سیستم هوشمند تشخیص زلزله و هشدار با آردوینو

مدار این پروژه خیلی ساده و سرراسته. سنسور لرزش 3 تا پین داره (VCC, GND و OUT). پایه‌های تغذیه (VCC و GND) رو به ترتیب به پین‌های 5 ولت و GND آردوینو وصل کن و پین خروجی (OUT) رو به پایه D2 آردوینو متصل کن.

برای اتصال نمایشگر LCD که ماژول I2C داره، فقط به 4 تا سیم نیاز داریم. پین‌های VCC و GND رو به پایه‌های تغذیه آردوینو بزن. پین‌های SCL و SDA رو هم به ترتیب به پایه‌های A4 و A5 متصل کن. حالا بریم سراغ ال‌ای‌دی‌ها و هشداردهنده‌ها.

می‌تونی از هر رنگی استفاده کنی، اما من اینجا از یک ال‌ای‌دی سبز (برای حالت ایمن و عادی) و یک ال‌ای‌دی قرمز (برای زمان تشخیص زلزله) استفاده کردم. پایه مثبت ال‌ای‌دی سبز رو به D3 و ال‌ای‌دی قرمز رو به D4 وصل کن. پایه‌های منفی هر دو رو هم به GND آردوینو بزن. پایه مثبت بازر رو به D5 و پایه‌ منفی اون رو به GND متصل کن.

حالا که سیم‌کشی‌ها تموم شد، برد آردوینو رو با کابل به کامپیوترت وصل کن. نرم‌افزار Arduino IDE رو باز کن، کدها رو داخلش قرار بده و بعد از انتخاب نوع برد و پورت مناسب، دکمه آپلود رو بزن. حالا نصف راه رو با موفقیت رفتیم! می‌تونی برای اینکه پروژه‌ت عمر طولانی‌تری داشته باشه، از یک برد سوراخ‌دار برای لحیم‌کاری قطعات استفاده کنی.

داشتن یک مدار چاپی یا لحیم‌کاری تمیز روی بردبورد سوراخ‌دار باعث می‌شه اتصالات در برابر لرزش‌ها مقاوم‌تر بشن و قطعی پیش نیاد. این کار به خصوص برای مدارهایی مثل این که وظیفه‌شون تشخیص لرزش و ارتعاشه خیلی مهمه. با یک مونتاژ حرفه‌ای، سیستم هشدار زلزله تو نه تنها ظاهر بهتری پیدا می‌کنه، بلکه عملکردش هم کاملا پایدارتر می‌شه.

برای اینکه قطعات رو یکجا جمع کنیم و دستگاه منسجمی داشته باشیم، از یک تکه مقوای سفید یا کارتن ضخیم به عنوان پایه استفاده می‌کنیم. قطعات رو روی این تخته بچین تا بهترین چیدمان رو پیدا کنی، بعد با چسب دوطرفه یا چسب حرارتی اون‌ها رو محکم کن.

برای اینکه نمایشگر LCD زاویه دید خوبی داشته باشه و راحت خونده بشه، با یه تیکه مقوا یه پایه مثلثی کوچیک براش بسازی و با چسب حرارتی روی بیس ثابتش کن. ال‌سی‌دی رو روی این پایه بچسبون. برای اتصالات هم استفاده از مینی بردبورد بهترین گزینه‌ست تا سیم‌کشی‌ها مرتب بمونه.

ال‌ای‌دی‌ها و بازر رو روی بردبورد قرار بده. تو این مرحله می‌تونی آردوینو رو با کابل به برق وصل کنی و سنسور لرزش رو با دست کمی تکون بدی. اگر همه‌چیز درست کار کنه، ال‌ای‌دی قرمز روشن می‌شه و بازر شروع به بوق زدن می‌کنه. وقتی لرزش متوقف بشه، ال‌ای‌دی سبز دوباره روشن می‌شه.

حالا که بخش الکترونیکی با موفقیت تست شد، بریم یه سیستم شبیه‌ساز لرزش بسازیم تا زلزله رو به صورت مصنوعی ایجاد کنیم و دستگاه رو به چالش بکشیم.

+3

برای اینکه پروژه شکل واقعی‌تری به خودش بگیره، من یک ماکت خونه کوچیک با مقوا ساختم (طراحی خونه کاملا به سلیقه خودت بستگی داره!). برای شبیه‌سازی زلزله، یک موتور دی‌وی‌دی رو به یک کلید و باتری 18650 وصل کردم و روی شفت موتور یه پولی (قرقره) قرار دادم. سنسور لرزش رو با یه قطره چسب حرارتی محکم به سقف این خونه مقوایی بچسبون.

جاباتری رو روی پایه اصلی بچسبون. موتور رو هم جلوی ماکت خونه طوری محکم کن که وقتی روشن می‌شه، لرزش‌های قوی و ممتدی رو مستقیما به کل سازه منتقل کنه.

یادت باشه که نیازی نیست وزنه اضافی و سنگینی به شفت موتور یا پولی وصل کنی؛ چون همین مقدار عدم تقارن روی پولی کوچیک، لرزش‌های کافی و شدیدی ایجاد می‌کنه. اگر وزنه زیاد باشه ممکنه کل کاردستی از هم بپاشه!

با انجام این کارها، پروژه ما کاملا آماده شده و وقتشه که بریم تو مرحله بعد سیستم رو به صورت عملی تست کنیم و ببینیم چطور تو شرایط لرزش واکنش نشون می‌ده.

حالا بیا تصور کنیم این ماکت مقوایی، یک ساختمان واقعیه که ما توش زندگی می‌کنیم و قراره این سیستم در برابر زلزله ازمون محافظت کنه. برد آردوینو رو به یه منبع تغذیه (مثل پاوربانک یا درگاه USB لپ‌تاپ) وصل کن. تو حالت عادی و بدون لرزش، ال‌ای‌دی سبز روشن می‌شه، چراغ وضعیت روی سنسور روشنه و نمایشگر پیام ایمن بودن (No quakes detected) رو نشون می‌ده.

حالا کلید موتور ویبره رو روشن کن. میزان حساسیت سنسور لرزش رو می‌تونی با چرخوندن پتانسیومتر کوچیکی که روی ماژولش هست، تنظیم کنی. من حساسیت رو طوری تنظیم کردم که با یه تکون کوچیک هم فعال بشه.

وقتی موتور روشن می‌شه و لرزش به خونه منتقل می‌شه، سنسور بلافاصله ارتعاش رو تشخیص می‌ده. همون لحظه ال‌ای‌دی قرمز روشن می‌شه، بازر صدای هشدار بلندی تولید می‌کنه و روی ال‌سی‌دی پیام خطر زلزله چاپ می‌شه.

تا زمانی که لرزش‌ها ادامه داشته باشه، این سیستم هشدار هم فعال می‌مونه و به محض اینکه لرزش متوقف بشه، مدار دوباره به حالت عادی برمی‌گرده و ال‌ای‌دی سبز روشن می‌شه. متن پیام‌های روی ال‌سی‌دی رو هم می‌تونی تو کدهای برنامه به دلخواه خودت تغییر بدی.

این کل ساختار سیستم تشخیص زلزله ما بود. راه‌های خلاقانه زیادی برای ارتقای این سیستم وجود داره؛ مثلا می‌تونی ماژول وای‌فای (مثل ESP8266) بهش اضافه کنی تا هشدار رو روی گوشیت بفرسته. اگر ایده‌های خفنی به ذهنت رسید حتما پیاده‌سازیشون کن.

دیدن عملکرد این دستگاه تو واقعیت خیلی جذابه. با همین سنسور لرزش ساده و ارزون‌قیمت، تونستیم یه سیستم هشدار کارآمد و سریع بسازیم که قابلیت‌های زیادی برای توسعه داره.

تیم آیسی‌مدار همیشه پیشنهاد می‌کنه این پروژه‌های کاربردی رو خودت بسازی و با تغییر دادن کدها، امکانات جدیدی بهشون اضافه کنی. این کار هم مهارت‌های الکترونیکیت رو بالا می‌بره و هم درک خیلی خوبی از منطق سنسورها بهت می‌ده. اگر تو مراحل ساخت به مشکلی خوردی یا سوالی داشتی، حتما تو بخش نظرات ازمون بپرس. مشتاق دیدن پروژه‌های خلاقانه شما هستیم!