مشترك (Common anode) أو مهبط مشترك (Common Cathode)، ثم ارسال القيم عبر المنافذ الخاصة بالـ RGB ليتم إضاءة اللون المطلوب .

 void setcolor (int redx, int greenx, int bluex){
    Serial.print("Led");
    int red1= 255 - redx ;
    int green1=255 - greenx;
    int blue1=255 - bluex;
    analogWrite(red, red1);
    analogWrite(green, green1);
    analogWrite(blue, blue1);
  
  }  

في الدالة loop() نقوم بقراءة القيمة التي يستقبلها IR receiver عند الضغط على أزرار الريموت و تحديد اللون الذي سيظهر على RGB اعتمادا على القيمة المقروءة .

void loop() {
    if (irrecv.decode(&results)) {
    
    
    switch (results.value)
    {
      case 0xE318261B:
        setcolor (255, 0, 0);
        break;
      case 0x511DBB:
        setcolor (0, 0, 255);
        break;
      case 0xFFE21D:
        setcolor (0, 255, 0);
        break;
      }
   irrecv.resume();

      
    }
 }

مقدمة

تتعدد الأفكار و الحلول التي تقدمها التقنيات لمواجهة المشكلات فقد ساعدتنا الطابعات ثلاثية الأبعاد  في تصميم عدة نماذج أولية لحلول إبداعية لتحديات جائحة كورونا، في هذا الدرس سنتعلم كيف يمكن طباعة أداة للمساعدة في فتح الباب، والضغط على الأزرار، للحد من انتشار الفيروسات و الجراثيم.

الأدوات المطلوبة

طابعة ثلاثية الأبعاد 

خيوط فيلمنت 

برغي

مطاط

فكرة المشروع

تعتمد فكرة المشروع على توفير أداة بذراع متحرك مشدود بالمطاط، يمكن تحريكه للامساك بمقبض الباب، أو الضغط على الأزرار أو استلام البطاقات.

التصميم

سنستخدم في التصميم برنامج (sketchUp) لبناء مجسم ثلاثي الأبعاد حيث تتكون الأداه من قطعتين

المقبض وهو الجزء الذي نمسكه بيدنا

نستخدم أداة (offset) بمسافة 5ملم

رسم خطوط داخل مساحة الجزء الذي بالمقدمة لصنع ما يشبه الشبكة

نستخدم (offset)ثم نحذف الخطوط التي رسمناها

باستخدام أداة (push/pull)نرفع اطراف التصميم  بطول 15 ملم و المساحات الداخلية 5 ملم

 

الذراع المتحرك وهو الذراع الذي تساهم تحريك طرفه في الإمساك بالأشياء

يمكنك تحميل الملفات stl من هنا

التركيب

ثبت  المقبض مع الذراع المتحرك باستخدام برغيي

استخدم المطاط لشد طرف الذراع النهائي مع المقبض

 

الاحتياطات المتبعة للتعقيم

عند الطباعة :

1. لا تترك الجزء المطبوع لساعات طويلة على سطح الطابعة لتجنب تلوث الجزء المطبوع.
2. تقيد بإرتداء قفازات جديدة والكمامة الطبية قبل إزالة المطبوعات .
3.  احفظ الأجزاء المطبوعة على الفور في كيس قابل للاغلاق.

أثناء الاستخدام :

بعض المصادر توضح أن مدة بقاء الفايروس على البلاستك من 3-4 أيام ، كما أن الشقوق على أسطح المطبوعات ثلاثية الأبعاد، تمثل تحدي أكبر لعملية التعقيم ، تقوم مختبارات مستقلة بعمل دراسات لمعرفة أكثر الطرائق الآمنة في التعقيم (الدراسات قامت على قناع الوجة المطبوع بطابعة ثلاثية الأبعاد) .

الجدول يوضح نتائج الطرائق الموصى بها في التعيقيم يمكنك الاطلاع على المصدر لمعرفة أي تحديثات على الدرسات