نمایشگر بیسیم سطح آب با ماژول LoRa و آردوینو

+1

قدم اول اینه که شماتیک مدار رو بررسی کنی و تصمیم بگیری چطور می‌خوای قطعات رو به هم وصل کنی. برای اینکه پروژه ظاهر تمیز و حرفه‌ای داشته باشه، می‌تونی یک برد مدار چاپی (PCB) اختصاصی طراحی کنی یا اینکه از بردهای سوراخ‌دار معمولی (Perfboard) استفاده کنی. مدار ما دو بخش اصلی داره: یکی فرستنده (TX) که روی مخزن نصب می‌شه و یکی گیرنده (RX) که داخل خونه قرار می‌گیره.

اگر قصد طراحی PCB داری، حواست به مسیرهای تغذیه و جای‌گذاری قطعات باشه. من برای راحتی کار، هر دو مدار فرستنده و گیرنده رو روی یک فیبر واحد طراحی کردم تا با یک بار چاپ، هر دو برد رو داشته باشم. بعد از اینکه برد آماده شد، کافیه از وسط برشش بدی تا دو تا برد کاملا مجزا برای بخش فرستنده و گیرنده در دستت داشته باشی.

این روش هم هزینه‌ها رو کمتر می‌کنه و هم باعث می‌شه قطعات با نظم بیشتری کنار هم قرار بگیرن. حالا که بردها آماده شدن، بریم سراغ بخش جذاب ماجرا یعنی لحیم‌کاری! هویه رو داغ کن تا تو مرحله بعدی قطعات رو روی مدار سوار کنیم.

+3

بعد از آماده شدن بردها، باید قطعات رو یکی‌یکی سر جای خودشون قرار بدی و لحیم کنی. موقع لحیم‌کاری دقت کن که اتصالات تمیز و براق باشن و هیچ اتصالی کوتاهی بین پایه‌ها به وجود نیاد. وقتی لحیم‌کاری تموم شد، بهتره سطح برد رو با کمی الکل یا اسپری مخصوص تمیز کنی تا روغن لحیم‌های اضافی پاک بشن.

تو این پروژه ما از یک ماژول افزاینده ولتاژ مینی استفاده می‌کنیم تا ولتاژ باتری رو برای مدار تنظیم کنه. نکته مهم اینه که این ماژول‌ها تو کارخونه معمولا روی خروجی 12 ولت تنظیم می‌شن، در حالی که ما برای راه‌اندازی آردوینو Pro Mini و بقیه قطعات دقیقا به 5 ولت نیاز داریم.

برای تغییر ولتاژ خروجی به 5 ولت، پشت ماژول افزاینده رو نگاه کن؛ دو تا نقطه اتصال (Jumper) به اسم‌های A و B می‌بینی که لحیم شدن. باید با هویه لحیم این دو نقطه رو برداری تا اتصالشون قطع بشه. با این کار ساده، خروجی ماژول روی 5 ولت فیکس می‌شه و کاملا برای تغذیه مدار ما امنه. قبل از اینکه مدار رو به برق وصل کنی، یک بار دیگه با چشم و مولتی‌متر همه اتصالات رو چک کن تا خیالت راحت باشه.

قبل از اینکه ماژول‌های REYAX LoRa رو روی مدار لحیم کنیم، باید تنظیمات اولیه‌شون رو انجام بدیم تا بتونن با هم ارتباط برقرار کنن.

برای این کار، ماژول‌ها رو با استفاده از یک مبدل USB به TTL به کامپیوترت وصل کن و نرم‌افزار مانیتور سریال رو باز کن. حالا باید کدهای AT زیر رو براشون ارسال کنی: برای ماژول گیرنده (RX) این دستورات رو بفرست: AT+OPMODE=1 AT+BAND=865000000 AT+ADDRESS=1 برای ماژول فرستنده (TX) هم این دستورات: AT+OPMODE=1 AT+BAND=865000000 AT+ADDRESS=2

دقت کن که فرکانس 865 مگاهرتز (865000000) بسته به قوانین هر کشوری ممکنه متفاوت باشه، اما معمولا تو این رنج کار می‌کنه. بعد از تنظیم ماژول‌های لورا، نوبت به برنامه‌ریزی آردوینوها می‌رسه.

قبل از اینکه کد فرستنده رو روی آردوینو آپلود کنی، یک متر بردار و ارتفاع دقیق مخزن آبت رو اندازه بگیر و این عدد رو داخل کدهای فرستنده جایگزین کن. یک نکته فنی خیلی مهم: سنسور اولتراسونیک یک نقطه کور (Blind spot) حدودا 20 سانتی‌متری داره؛ یعنی اجسام نزدیک‌تر از 20 سانت رو نمی‌تونه تشخیص بده.

پس موقع نصب روی مخزن، حتما سنسور رو طوری قرار بده که با بالاترین سطح آب حداقل 20 سانت فاصله داشته باشه. حالا کدهای مربوط به فرستنده و گیرنده رو روی دو تا برد آردوینو Pro Mini آپلود کن تا مغز متفکر پروژه‌مون آماده کار بشه.

+3

حالا که کدهای آردوینو و تنظیمات ماژول‌های LoRa کامل شده، می‌تونی اون‌ها رو روی برد اصلی لحیم کنی. موقع لحیم کردن پایه‌های ارتباطی، حواست رو حسابی جمع کن که پین‌های RX و TX بین آردوینو و ماژول LoRa جابه‌جا وصل نشن.

جا‌باتری‌های 18650 رو هم روی هر دو برد فرستنده و گیرنده نصب کن. با این کار، بخش سخت‌افزاری ما تقریبا تمومه و آماده تست‌های اولیه است.

برای اینکه پروژه ظاهر یک محصول واقعی رو پیدا کنه و از رطوبت و گرد و خاک هم در امان باشه، مدارها رو داخل یک قاب پلاستیکی یا اکریلیک قرار بده. با کمک اسپیسر و پیچ، بردها رو محکم کف قاب فیکس کن.

یک سوراخ کوچک روی قاب ایجاد کن تا بتونی کانکتور آنتن LoRa رو به بیرون هدایت کنی. قرار گرفتن آنتن در فضای بیرون قاب، باعث می‌شه نهایت برد بیسیم رو داشته باشی و امواج ضعیف نشن.

حالا همه‌چیز مرتب شده. فرستنده آماده است تا بره روی پشت‌بام و گیرنده هم می‌تونه تو هر نقطه‌ای از خونه قرار بگیره و اطلاعات رو بهت نشون بده.

+3

وقتشه بریم سراغ مخزن آب! دقیقا وسط درب مخزن رو با دریل سوراخ کن و سنسور اولتراسونیک ضدآب رو طوری نصب کن که چشمی اون دقیقا رو به پایین و به سمت سطح آب باشه. مرکز درپوش بهترین نقطه برای نصب سنسوره، چون دقیق‌ترین اندازه‌گیری رو بهت می‌ده. کابل سنسور رو از یک مسیر امن وارد قاب فرستنده کن و اون رو به کانکتور ماژول AJ-SR04M که روی مدار تعبیه کردی، متصل کن.

حالا باید پنل خورشیدی رو وارد مدار کنیم. کابل پنل خورشیدی رو به ورودی ماژول شارژ TP4056 وصل کن. این پنل تو طول روز به طور مداوم باتری 18650 رو شارژ می‌کنه، بنابراین فرستنده ما عملا به یک سیستم مستقل تبدیل می‌شه که هیچ‌وقت نیاز به شارژر و پریز برق نداره!

در نهایت، پنل خورشیدی رو با چسب محکم روی درب یا سقف قاب فرستنده بچسبون. حواست باشه قاب رو جایی نصب کنی که تو طول روز بیشترین نور آفتاب بهش بتابه. با نصب سنسور و پنل خورشیدی، واحد فرستنده ما با موفقیت راه‌اندازی شد و آماده ارسال داده‌هاست.

بیا داخل خونه و کلید برق گیرنده رو روشن کن. فقط چند ثانیه طول می‌کشه تا دستگاه با فرستنده روی مخزن سینک بشه و اولین داده‌ها رو دریافت کنه. به محض ارتباط، نمایشگر OLED یک انیمیشن جذاب از مخزن رو همراه با درصد دقیق آب و وضعیت کلی برات به نمایش می‌ذاره.

به لطف ماژول‌های REYAX LoRa، ما یک ارتباط دوربرد، پایدار و کاملا بیسیم داریم؛ پس فرقی نمی‌کنه مخزن چقدر ازت دور باشه یا چند تا دیوار بینشون قرار داشته باشه.

یکی از ویژگی‌های خفن این سیستم، بازر روی گیرنده است. اگر سطح آب به حداقل برسه یا مخزن در حال سرریز شدن باشه، بازر به صدا درمیاد و بهت هشدار می‌ده تا به موقع اقدام کنی. حالا دیگه با خیال راحت می‌تونی سطح آب رو کنترل کنی، اونم بدون اینکه از جات تکون بخوری!

خب، اینم از ساخت یک سیستم مانیتورینگ سطح آب کاملا بیسیم و حرفه‌ای! این پروژه یک نمونه عالی از اینه که چطور ترکیب چند قطعه ساده مثل آردوینو و لورا می‌تونه مشکلات روزمره رو برطرف کنه. ما تو آیسی‌مدار همیشه سعی می‌کنیم آموزش‌هایی رو برات آماده کنیم که علاوه بر یادگیری، تو زندگی واقعی هم به دردت بخورن.

حتما نظرت رو درباره این پروژه برامون بنویس و اگر تو مسیر ساختش به مشکلی خوردی یا سوالی داشتی، تو بخش دیدگاه‌ها با ما درمیون بذار. موفق باشی!