ورکشاپ آموزشی - آیسی مدار
رفتن به محتوا

دستگاه تصفیه هوای هوشمند با اینترنت اشیا

ابزار و گجت
۰ نظر
۴۶ نفر
کد ۳۰۰۵

سلام! هوای تمیز این روزا به یه دغدغه بزرگ تبدیل شده، مخصوصا وقتی بیشتر وقتمون رو تو محیط‌های بسته می‌گذرونیم. تو این آموزش از آیسی‌مدار، می‌خوایم یه دستگاه تصفیه هوای هوشمند و خفن به اسم AirSense بسازیم که نه تنها هوا رو تمیز می‌کنه، بلکه کیفیت اون رو لحظه‌به‌لحظه بهت نشون می‌ده.

این دستگاه با استفاده از برد قدرتمند ESP32-S3، سنسورهای دقیقی مثل ماژول BME680 و تشخیص گردوغبار کار می‌کنه و تمام اطلاعات رو روی یه نمایشگر رنگی جذاب و همین‌طور داشبورد ابری نشون می‌ده. یعنی می‌تونی از هر جایی با گوشیت روشنش کنی و از وضعیت هوای خونه باخبر بشی!

طراحی بدنه این پروژه با پرینتر سه‌بعدی انجام شده و وقتی تموم بشه، ظاهرش کاملا شبیه یه محصول تجاری و حرفه‌ای می‌شه. پس اگه آماده‌ای تا یه گجت بی‌نظیر و کاربردی برای سلامتی خودت و اطرافیانت بسازی، قطعات رو آماده کن تا با هم بریم سراغ ساختش!

قطعات موردنیاز

  • سنسور تشخیص گردوغبار (مدل Waveshare یا مشابه)
  • نمایشگر 2.4 اینچی LCD
  • ماژول سنسور محیطی BME680
  • ماژول رله دیجیتال 10 آمپر
  • برد توسعه ESP32-S3
  • آداپتور یا ماژول تغذیه 5 ولت 2 آمپر
  • فیلتر تصفیه هوای هوشمند شیائومی (مدل 4 Lite)
  • فن تهویه یا هواکش 150 میلی‌متری
  • سطل زباله استیل بدون درب (ظرفیت حدود 18 لیتر برای ساخت بدنه)
  • هویه
  • سیم لحیم
  • انبردست و سیم‌چین
  • مجموعه پیچ‌گوشتی
مرحله ۱

طراحی سه‌بعدی و پرینت قطعات بدنه

اول از همه باید محفظه و قطعات نگهدارنده رو با نرم‌افزارهای طراحی مثل Fusion 360 آماده کنیم. هدف ما اینه که یه بدنه جمع‌وجور، ساده و با قابلیت مونتاژ راحت بسازیم که در نهایت ظاهرش شبیه به یه محصول مدرن و کارخونه‌ای بشه.

این قطعات طوری طراحی شدن که تمام بخش‌های مهم مثل فیلتر هپا، فن تهویه، سنسورها، نمایشگر و بردهای الکترونیکی رو به خوبی تو خودشون جا بدن و در عین حال جریان هوای مناسبی تو سیستم برقرار باشه. فایل‌های سه‌بعدی این قطعات رو باید دانلود کنی و با پرینتر سه‌بعدی چاپشون کنی تا برای مراحل بعدی آماده بشن.

  1. بدنه اصلی (Housing)
  2. پایه نگهدارنده موتور (Motor Mount)
  3. پایه فیلتر (Filter Base)
  4. صفحه پایینی (Bottom Plate)
  5. واشر انعطاف‌پذیر (TPU Gasket)
  6. قاب نمایشگر (Display Cover)
مرحله ۲

باز کردن قطعات فن تهویه

حالا برای شروع مونتاژ، اول باید هواکش 150 میلی‌متری که تهیه کردیم رو باز کنیم و قطعاتی که بهشون نیازی نداریم رو کنار بذاریم. کار رو با باز کردن قاب جلویی فن شروع کن. بعدش با دقت درپوش مرکزی و پروانه فن رو دربیار تا به موتور و تشکیلات داخلیش برسی.

مرحله ۳

جدا کردن موتور از قاب

بریم سراغ باز کردن پیچ‌های موتور از روی قاب اصلی هواکش. وقتی پیچ‌ها رو باز کردی، سیم‌ها رو با احتیاط جدا کن و موتور رو از داخل قاب بیرون بیار.

قاب اصلی هواکش دیگه به دردمون نمی‌خوره و می‌تونی بذاریش کنار. تو این پروژه، ما فقط به خود موتور و پروانه فن نیاز داریم تا اونا رو روی پایه‌ای که با پرینتر سه‌بعدی ساختیم نصب کنیم.

مرحله ۴

نصب موتور روی پایه پرینت‌شده

حالا وقتشه که موتور رو روی پایه پرینت‌شدش نصب کنی. موتور رو داخل پایه قرار بده و سوراخ‌های پیچش رو با پایه‌های نگه‌دارنده تنظیم کن. وقتی دقیق سر جاش قرار گرفت، با پیچ‌های مناسب محکمش کن.

مرحله ۵

وصل کردن پروانه فن

پروانه فن رو با دقت روی شفت موتور جا بزن و مطمئن شو که کامل نشسته. وقتی سر جاش محکم شد، درپوش مرکزی رو ببند تا پروانه قفل بشه. بعد از نصب، یه دور پروانه رو با دست بچرخون تا مطمئن بشی آزادانه می‌چرخه و به دیواره‌های پایه یا بدنه گیر نمی‌کنه. این کار باعث می‌شه موقع روشن شدن، موتور بدون لرزش و گیر کردن کار کنه.

مرحله ۶

قرار دادن واشر لاستیکی (TPU)

در مرحله بعد، واشر TPU رو روی صفحه پایینی قرار بده. سوراخ‌های واشر رو با سوراخ‌های روی صفحه تنظیم کن و مطمئن شو که کاملا تخت و بدون چین‌خوردگی روی سطح نشسته. این واشر یه درزگیر عالی بین فیلتر و محفظه ایجاد می‌کنه تا نشتی هوا کم بشه و دستگاه با نهایت بازدهی کار کنه.

مرحله ۷

اتصال صفحه پایینی به مجموعه موتور

حالا که موتور و صفحه پایینی آماده شدن، باید اونا رو به هم وصل کنیم. پایه موتور رو روی صفحه پایینی بذار و دقت کن که تمام سوراخ‌ها تراز باشن. پیچ‌های M3 رو داخل سوراخ‌ها قرار بده و اونا رو به‌طور یکنواخت سفت کن. دقت کن که قطعات بدون فاصله روی هم بشینن. واشر TPU هم باید دقیقا بین دو قطعه فیکس شده باشه تا درزگیری به‌خوبی انجام بشه.

بعد از سفت کردن پیچ‌ها، یه نگاه کلی بنداز تا مطمئن بشی همه‌چیز سر جاشه و پروانه فن همون‌طور که گفتیم آزادانه می‌چرخه.

مرحله ۸

چسباندن پایه به فیلتر هپا

برای اینکه فیلتر بتونه وزن قطعات بالایی رو تحمل کنه، باید اون پایه پرینت‌شده رو به پشت فیلتر هپا وصل کنیم. یه مقدار خیلی کم چسب قطره‌ای روی لبه‌های پایه بزن و اون رو دقیقا وسط فیلتر تنظیم کن. حواست باشه قبل از خشک شدن چسب، جاش کاملا دقیق باشه. یادت نره که فقط یکم چسب کافیه! چسب اضافی ممکنه به بافت فیلتر آسیب بزنه یا ظاهر کار رو خراب کنه، پس زیاده‌روی نکن.

مرحله ۹

جاسازی فیلتر داخل محفظه استیل

حالا که فیلتر آماده شد، وقتشه که اون رو داخل سطل زباله استیل که قرار نقش بدنه اصلی AirSense رو بازی کنه، قرار بدیم. فیلتر هپا رو به آرومی داخل سطل ببر و دقیقا وسطش تنظیم کن. پایه‌ای که چاپ کردی کمک می‌کنه تا فیلتر صاف و بدون لغزش سر جاش بمونه.

یه نگاه بنداز و مطمئن شو که فیلتر کج نشده باشه و به دیواره‌ها نچسبیده باشه. این کار باعث می‌شه مکش هوا به بهترین شکل انجام بشه و ادامه مونتاژ هم راحت‌تر پیش بره.

مرحله ۱۰

آماده‌سازی منبع تغذیه ۵ ولت

از اونجایی که برد ESP32-S3 رو نمی‌تونیم مستقیم به برق شهر وصل کنیم، به یه مدار کاهنده نیاز داریم تا برق 220 ولت رو به 5 ولت ایمن و پایدار تبدیل کنه.

برای این کار می‌تونی از هر ماژول تغذیه سوئیچینگ (SMPS) 5 ولتی استفاده کنی. ما اینجا یه شارژر قدیمی گوشی رو که دیگه استفاده نمی‌شد باز کردیم. این شارژرها مدار تغذیه خیلی جمع‌وجور و مطمئنی دارن که جون می‌ده برای پروژه‌های الکترونیکی. خیلی با احتیاط قاب شارژر رو بشکن یا باز کن و مدارش رو بیرون بیار. مواظب باش قطعات یا مسیرهای روی برد آسیب نبینن.

بعد از اینکه برد رو درآوردی، پایه‌های ورودی برق شهر و خروجی 5 ولت رو پیدا کن. این مدار قراره برق برد کنترلر و سنسورهای داخل دستگاه رو تأمین کنه.

⚠️ هشدار: تو این مرحله با برق شهری سروکار داری! همیشه قبل از دست زدن به مدار، دوشاخه رو از پریز بکش و تمام نکات ایمنی رو رعایت کن.

مرحله ۱۱

تنظیمات داشبورد ابری آردوینو

برای اینکه بتونیم دستگاه رو از راه دور کنترل کنیم، باید تو پلتفرم Arduino IoT Cloud یه دیوایس جدید بسازیم. وارد سایت آردوینو شو و لاگین کن. از مسیر Home ← Things ← Create Thing یه پروژه جدید با اسم دلخواهت (مثلا Air Sense) بساز. بعد روی گزینه Variable+ کلیک کن و این متغیرها رو اضافه کن:

  1. متغیر AQI (از نوع عدد صحیح) - تنظیم روی Read Only و On Change
  2. متغیر DUST (از نوع اعشاری) - تنظیم روی Read Only و On Change
  3. متغیر Temperature (دما - اعشاری) - تنظیم روی Read Only و On Change
  4. متغیر Humidity (رطوبت - اعشاری) - تنظیم روی Read Only و On Change
  5. متغیر Power (از نوع بولین) - تنظیم روی Read & Write و On Change

💡 نکته: تو اکانت رایگان آردوینو کلود فقط می‌تونی 5 تا متغیر بسازی، به همین خاطر ما فقط ضروری‌ترین‌ها رو انتخاب کردیم. بعد از ساخت این متغیرها، پلتفرم به‌طور خودکار کدهای لازم رو برای برنامه‌نویسی بهت می‌ده.

مرحله ۱۲

اتصال برد ESP32 به فضای ابری

حالا باید بردمون رو به پلتفرم معرفی کنیم. تو بخش Associated Device روی Add Device و بعد Compatible Device کلیک کن. اسم ESP32-S3 رو جستجو کن و گزینه ESP32-S3 Dev Module رو انتخاب کن. یه اسم (مثل Air Sense) براش بذار و برو مرحله بعد.

آردوینو بهت یه Device ID و یه Secret Key می‌ده. این اطلاعات رو حتما تو قالب فایل PDF دانلود کن و یه جای امن نگه دار، چون تو کدهای برنامه بهشون نیاز داریم. بعد از ساخت دیوایس، وارد بخش Network Credentials بشو و اسم وای‌فای، رمز وای‌فای و همون Secret Key که گرفتی رو وارد کن.

در نهایت روی Save کلیک کن تا ذخیره بشن. 💡 یادت نره که Device ID و Secret Key خیلی مهمن و ارتباط امن بین برد و اینترنت رو برقرار می‌کنن.

مرحله ۱۳

ساخت داشبورد گرافیکی

داشبورد بهت اجازه می‌ده مقادیر رو ببینی و فن رو از طریق مرورگر یا گوشی کنترل کنی. برو تو بخش داشبوردها و یه اسم (مثل Air Sense Dashboard) براش بذار، بعد این ویجت‌ها رو اضافه کن:

  1. نوع: Gauge | اسم: AQI | بازه: 0 تا 400 | لینک به متغیر: Air Sense ← AQI
  1. نوع: Value | اسم: PM2.5 | لینک به متغیر: Air Sense ← DUST | انتخاب آیکون باد/هوا
  1. نوع: Value | اسم: Temperature | لینک به متغیر: Air Sense ← Temperature | انتخاب آیکون دماسنج
  1. نوع: Value | اسم: Humidity | لینک به متغیر: Air Sense ← Humidity | انتخاب آیکون قطره آب
  1. نوع: Switch | اسم: Fan | لینک به متغیر: Air Sense ← Power
مرحله ۱۴

منطق پردازش داده‌ها و سنسورها

اینجا مغز متفکر پروژه‌ست! اطلاعات از سه بخش مختلف خونده می‌شن و هر 2 ثانیه داشبورد رو آپدیت می‌کنن.

TXT
float gas = bme.gas_resistance / 1000.0f;
float iaqPercent = (gas - 10) * 100.0f / (200.0f - 10.0f);
g_data.iaq = constrain(iaqPercent, 0, 100);

سنسور BME680 دما، رطوبت، فشار و مقاومت گاز رو می‌خونه. مقاومت گاز به درصد کیفیت هوای داخل (IAQ) تبدیل می‌شه؛ یعنی هرچی مقاومت بالاتر باشه، هوا تمیزتره (بین 0 تا 100 درصد).

Arduino
digitalWrite(DUST_ILED_PIN, HIGH);
delayMicroseconds(280);
int raw = analogRead(DUST_AOUT_PIN);
delayMicroseconds(40);
digitalWrite(DUST_ILED_PIN, LOW);
float voltage = raw * (3.3f / 4095.0f);
float dust_ug = voltage * 200.0f;

سنسور نوری گردوغبار با روشن کردن یه ال‌ای‌دی مادون قرمز دقیقا به مدت 280 میکروثانیه کار می‌کنه، تو این پنجره زمانی ولتاژ آنالوگ رو می‌خونه و به میکروگرم در متر مکعب تبدیلش می‌کنه. زمان‌بندی اینجا به شدت مهمه!

TXT
int calcAQI(float pm25, float iaq) {
// EPA PM2.5 breakpoints → score p
return (int)(p * 0.7f + (100.f - iaq) * 1.5f * 0.3f);
}

مقادیر PM2.5 و IAQ با هم ترکیب می‌شن تا با فرمول استاندارد EPA شاخص کل (AQI) به دست بیاد؛ 70 درصد وزن مربوط به ذرات معلقه و 30 درصدش مربوط به گازهای محیطی.

TXT
float calculateFilterLife() {
return 100.0f - (fanRuntimeSeconds / 360000.0f);
}

هر یک ثانیه‌ای که فن روشن باشه، یه شمارنده عددش رو می‌بره بالا. عمر مفید فیلتر هپا 100 ساعت (معادل 360 هزار ثانیه) در نظر گرفته شده و کم‌کم این مقدار خطی پایین میاد. اگه به زیر 20 درصد برسه هشدار می‌ده و زیر 10 درصد هم پیام میده که فیلتر رو عوض کن!

مرحله ۱۵

رابط کاربری و ظاهر نمایشگر

صفحه‌نمایش ما رزولوشن 320 در 240 داره و با استفاده از کتابخونه TFT_eSPI و رابط گرافیکی LVGL راه‌اندازی شده. برای رفرش نرم و بدون پرش هم از تایمر سخت‌افزاری و دو تا فریم‌بافر استفاده کردیم.

  1. ستون چپ: نمایش اطلاعات PM2.5، دما و رطوبت
  2. ستون راست: نمایش فشار هوا، درصد کیفیت گاز (IAQ) و عمر باقی‌مانده فیلتر
  3. ستون وسط: ویجت دایره‌ای AQI و وضعیت اتصال شبکه

ویجت دایره‌ای وسط، یه حلقه نورانیه که رنگش بر اساس دسته‌بندی استانداردهای آلودگی عوض می‌شه (سبز، زرد، نارنجی، قرمز، بنفش، شرابی). متن‌های طولانی مثل "ناسالم برای گروه‌های حساس" هم به‌طور خودکار تنظیم و شکسته می‌شن تا قشنگ تو صفحه جا بشن.

  1. تابع animateGlow(): به حلقه گرافیکی AQI یه افکت نبض‌مانند نرم می‌ده.
  2. تابع animateWiFi(): آیکون وای‌فای رو تند‌تند چشمک‌زن می‌کنه تا وضعیت زنده بودن ارتباط رو نشون بده.

موقع روشن شدن دستگاه هم یه انیمیشن جذاب پخش می‌شه که حس روشن کردن یه گجت رده‌بالا رو بهت می‌ده.

مرحله ۱۶

ارتباط وای‌فای و همگام‌سازی ابری

دستگاه Air Sense از طریق وای‌فای به کلود آردوینو وصل می‌شه و بهت اجازه می‌ده همه سنسورها رو چک کنی و فن رو از راه دور کنترل کنی. با دستور ()ArduinoCloud.begin اگه نت قطع بشه، خودش سعی می‌کنه دوباره وصل بشه. متغیرهایی که تعریف کردیم تو کد به‌صورت سراسری ثبت می‌شن:

TXT
ArduinoCloud.addProperty(DUST, READ, ON_CHANGE, NULL);
ArduinoCloud.addProperty(Humidity, READ, ON_CHANGE, NULL);
ArduinoCloud.addProperty(Temperature, READ, ON_CHANGE, NULL);
ArduinoCloud.addProperty(AQI, READ, ON_CHANGE, NULL);
ArduinoCloud.addProperty(Power, READWRITE, ON_CHANGE, onPowerChange);

داده‌های گردوغبار، دما، رطوبت و AQI فقط خوندنی هستن؛ یعنی دستگاه هر بار که تغییری کنه، اون رو می‌فرسته رو کلود. اما متغیر Power (روشن/خاموش کردن) دوطرفه‌ست. یعنی وقتی از رو داشبورد دکمه رو بزنی، بلافاصله این تابع تو کد اجرا می‌شه:

Arduino
void onPowerChange() {
digitalWrite(RELAY_PIN, Power ? HIGH : LOW);
fanIsOn = Power;
}

این تابع، متغیر وضعیت فن رو هم آپدیت می‌کنه تا سیستم محاسبه طول عمر فیلتر حتی زمانی که دستگاه رو از راه دور روشن می‌کنی، دقیق کار کنه.

مرحله ۱۷

نصب کتابخانه‌های آردوینو

قبل از آپلود کدها، باید یه سری کتابخونه تو محیط Arduino IDE نصب کنی تا برنامه‌مون بتونه نمایشگر، رابط گرافیکی، سنسورها و وای‌فای رو کنترل کنه. برو به بخش Library Manager و این کتابخونه‌ها رو سرچ و نصب کن:

  1. TFT_eSPI
  2. LVGL
  3. Adafruit BME680
  4. ArduinoIoTCloud
  5. Arduino_ConnectionHandler

بقیه کتابخونه‌های پایه مثل SPI، Wire و WiFi به‌طور پیش‌فرض با نصب پکیج بردها وجود دارن و نیاز به نصب جداگونه ندارن. وقتی همه‌چی رو نصب کردی، یه بار نرم‌افزار آردوینو رو ببند و دوباره باز کن تا تغییرات اعمال بشه.

مرحله ۱۸

پیکربندی فایل‌های کتابخانه

برای اینکه نمایشگر و رابط کاربری درست بالا بیان، باید تغییرات کوچیکی تو تنظیمات دو تا از کتابخونه‌ها بدیم. برو تو پوشه کتابخونه‌های آردوینو تو کامپیوترت و پوشه TFT_eSPI رو پیدا کن. فایلی به اسم User_Setup.h اونجا هست. حالا باید این فایل رو با فایلی که تو سورس‌های همین پروژه براتون گذاشتیم جایگزین کنی تا پین‌های نمایشگر به‌درستی ست بشن.

حالا برو سراغ پوشه کتابخونه LVGL. فایلی به اسم lv_conf.h که تو سورس‌های پروژه هست رو کپی کن تو این پوشه. این فایل تنظیمات مربوط به حافظه و تم گرافیکی رو برای این پروژه شخصی‌سازی می‌کنه. یادت باشه حتما این دو تا فایل رو جایگزین کنی، وگرنه ممکنه کدهات کامپایل نشن یا تصویر نمایشگر به هم بریزه.

مرحله ۱۹

تنظیمات نهایی کدها

قبل از زدن دکمه آپلود، باید رمز وای‌فای و اطلاعات مربوط به داشبورد ابری خودت رو تو کدها جایگذاری کنی. تو برنامه این خطوط رو پیدا کن:

JavaScript
const char SSID[] = "YOUR_WIFI_SSID";
const char PASS[] = "YOUR_WIFI_PASSWORD";

به جای کلمه‌های YOUR_WIFI_SSID و YOUR_WIFI_PASSWORD اسم و رمز وای‌فای خونه یا محل کارت رو بنویس. حالا برو سراغ اطلاعات اکانت کلود:

JavaScript
const char THING_ID[] = "Your_Client_ID";
const char DEVICE_LOGIN[] = "your_device_name";
const char DEVICE_KEY[] = "Your_Client_Secret";

مقادیری که تو فایل PDF ذخیره کرده بودی (یعنی همون Device ID و Secret Key) رو اینجا بنویس تا برد بتونه به صورت ایمن به داشبورد شخصيت متصل بشه.

مرحله ۲۰

آپلود برنامه روی ESP32

حالا که همه اطلاعات آپدیت شد و کتابخونه‌ها رو هم ریختی، همه‌چیز برای آپلود کد روی برد ESP32-S3 آماده‌ست. برد رو با یه کابل USB سالم به سیستم وصل کن و از منوی Tools تو نرم‌افزار آردوینو، مدل برد و پورت (COM) درست رو انتخاب کن.

در نهایت روی دکمه Upload کلیک کن و منتظر بمون تا پردازش تموم بشه. اگه همه‌چیز درست پیش رفته باشه، دستگاه به وای‌فای وصل می‌شه، به پلتفرم ابری متصل می‌شه و شروع به خوندن اطلاعات کیفیت هوا می‌کنه.

مرحله ۲۱

نصب برد کنترلر در بدنه

برد ESP32-S3 رو روی پایه‌هایی که براش داخل محفظه پرینت‌‌شده طراحی شده قرار بده و مطمئن شو سوراخ‌های روی برد دقیقا با پایه‌ها تراز باشن.

حالا با استفاده از پیچ‌های M3 برد رو سر جاش محکم کن. موقع سفت کردن پیچ‌ها حواست باشه فشار زیادی نیاری تا برد یا پایه‌های پلاستیکی نشکنن.

مرحله ۲۲

جاگذاری سنسور گردوغبار

این سنسور وظیفه مهمی تو تشخیص ذرات ریز معلق در هوا داره و به برد کمک می‌کنه تا شاخص کیفیت هوا رو به صورت لحظه‌ای حساب کنه. سنسور رو تو جایگاه مخصوص خودش و دقیقا زیر کانال ورودی هوا قرار بده. این کار باعث می‌شه هوا مستقیما از روی سنسور رد بشه و اطلاعات دقیق‌تری بهمون بده. با پیچ‌های M3 ماژول رو فیکس کن و مطمئن شو که پورت سیم‌کشی‌ش در دسترس باشه تا بعدا راحت بهش سیم وصل کنی.

مرحله ۲۳

نصب ماژول سنسور BME680

ماژول BME680 یه سنسور همه‌فن‌حریفه که دما، رطوبت، فشار و کیفیت گازهای محیط رو می‌سنجه و برای تحلیل کلی هوای اتاق عالیه. این سنسور رو دقیقا کنار سنسور گردوغبار روی پایه مخصوصش نصب کن. با این کار، سنسور در معرض جریان هوای داخل محفظه قرار می‌گیره و داده‌هاش خطا نداره. سنسور رو با پیچ محکم کن و حواست باشه که پایه‌های اتصالش رو به بیرون باشه تا سیم‌کشی راحت‌تر انجام بشه.

مرحله ۲۴

نصب رله برای کنترل فن

رله تو این سیستم مثل یه کلید هوشمند عمل می‌کنه و به میکروکنترلر اجازه می‌ده جریان برق شهر رو برای روشن یا خاموش کردن فن مدیریت کنه. رله رو تو بخش مخصوص خودش نصب کن و دقت کن که ترمینال‌های سبزرنگش به سمت بیرون باشن تا راحت بشه سیم‌های قطور رو بهش وصل کرد. با پیچ‌های مناسب محکمش کن و حواست باشه که فضای کافی اطراف ترمینال‌ها باشه تا سیم‌کشی نهایی بدون دردسر انجام بشه.

مرحله ۲۵

جاسازی منبع تغذیه ۵ ولت

مدار تغذیه‌ای که تو مراحل قبل از شارژر باز کردیم رو تو محفظه مخصوصش قرار بده و با دقت سر جاش ثابت کن تا موقع جابجایی تکون نخوره. این آداپتور وظیفه داره برق 220 ولت رو به 5 ولت تمیز تبدیل کنه تا برد، سنسورها، نمایشگر و رله بدون مشکل کار کنن. به این ترتیب دیگه نیازی نیست برای دستگاه از آداپتورهای بیرونی استفاده کنی و همه‌چیز داخل خود بدنه جمع‌وجور می‌شه.

مرحله ۲۶

نصب نمایشگر روی قاب

نمایشگر TFT رابط اصلی کاربر و دستگاهه و تمام اطلاعات مهم مثل میزان ذرات معلق، دما، رطوبت و وضعیت دستگاه رو بهت نشون می‌ده. اول از همه نمایشگر رو داخل قاب پرینت‌شده مخصوصش قرار بده. مطمئن شو که صفحه نمایش دقیقا روی لبه‌ها نشسته باشه و زاویه دیدش مسدود نشه.

بعد از اینکه نمایشگر داخل قاب محکم شد، کل مجموعه رو داخل شیاری که روی بدنه اصلی تعبیه شده جا بزن. با یه فشار ملایم قاب رو فیکس کن تا با سطح بدنه هم‌تراز بشه.

مرحله ۲۷

اتصال کابل برق اصلی

برای تأمین برق کل سیستم، کابل برق رو از شیار مخصوصی که پایین بدنه قرار داره رد کن و مسیر سیم رو داخل محفظه مرتب کن. این کابل، برق 220 ولت رو برای مدار تغذیه 5 ولت و فن تهویه تأمین می‌کنه و قلب تپنده دستگاهت به حساب میاد.

مرحله ۲۸

سیم‌کشی و اتصالات نهایی

حالا وقتشه که تمام قطعات رو به برد ESP32-S3 وصل کنی. قدم به قدم پیش برو و قبل از زدن به برق همه اتصالات رو چک کن. پایه‌های نمایشگر رو اینطوری به برد وصل کن:

  1. پایه VCC به 3.3 ولت
  2. پایه GND به GND
  3. پایه DIN به GPIO11
  4. پایه CLK به GPIO12
  5. پایه CS به GPIO10
  6. پایه DC به GPIO9
  7. پایه RST به GPIO8
  8. پایه BL به 3.3 ولت

سنسور BME680 از طریق رابط I2C وصل می‌شه:

  1. پایه VCC به 3.3 ولت
  2. پایه GND به GND
  3. پایه SDA به GPIO43
  4. پایه SCL به GPIO44

سیم‌های سنسور گردوغبار رو هم به این شکل وصل کن:

  1. پایه VCC به 3.3 ولت
  2. پایه GND به GND
  3. پایه ILED به GPIO5
  4. پایه AOUT به GPIO6

رله که برای کنترل اتوماتیک فن استفاده می‌شه هم این اتصالات رو داره:

  1. پایه VCC به 3.3 ولت
  2. پایه GND به GND
  3. پایه Signal به GPIO7

⚠️ هشدار: تو این قسمت با برق شهر سروکار داریم! فقط در صورتی این مرحله رو انجام بده که تجربه کار با ولتاژ بالا رو داری و حتما مطمئن شو که دوشاخه تو پریز نباشه. رله و فن رو اینطوری وصل کن:

  1. سیم فاز پریز (Live) به ترمینال COM رله
  2. ترمینال NO رله به سیم فاز فن
  3. سیم نول پریز (Neutral) مستقیما به سیم نول فن

با این سیم‌کشی، هر وقت رله روشن بشه، فاز از طریق رله به فن می‌رسه و فن به‌طور خودکار شروع به کار می‌کنه.

مرحله ۲۹

بستن قاب قطعات الکترونیکی

وقتی همه سیم‌کشی‌ها تموم شد و قطعات سر جاشون قرار گرفتن، نوبت بستن محفظه‌ست. قاب بالایی رو با دقت روی بخش موتور تنظیم کن و حواست باشه سیم‌ها لای درزها گیر نکنن.

وقتی دو بخش رو روی هم گذاشتی، زبانه‌ها رو با شیارها مچ کن و قاب رو بچرخون تا قفل بشه. طراحی این قاب به‌صورت قفل چرخشیه و نیازی به هیچ پیچی برای بستنش نداری.

مرحله ۳۰

مونتاژ نهایی دستگاه تصفیه هوا

برای قدم آخر، کل مجموعه بالایی (بخش موتور و الکترونیک) رو روی استوانه فیلتر هپا قرار بده. مطمئن شو که دقیقا روی لبه‌های فیلتر نشسته باشه و کج نشده باشه.

کمی فشار بده و مجموعه رو بچرخون تا زبانه‌های قفل‌شونده درگیر بشن. این سیستم بدون نیاز به هیچ پیچی، دستگاه رو محکم نگه می‌داره و ظاهر خیلی تمیز و شیکی بهش می‌ده.

قبل از اینکه روشنش کنی، یه تکون کوچیک بهش بده تا مطمئن بشی محکمه. از این به بعد دستگاه هوای آلوده رو از اطراف می‌کشه تو فیلتر و هوای تمیز رو از بالا میده بیرون. هر زمان هم که خواستی فیلتر رو عوض کنی، کافیه قاب رو برعکس بچرخونی و برش داری؛ به همین راحتی!

مرحله ۳۱

کنترل با اپلیکیشن موبایل

برای اینکه بتونی AirSense رو راحت با گوشیت کنترل کنی، اپلیکیشن Arduino Remote رو از گوگل‌پلی یا اپ‌استور دانلود و نصب کن و با همون اکانتی که داشبورد رو ساختی لاگین کن.

بعد از ورود، اپلیکیشن به‌طور خودکار پروژه‌ت رو می‌شناسه و متغیرهایی که تعریف کردی رو بهت نشون می‌ده. از طریق این اپلیکیشن می‌تونی کیفیت هوا، دما و رطوبت رو ببینی و از هر جای دنیا فن تصفیه هوا رو خاموش یا روشن کنی.

مرحله ۳۲

تست و راه‌اندازی دستگاه

حالا وقتشه که نتیجه زحماتت رو ببینی! کابل برق رو به پریز وصل کن. به محض اتصال، برد، سنسورها و نمایشگر به‌صورت خودکار روشن می‌شن.

بعد از چند ثانیه، صفحه نمایش بالا میاد و اطلاعات کیفیت هوا، دما، رطوبت، وضعیت وای‌فای و عمر فیلتر رو به‌صورت زنده بهت نشون می‌ده. همزمان دستگاه به کلود هم وصل می‌شه و اطلاعات رو می‌فرسته.

فن شروع به کار می‌کنه و هوای اتاق رو به داخل فیلتر هپا می‌کشه تا ذرات معلق و گردوغبار رو بگیره و هوای تمیز رو به اتاق برگردونه. می‌تونی گوشیت رو هم چک کنی و ببینی که همه‌چیز داره تو اپلیکیشن و داشبورد به درستی کار می‌کنه.

مرحله ۳۳

حرف آخر و نتیجه‌گیری

ساخت دستگاه تصفیه هوای AirSense فقط یک پروژه سرگرم‌کننده الکترونیکی نبود؛ بلکه قدمی برای ارتقای سلامت محیط زندگیمونه. هوای تمیز حق همه ماست و این دستگاه با اتوماسیون هوشمندش کمک می‌کنه تا همیشه تو یه محیط سالم و بی‌خطر نفس بکشیم.

تو این آموزش سعی کردیم تمام مراحل رو به ساده‌ترین و روان‌ترین شکل ممکن توضیح بدیم تا حتی اگه تجربه زیادی تو الکترونیک نداری، بتونی این گجت حرفه‌ای و کاربردی رو بسازی و از کار کردن باهاش لذت ببری.

از طراحی سه‌بعدی بی‌نقص تا ارتباط ابری قدرتمند، همه اینا باعث شدن تا این پروژه شبیه به یه محصول تجاری رده‌بالا بشه و نه فقط یه نمونه اولیه ساده. حالا یه سیستم تصفیه هوای واقعی داری که هر روز برات کار می‌کنه.

امیدواریم از این آموزش اختصاصی در تیم آیسی‌مدار نهایت استفاده رو برده باشی. اگه تو مسیر ساخت این دستگاه به ایده‌های جدیدی رسیدی یا سوالی داشتی، حتما تو بخش نظرات برامون بنویس. یادت نره که تکنولوژی ساخته شده تا زندگی ما رو بهتر کنه، پس به یادگیری و ساختن ادامه بده!

فایل‌های پیوست

STL Housing.stl
STL Bottom Plate.stl
STL Filter Base.stl

تو میتونی اولین سازنده باشی!

اگه پروژه رو ساختی به اشتراک بزار و اعتبار هدیه بگیر

این آموزش با استانداردهای اختصاصی آیسی‌مدار بازنویسی و بهینه‌سازی شده و تمامی حقوق انتشار آن متعلق به این مجموعه است و در صورت کپی یا بازنشر پیگرد قانونی خواهد داشت.

آموزش‌های مشابه

گفتگو‌های کاربران

هنوز نظری ثبت نشده؛ تو شروع کن!