العدد: 9295
19-2-2019
هذا العصر يسمّى عصر الالكترونيات والتكنولوجيا الحديثة حيث أصبحت الأمم تقاس بمدى معرفتها بالتكنولوجيا الحديثة، وأضحت جزءاً مهمّاً في حياتنا اليومية وتعد الالكترونيات سمة من سمات العصر، فلقد تسابقت الدول المتقدمة في العلوم في تطوير أنظمة التحكم المعمول بها في الصناعة آنذاك، فبدأت أنظمة التحكم اليدوية بالاختفاء، مشروعنا اليوم هو مشروع لكل من المهندسات: رنيم سليم ولينا عساف ورشا عيسى – من كلية الهندسة الميكانيكية والكهربائية ميكاترونيك بعنوان البيت المؤتمت:
فكرة المشروع
يمثل مفهوم المنزل الذكي قمة الراحة والرفاهية التي سينعم بها الإنسان المعاصر في المستقبل القريب استناداً إلى تطبيقات الهواتف الذكية والحواسيب اللوحية، وهو عبارة عن منزل تحكمه التكنولوجيا بالكامل وتتم إدارته والتحكم به عن طريق مجموعة من الأزرار وأجهزة التحكم عن بعد.
الهدف منه
– إيجاد نظام الكتروني يتميز بالسرعة والكفاءة العالية.
– استبدال جهد الإنسان بأنظمة تحكم الكترونية عن بعد.
– تسهيل عملية الإدارة الرقابية للمنزل بواسطة النظام الالكتروني الشبكي توفير السهولة في التعامل مع أدوات وأجهزة المنزل.
– ضمان الوصول والتحكم بالأجهزة عن بعد.
– توفير الوقت والجهد وضمان أمان أكثر للمنزل من الحوادث.
دراسة مرجعية للأتمتة المنزلية
الأتمتة هي القدرة على تخطيط وجدولة ما نريد أن تفعله الأجهزة المنزلية ومتى تفعله، وقد ينطوي هذا على أوامر تنفذ في أوقات محددة، مثل تشغيل الأضواء وقت الغروب وإطفاؤها وقت الشروق، أو التحكم في شدة الإضاءة، أو تحديد موعد تشغيل نظام الأمن يمكن أيضاً التحكم في درجة حرارة المنزل وتعديلها بحسب الوقت على سبيل المثال يمكن تعديل درجة الحرارة أثناء طريق العودة لتوفير الطاقة وتقليل فاتورة الكهرباء.
إضافة إلى هذا يمكن التحكم عن بعد في نظام أتمتة المنزل عن طريق مراقبة التطبيقات من خلال الشبكة التي تتصل بها جميع الأجهزة سبب اللجوء إلى الأتمتة المنزلية:
– المبنى (منزل – شركة تجارية – مطار ) يعتبر منظومة مستهلكة للطاقة وتعتبر المنازل النسبة الغالبة في أيّ مدينة.
– يوجد مبانٍ غالباً ما تكون مستخدمة على مدار اليوم بخلاف التي تستخدم في أوقات محددة فقط.
– تطوير تقنية المنازل الذكية يأمل خدمة الساكن نفسه بتطوير نمط المعيشة المناسب والاقتصاد في التكلفة على المستخدم ويعود بالأثر الإيجابي على الدولة من ناحية تقليل استنزاف الموارد العامة للطاقة بالدولة.
أقسام المشروع
– القسم الميكانيكي: قمنا بتصميم هيكل المنزل الخارجي من الخشب بسماكة 10ميلي متر ليتكون من ثلاث غرف يفصل بينها موزع إضافة إلى غرفة تحكم.
– القسم الكهربائي: محرك السيرفو
– المحرك المستخدم في المشروع: استخدمنا محرك ميكرو سيرفو لحاجتنا لعزم صغير قادر على فتح الباب عند توافر المواصفات المطلوبة في الشخص.
– كيفية التحكم في حركة محرك السيرفو: يوجد ثلاثة أسلاك خارجة من المحرك أسود – أحمر – أصفر.
الأسود: يتصل بالأرضي، الأحمر: بالموجب 5 فولت، الأصفر: بتردد 50 هرتز مع إشارة التحكم وهي مجموعة نبضات بحسب اتجاه الدوران، لكي يدور المحرك باتجاه معين يحتاج إلى مجموعة من النبضات بتردد 50 في حال أردنا أن يتحرك المحرك باتجاه عقارب الساعة نقوم بإعطاء نبضة لمدة 1 ميلي ثانية ونبضة لمدة 19 ثانية، في حال كانت النبضة العالية 1 ميلي سيدور المحرك لأقصى زاوية متاحة له وهي 180 درجة، وتقل الزاوية كلما قلّ عرض النبضة حتى 0,7. في حال أردنا إعطاءه حركة بعكس عقارب الساعة نقوم بإعطائه نبضة عالية 1 ونبضة منخفضة طرح ال20 ميلي من (1,7 -2) للنبضة العالية، إذا أردنا أن يعود محور المحرك إلى وضعه الأصلي عند زاوية يتم إعطاؤه نبضة عالية لمدة 1,5 ميلي ثانية ونبضة منخفضة طرح الـ 20 ميلي ثانية من 1,5 يكون دائماً التردد هو 50 هرتز. .
– القسم الالكتروني:
الأردوينو: قوة الأردوينو تتجلى في قدرته الكبيرة على التواصل مع القطع الالكترونية الأخرى كالمفاتيح والحساسات والاستفادة منها في الحصول على مختلف البيانات كدرجة الحرارة أو شدة الإضاءة وكذلك فعاليته الكبيرة في التحكم في المحركات والديودات الضوئية وكثير من القطع الإلكترونية الأخرى. في المشروع تعاملنا مع لوح أردوينو UNO .
– منظم الجهد: منظم الجهد الخطي هو قطعة الكترونية مصنوعة من أشباه الموصلات تستخدم لإمداد الدائرة بفولتية ثابتة عن طريق تغير المقاومة طبقاً للحمل مسببة ثبات الخرج عند قيمة محددة تحددها نوع القطعة وتعتبر من القطع المهمّة لتقويم التيار في إمداد الدوائر والأجهزة الالكترونية بتيار ثابت الفولتية تماماً.
الريليهRELAY: استخدمنا في المشروع قاطع مفتوح بالحالة الطبيعية أي عندما لا يكون هناك 12 فولت مطبق على الريليه.
شريحة ESP8266: هي عبارة عن شريحة WIFI ومتحكم دقيق وذات سعر منخفض جداً مقارنة بأدائها وقدراتها، وتتوفر بعدة أنواع تختلف في مميزاتها وعدد أطرافها.
لوحة NODE MCU: هي عبارة عن لوحة مفتوحة المصدر قابلة للبرمجة وتوفر خاصية أنترنت الأشياء INTERNET OF THINGS: التي تسمح بربط الأشياء مع بعضها والتفاهم فيما بينها من خلال شبكة الانترنت. يقصد بعبارة الأشياء أنها جميع الأجهزة الذكية مثل: التلفاز، الجوال، الساعات، أجهزة الإنذار والمراقبة وغيرها التي يمكن ربطها مع بعضها عبر شبكة الانترنت.
نور محمد حاتم