مجموعة أدوات النجاة من الأردوينو التي تعمل بالطاقة الشمسية: 8 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:40

ستوضح هذه التعليمات بالتفصيل إنشاء مجموعة بقاء Arduino متعددة الأغراض وعالية التقنية. الوحدات الرئيسية التي سنركز عليها في هذا البرنامج التعليمي هي حزمة بطارية قابلة لإعادة الشحن وإعداد تسلسلي للوحة شمسية وجرس إلكتروني ووحدة GPS + Bluetooth. سيسمح لك هذا المزيج من العناصر بإخافة الحيوانات وتنبيه المستجيبين للإنقاذ وإعادة شحن هاتفك وتتبع مسار إعداد Arduino على هاتفك المحمول.

أصبح الكثير من الشفرات والمواد المتاحة في هذا البرنامج التعليمي ممكنًا بفضل مجتمع المصدر المفتوح والعالم المزدهر للمبدعين المستعدين لمساعدة بعضهم البعض.

كما تمت كتابة تطبيق ويب لهذه الوحدة. سيسمح لك هذا بالمشي بدون هاتفك وستظل قادرًا على تتبع رحلاتك الطويلة ورحلاتك وتصورها باستخدام Googles Maps API. يعد هذا برنامجًا بسيطًا للكتابة ويمكن أيضًا إجراؤه بنفسك إذا كنت ترغب في تغيير جماليات أو ميزات الصفحة. لاحظ مع ذلك أنه يجب فتح هذا في Chrome لأنه يستخدم أحدث وأكبر شبكة ويب لـ Bluetooth API.

الخطوة 1: المتطلبات

التكنولوجيا المستخدمة في هذا البرنامج التعليمي هي كما يلي:

Arduino Mega 2560 (جنبًا إلى جنب مع كابل USB-A إلى USB من النوع B لتحميل الرمز) 4x الألواح الشمسية المرنة A Seeed Studios Solar Shield v2.2 وحدة HM-10 Bluetooth Arduino (تدعم Bluetooth 4.0 وهو أمر مهم للتفاعل مع الأجهزة الحديثة وصفحات الويب) وحدة GPS زر بسيط أي جرس Aduino إلكتروني حزمة بطارية 5000 مللي أمبير تدعم الشحن عبر micro-USB والتفريغ عبر USB-A. لوح توصيل لسهولة الاستخدام واختبار الكثير من الاسلاك !! (ذكر إلى أنثى ، ذكر إلى ذكر ، أنثى إلى أنثى ، كابلات طاقة قادرة على التيارات الصغيرة) رؤوس طرفية صغيرة كابل USB-A لأي شيء كابل Micro-USB لأي شيء

الخطوة 2: إعداد الطاقة

يتمثل الجزء الأكثر أهمية في إعداد الهاتف المحمول لدينا في ضمان حصولنا على القوة أثناء التنقل. سنستخدم الدرع الشمسي Seeed لحماية مكوناتنا حيث نقوم بإنشاء نظام 6 Volt مع الألواح الشمسية الخاصة بنا. يمكن للدرع الشمسي Seeed التعامل مع جهد إدخال للطاقة الشمسية يبلغ 4.8 ~ 6 فولت. لا تتردد في اللعب مع هذا النطاق إما عن طريق توفير جهد إضافي وتنحيه أو عن طريق توصيل دوائرك بطرق مختلفة.

الخطوة 1: إذا كانت الألواح الشمسية لديك تفتقر إلى الموصلات ، فقد تضطر إلى فتح الحشوة الخلفية للعثور على نقاط الاتصال المعدنية للعقد الموجبة والسالبة على التوالي. بخلاف ذلك ، إذا كان لديك أسلاك مع الألواح الخاصة بك ، فتأكد من إمكانية توصيلها بأسلاك في مخطط الأسلاك المرفق أعلاه. قد يكون قطع الأسلاك وإعادة لحامها أكثر ملاءمة اعتمادًا على الاتصال.

الخطوة 2: سيسمح لك لحام سلك ذكر لكل دبوس موجب وسلك أنثى لكل دبوس سالب بتمديد الألواح الشمسية حسب الحاجة. اعتمادًا على استخدامك لمجموعة النجاة هذه ، يمنحك خيار الأسلاك هذا مرونة أكبر حسب مساحة العمل والاحتياجات الخاصة بك.

الخطوة 2. ب: من الممارسات الجيدة اختبار أسلاكك باستخدام مقياس الفولتميتر. إذا كنت تعمل في الظلام ، يجب أن يكون المصباح اليدوي من كاميرا هاتفك كافيًا لإرسال بعض الكميات الصغيرة من الجهد التي ستكون مرئية.

الخطوة 3: بمجرد حصولك على دائرة سلسلة من الألواح الشمسية ، (إذا كنت تستخدم تلك التي وصفناها في المتطلبات ، يجب أن يكون لديك الآن إمكانات 6 فولت) ، يمكنك البدء في توصيلها بالدرع الشمسي تحت المحطة المسمى "الطاقة الشمسية" ". إذا لم يتم توصيل الأسلاك الخاصة بك بهذا المنفذ ، فقد تضطر إلى لحام طرف طرفي بالأسلاك الخاصة بك حتى تتمكن من الاتصال بهذا المنفذ.

الخطوة 3. ب: مثل الخطوة المذكورة أعلاه ، من المحتمل ألا تتمكن من توصيل بنك الطاقة الخاص بك مباشرةً بطرف البطارية ، خاصةً مع بنك الطاقة التجاري. من المحتمل أن تضطر إلى قطع الكبل واستخدام لحام لإصلاح الأسلاك بحيث يمكن توصيلها بطرف البطارية للشحن بالطاقة الشمسية.

الخطوة الرابعة أيضًا باستخدام powerbank ، قم بتوصيله بمنفذ microUSB الموجود على الدرع الشمسي. يشحن powerbank الخاص بنا من خلال MicroUSB ، ويتم تفريغه عبر USB-A. مع برنامج لمراقبة الشحن والتفريغ ، يجب أن تكون قادرًا على الاستفادة الكاملة من powerbank بغض النظر عن قدرته / عدم قدرته على الشحن والتفريغ في نفس الوقت.

يوفر Solar Seeed Shield ضوءًا أحمر للإشارة إلى وقت وصول الطاقة من الألواح الشمسية. يمكن أن يكون هذا مفيدًا في الاختبار!

الآن بعد أن أصبح لدينا powerbank جاهزًا بشكل مناسب للشحن ، يمكننا إحضار شاحن الهاتف الذي اخترته بحيث يمكنك تشغيل هاتفك في أي رحلة! USB-C ، Lightning ، Microusb ، سمها ما شئت!

الخطوة 3: وحدات Bluetooth و GPS

قد يكون من المفيد استخدام لوح التجارب للخطوات التالية ، اعتمادًا على ما إذا كنت تستخدم Arduino أصغر أم لا.

بالنسبة لهذه الخطوات ، سنستخدم مكتبة SoftwareSerial. إذا كنت تتابع Arduino مختلفًا عن Mega ، (مثل Arduino DUE) ، فقد تجد أنك تفتقر إلى المكتبات لمتابعة التعليمات البرمجية والخطوات التالية. لقد ناضلت شخصيًا لإيجاد حلول بديلة بشأن DUE وقمت بالتبديل إلى MEGA 2560.

الخطوة 1: دبابيس

جلالة - 10

يمكن لـ HM-10 التنحي بمقدار 5 فولت ، لذا لا تتردد في توصيله إما بالدبوس 3.3 أو 5 فولت

vcc - 5vtx - 11rx - 10gnd - GND

GPS (NEO-6M-0-001)

ملاحظة ، يجب توصيل الهوائي بشكل منفصل بجهاز الاستقبال. إذا كنت تكافح من أجل إجراء هذا الاتصال ، (لا ينبغي أن يتطلب الكثير من القوة ويجب أن ينتج عنه نقرة مرضية) ، فقد تحتاج إلى أخذ بعض الزردية وتقصير العرض على وحدة التحكم الدقيقة للوحدة. على جانب الهوائي ، يجب أن يكون الموصل متوهجًا قليلاً ، لذلك لا تحاول تقليص حجمه وإلا ستواجه المزيد من المعاناة.

vcc - 5vrx - 18tx - 19gnd - GND

نظرًا لأن هاتين الوحدتين يمكنهما التعامل مع 5 فولت ، فقد يكون من الأنسب توصيلهما في سلسلة على لوحة التوصيل. لن تومض وحدة GPS باللون الأحمر حتى تتلقى اتصال قمر صناعي قوي ، فقد تحتاج إلى الخروج والانتظار لبضع دقائق حتى يحدث ذلك. ومع ذلك ، في الاستخدامات اللاحقة ، يجب أن تصبح هذه عملية أسرع بكثير ويمكن أن تصبح ممكنة من ظروف الأقمار الصناعية الأكثر صرامة مثل الأماكن الداخلية.

مع وحدة GPS وذاكرة أكبر من Arduino Mega 2560 ، يمكننا إرسال بيانات GPS الخاصة بنا إلى أجهزة البلوتوث ، وإنشاء خرائط من خلال تطبيقات الويب المختلفة.

رابط للرمز أدناه

github.com/andym03/ArduinoSurvivalKit

الخطوة 4: (اختياري) LED زر الأسلاك

كما تعلم جيدًا ، يمكن توصيل الأزرار عبر وصلة ثنائية بسيطة. عند الضغط على الزر ، تتم استعادة الاتصال بين هذه المسامير. ستحتوي العديد من أزرار LED أيضًا على دبابيس إضافية للإضاءة. هذا يفصل بين المنطق المادي للضوء والجمالية والغرض الفعلي للزر. احتوى الزر الخاص بنا على ملصق للتوصيلات الإيجابية والسلبية للأسلاك ، لكننا نفتقر إلى الأسلاك الخاصة بدبابيس الإدخال / الإخراج. قد يتطلب ذلك بعض الاختبارات أو العبث ، الخطوة 1: خذ الزر الخاص بك باستخدام `` دبابيس '' شوكية وبدلاً من ذلك قم بتوصيل الأسلاك المذكرة بها بحيث يمكن وضع الزر إما في لوحة توصيل أو مباشرة في Arduino. الخطوة 1 ب. يمكن أن تكون إضافة الانكماش الحراري والشريط الكهربائي طريقة ممتازة لضمان ثبات الأسلاك الملحومة حديثًا. سيؤدي تخطي هذه الخطوة إلى توفير الوقت ولكنه يسبب قدرًا أكبر من عدم اليقين عند اختبار الزر الرائع الجديد ، خاصةً عند تشغيله بالفعل في مشكلات وضع العلامات.

الخطوة 2. اختبر الزر وأضف أي منطق تريده ، مثل تشغيل البلوتوث أو العمل كزر للجرس الذي سيتم تثبيته في خطوة مستقبلية.

الخطوة 3: تأكد من تضمين منقح في التعليمات البرمجية الخاصة بك مهما انتهيت من استخدام الزر لـ. تعد Debouncersers طريقة رائعة لجعل التيارات الكهربائية سهلة الاستخدام وقابلة للاستخدام في البرمجة.

الدبابيس: يتم وضع الزر الخاص بنا تحت خط 3.3 فولت جنبًا إلى جنب مع الأرض. المسامير الأخرى في 5 و 6 على التوالي وتتحكم في صفارة لدينا.

الخطوة 5: الخيار 2: زر عادي

إذا كنت ترغب في تقليل اللحام والارتباك ، فلا تتردد في اختيار الزر العادي بدلاً من ذلك. عادةً ما يتم تمييز هذا بشكل أفضل وسيوفر نقرة لمسية أكثر ، مما يسهل اختباره.

الخطوة 6: الجرس

يمكن أن يكون الجرس بالتردد الصحيح مخيفًا للحيوانات (وربما مزعجًا للأطفال الصغار). يمكن استخدام المقاوم للتأكد من أنك لا تنفخ الجرس ، لأنه لا يحتاج إلى 3.3 فولت كاملة التي يمكن أن يخرجها Arduino.

يحتوي Arduino Mega 2560 على دبابيس لتجنيبها ، ويتم توصيل جرسنا ذي الشوكات الثلاثة بالطرف 47 ، ويتم فصله وتنظيمه إلى حد كبير عن المكونات المنفصلة.

الخطوة 7: التطبيق: خطوات اختيارية - سترة تعمل بالطاقة الشمسية

وضع الألواح الشمسية:

صُنع جيب بلاستيكي معاد التدوير ليناسب 4 قطع من الألواح الشمسية خفيفة الوزن ومرنة والتي تحتوي على فتحة حلقة معدنية لتصل الأسلاك إلى الطبقة الوسطى من الغلاف لتصل إلى بنك الطاقة للشحن على اليسار - الجانب اليدوي من السترة الذكية. يتم وضعها في المقدمة لأن المتنزهين لمسافات طويلة سيحملون حقائب ظهر كبيرة للبقاء أكثر من الليالي هناك ، فإن وضع الألواح في الخلف سيكون بالتأكيد أقل فعالية من وضعها في المقدمة.

البلاستيك الشفاف المعاد تدويره ، لذلك لن يؤثر على وظائف الألواح لأنه يسمح بمرور ضوء الشمس كما أنه مقاوم للماء مما يمنع السلك من التلف.

يوجد أيضًا شريط مستطيل يغطي الحلقة المعدنية يسمح بالاتصال بين البطاريات والألواح التي يتم قياسها بدقة لتغطية توصيلات الأسلاك فقط وليس سطح الألواح.

الأحجام: يسمح الجيب البلاستيكي بـ 4 ألواح شمسية (195 مم × 58 مم) مرتبة ومرتبة بكفاءة في نمط قطرة.

المواد: نسيج مقاوم للماء وخطوط مضغوطة ، بلاستيك معاد تدويره ، حلقات معدنية ، أزرار بلاستيكية ،

يمكن استخدام تصميم ذكي ثلاثي الطبقات لحماية الأسلاك وأيضًا توفير الراحة للمستخدم. من خلال فصل الأسلاك عن كل من الطبقات الخارجية والداخلية ، فإنك لا تسمح لنفسك فقط بمساحة أكبر للعمل ولكنك ستضمن أن مستخدمك لن يكون أكثر حكمة فيما يتعلق بقوة وتعقيد مجموعة Arduino Survival Kit !!

الخطوة 8: التطبيق: خطوات اختيارية - سترة ذكية

يمكن أيضًا وضع مصابيح LED على أكتاف وأكمام الطبقة الداخلية من الملابس بينما تعزز مكونات البقاء والجانب المرئي للسترة. ستحدث مصابيح LED منخفضة الطاقة المختارة بذكاء تأثيرًا محدودًا على powerbank وستظل تحافظ على الغرض من وحدة Arduino المحمولة الخاصة بنا. تأكد من الحرص على عدم ارتفاع درجة حرارة أي ملابس ومكونات كهربائية ، مثل التشغيل لفترات طويلة من الوقت. لا تتردد في ترك هاتفك خلفك والذهاب في نزهة ، عندما تعود ، ستتمكن من تحميل إحداثيات GPS الخاصة بك على تطبيق الويب الخاص بنا المرتبط في الخطوة الأولى من التعليمات الخاصة بنا.