Plug and Make- کیت جدید آردوینو برای کاربران مبتدی اینترنت اشیا (IoT)

کیت Plug and Make آردوینو به کاربران این امکان را می‌دهد که تنها در ۱۰ دقیقه یک راهکار مبتنی بر فضای ابری در حوزه اینترنت اشیا ارائه کنند. این کیت طوری طراحی شده که شما می‌توانید به راحتی و بدون نیاز به سیم‌کشی یا تنظیمات پیچیده، حسگرها و دستگاه‌های دیگر را به هم متصل کرده و یک سیستم هوشمند بسازید. این فرآیند تنها ۱۰ دقیقه طول می‌کشد و بعد از آن، شما می‌توانید دستگاه‌هایتان را از طریق تلفن هوشمند خود کنترل کنید.

در این مقاله یاد می‌گیرید که:

1. از کیت جدید UNO Plug and Make آردوینو که مبتنی بر QWIIC است به راحتی می‌توان استفاده کرد. این کیت را در عرض در ۱۰ دقیقه می‌توان در فضای ابری راه‌اندازی کرد.
2. در این کیت از یک پردازنده قدرتمند ۴۸ مگاهرتز، ۳۲ بیتی به اسم Arm Cortex-M4 استفاده شده که متعلق به شرکت Renesas است. این بورد هم با تجهیزات ۵ ولتی سازگار است و هم می‌تواند از منابع تغذیه با ولتاژ بیشتر (تا ۲۴ ولت) استفاده کند، بدون اینکه نیاز به تنظیمات یا تجهیزات اضافه‌تری داشته باشد.
3. آردوینو با ارائه خدمات ابری این امکان را به کاربران می‌دهد تا دستگاه‌های متصل به بورد Arduino UNO R4 WiFi را از راه دور مدیریت و کنترل کنند. این خدمات شامل نسخه‌های رایگان و نسخه‌های پولی با امکانات بیشتر هستند.
4. داده‌های جمع‌آوری‌شده از پروژه‌های خود را می‌توانید به ‌طور خودکار و از راه دور روی صفحات گسترده (مانند Google Sheets یا Excel) ثبت کنید.
5. بسیاری از گوشی‌های هوشمند حسگرهایی مانند شتاب‌سنج، سنسور دما، یا سنسور نور دارند. فرض کنید می‌خواهید تغییرات شتاب را در یک پروژه اندازه‌گیری کنید. به جای استفاده از شتاب‌سنج خارجی، می‌توانید داده‌های شتاب‌سنج داخلی گوشی هوشمند خود را به بورد آردوینو ارسال کنید و از آن‌ها در برنامه‌نویسی و تحلیل یا کنترل پروژه استفاده کنید.

معرفی کیت جدید آردوینو برای کاربران مبتدی اینترنت اشیا (IoT)

کیت جدید Arduino Plug and Make برای مهندسانی که به دنبال راهکاری سریع برای سنجش و کنترل از راه دور در پروژه‌هایی که خیلی اهمیت زیادی ندارند، طراحی شده است. این کیت به طور خاص مناسب افرادی است که احتمالاً با تمامی مراحل پیچیده اتصال دستگاه‌های خود به تلفن‌های همراه و رایانه‌ها از طریق فضای ابری آشنا نیستند. کیت Plug and Make فرآیند ساخت دستگاه‌های اینترنت اشیا (IoT) را به قدری ساده می‌کند که نه تنها مهندسان باتجربه که حتی کسانی که در زمینه میکروکنترلرها، برنامه‌نویسی و شبکه‌های ارتباطی تجربه محدودی دارند، هم به راحتی می‌توانند پروژه‌های خود را راه‌اندازی کنند.

Arduino Plug and Make Kit شامل چندین بخش کلیدی است که مهم‌ترین آن‌ها بورد اصلی Arduino UNO R4 WiFi است. ویژگی‌های این برد عبارت‌اند از:

این بورد بر اساس یک میکروکنترلر 32 بیتی RA4M1 Arm Cortex-M4 ساخته شده است. پردازنده ARM Cortex-M4 آن‌قدر قدرتمند است که برای پردازش‌های سریع و با مصرف کم‌ استفاده می‌شود. این بورد یک رگولاتور سوئیچینگ دارد که می‌تواند ولتاژهای تا 24 ولت را پشتیبانی کند؛ بنابراین می‌توانید از منبع تغذیه‌های متنوع‌تری برای پروژه‌های خود استفاده کنید.

 در این بورد همچنین از Espressif ESP32 S3 به عنوان پردازنده مخصوص ارتباطات WiFi و Bluetooth استفاده شده است. این پردازنده پشتیبانی بسیار خوبی از ارتباطات بی‌سیم دارد و امکان ارتباط با دستگاه‌های دیگر یا شبکه‌های اینترنتی را فراهم می‌کند. این بورد دارای چند پین‌ سازگار با UNO است، به این معنی که می‌توانید از آن همراه با بسیاری از شیلدها و ماژول‌های موجود در بازار که برای بوردهای Arduino UNO طراحی شده‌اند، استفاده کنید. در نهایت این بورد یک کانکتور QWIIC دارد که از آن برای اتصالات سیمی استفاده می‌شود؛ بنابراین می‌توانید خیلی سریع و بدون نیاز به لحیم‌کاری سنسورها و ماژول‌های مختلفی را به آن متصل کنید.

بخش Modulino Sensors and Actuators

یکی دیگر از بخش‌های مهم این کیت، Modulino Sensors and Actuators است که در واقع از هفت بورد مدار کوچک تشکیل شده که در آن‌ها از فناوری اتصال QWIIC هم استفاده شده است. این مجموعه شامل سنسورهای مختلفی است که قابلیت‌های متنوعی را به پروژه‌های شما اضافه می‌کنند.

1. Buzzer: از این ماژول به عنوان یک زنگ هشدار یا تولید صدا در پروژه‌ها استفاده می‌شود
2. 6-Axis IMU (Movement): این ماژول شامل یک واحد اندازه‌گیری اینرسی 6 محوره (IMU) است که قادر به اندازه‌گیری شتاب و چرخش در هر سه محور (X، Y، Z) است. از این سنسور برای ردیابی حرکت، تشخیص جهت و اندازه‌گیری تغییر حرکات استفاده می‌شود.
3. Temperature and Humidity Sensor (Thermo): این سنسور قادر به اندازه‌گیری دما و رطوبت محیط است و در پروژه‌هایی که نیاز به کنترل شرایط محیطی مانند دما و رطوبت هست، از این سنسور استفاده می‌شود.
4. Buttons: از این طریق کاربران می‌توانند با فشردن این دکمه‌ها ورودی‌های مختلف را به سیستم ارسال کنند.
5. Knob: این ماژول شامل یک ولوم چرخشی است که برای تنظیم مقادیر متغیر در پروژه‌ها استفاده می‌شود. با چرخاندن این ولوم می‌توانید مقادیر مختلفی مانند حجم صدا یا روشنایی را تنظیم کنید.
6. RGB 8-LED Strip (“Pixels”): این نوار LED شامل هشت LED رنگی است که رنگ‌های مختلف را نمایش می‌دهند. برای ایجاد جلوه‌های نوری و رنگی می‌توانید از این نوار LED استفاده کنید.
7. Time-of-Flight Proximity Sensor (“Distance”): از این سنسور برای اندازه‌گیری فاصله به روش Time-of-Flight (TOF)استفاده می‌شود. در واقع در این روش زمان لازم برای بازگشت سیگنال از یک جسم به سنسور اندازه‌گیری می‌شود و بعد بر اساس آن فاصله مشخص می‌شود.

Modulino Base در واقع یک شاسی مقاوم است که هدف از طراحی آن نصب و نگهداری از بورد Arduino UNO R4 و ماژول‌های Modulino است. FR-4 یک فیبر شیشه‌ای باکیفیت بالا است که به دلیل استحکام و مقاومت مطلوبی که در برابر حرارت دارد، از آن برای ساخت شاسی‌های الکترونیکی استفاده می‌شود.

این شاسی دارای سوراخ‌های مخصوصی است که به شما این امکان را می‌دهد بورد Arduino UNO R4 و ماژول‌های Modulino را روی آن نصب کنید. شاسی به گونه‌ای طراحی شده که به راحتی روی میز یا سطح کار قرار می‌گیرد.

Arduino برای اینکه بتوانید خیلی راحت کار با این کیت را شروع کنید، هفت پروژه نمونه معرفی کرده که به کاربران این امکان را می‌دهد قطعات را به سادگی و بدون نیاز به لحیم‌کاری یا استفاده از بردبورد به هم متصل کنند. از طریق داشبوردهای Arduino Cloud، می‌توانید دستگاه‌های جدید خود را حتی از طریق تلفن همراه هم کنترل کنید.

انجام این پروژه‌ها به شما کمک می‌کنند تا بدون اینکه در زمینه الکترونیک تخصص داشته باشید، به سرعت اجزای مختلف را مونتاژ کرده و از آن‌ها در پروژه‌های مختلف استفاده کنید.

1. Weather Report (پیش‌بینی آب‌وهوا): هدف از این پروژه پیش‌بینی وضعیت آب‌وهوا است. این پروژه به شما کمک می‌کند تا بدانید آیا باید چتر همراه خود داشته باشید یا خیر.
2. Hourglass (ساعت شنی دیجیتال): هدف از این پروژه ساخت یک تایمر دیجیتال سفارشی به شکل ساعت شنی است. این پروژه به شما این امکان را می‌دهد تا تایمر خود را برای کارهایی مانند پخت‌وپز تنظیم کنید.
3. Eco Watch (نظارت بر محیط زیست): هدف از این پروژه کنترل دما و رطوبت محیط جهت اطمینان از مناسب بودن شرایط برای رشد گیاهان است. با استفاده از این پروژه می‌توانید از گیاهان خود در بهترین شرایط نگهداری کنید.
4. Game Controller (کنترلر بازی): هدف از این پروژه ساخت یک کنترلر بازی یا Human Interface Device (HID) برای استفاده در بازی‌های کامپیوتری است.
5. Sonic Synth (سینت سایزر صوتی): هدف از این پروژه ساخت یک سینت سایزر ساده برای تولید صدا و موسیقی است. این پروژه برای کسانی که به موسیقی و صداپردازی علاقه دارند، مناسب است.
6. Touchless Lamp (چراغ بدون لمس): هدف از این پروژه کنترل چراغ‌ها با یک حرکت ساده دست، بدون نیاز به لمس فیزیکی است. این پروژه یک سیستم هوشمند برای کنترل نور است.
7. Smart Lights (چراغ‌های هوشمند): هدف از این پروژه کنترل روشن و خاموش کردن چراغ‌ها از طریق تلفن همراه است. این پروژه به شما این امکان را می‌دهد چراغ‌های خانه را از راه دور و با استفاده از گوشی هوشمندتان مدیریت کنید.

شروع به کار: ساخت یک Thing در فضای ابری آردوینو

برای این کار با مراجعه به سایت Arduino’s cloud development شروع کنید، پس از آن می‌توانید با یکی از حساب‌های خود در گوگل، فیس‌بوک، اپل آی‌دی، گیت‌هاب یا آردوینو وارد این وب‌سایت شوید. گام بعدی ساخت یک Thing است. Thing در واقع چیزی است که به شما اجازه می‌دهد دستگاه‌های فیزیکی خود را به فضای ابری متصل کنید. این Thing شامل متغیرها، اسکچ/ کد و متا دیتا است.

1. پس از اتصال Arduino UNO R4 WiFi به لپ‌تاپ با کابل USB (نوع C)، این دستگاه به‌صورت خودکار شناسایی می‌شود. سپس برای ارتباط با فضای ابری آردوینو پیکربندی می‌شود. این فرآیند ممکن است تا پنج دقیقه طول بکشد، بنابراین دستگاه را طی این مدت از منبع تغذیه جدا نکنید.
2. گام بعدی این است که به داشبورد بازگردید و روی Thing کلیک کنید، سپس بوردی که پیکربندی شده را انتخاب کنید. پس از آن، گزینه Configure در بخش Network را انتخاب کنید و نام و رمز عبور شبکه WiFi خود را که دستگاه به آن متصل می‌شود، وارد کنید. متأسفانه، سیستم به‌صورت خودکار شبکه‌های در دسترس را تشخیص نمی‌دهد، بنابراین باید اطلاعات شبکه را به صورت دستی وارد کنید.
3. وقتی اطلاعات شبکه WiFi را وارد می‌کنید، این اطلاعات فقط در مرورگر لپ‌تاپ شما ذخیره می‌شوند و هنوز به بورد آردوینو منتقل نشده‌اند. برای اینکه بورد بتواند به شبکه متصل شود، باید کدی (اسکچ) که شامل این اطلاعات است را از طریق زبانه Sketch در Arduino Cloud آپلود کنید. این کار اطمینان می‌دهد که دستگاه اطلاعات لازم برای اتصال به شبکه را دارد و می‌تواند از طریق WiFi به اینترنت دسترسی پیدا کند.

در نهایت، وب‌هوک (Webhook) یک ابزار مفید برای ارسال داده‌ها از آردوینو به یک URL خارجی است. شما می‌توانید داده‌های حسگرها را به یک سرور یا سرویس آنلاین مانند یک صفحه گسترده در اینترنت منتقل کنید. این انتقال داده به‌ صورت خودکار و بدون نیاز به دخالت مستقیم انجام می‌شود. از این امکان می‌توان برای ذخیره‌سازی، تحلیل یا نمایش داده‌ها استفاده کرد. برای مثال، شما می‌توانید داده‌های حسگر دما را از طریق وب‌هوک به یک فایل Google Sheets ارسال کنید و به ‌صورت لحظه‌ای تغییرات را پیگیری کنید.

✅با این کیت رایگان آردوینو رو یاد بگیرید!

پس از باید کد را در بورد Arduino UNO R4 آپلود کنید. اگر از نسخه‌ رایگان آردوینو کلاد استفاده می‌کنید، این کار را می‌توانید از طریق یک کابل USB انجام دهید؛ به عبارت دیگر باید بورد را از طریق یک کابل USB به لپ‌تاپ یا کامپیوتر متصل کنید و سپس کد را روی بورد آپلود کنید.

پس از آپلود کد، می‌توانید از داشبورد آردوینو روی لپ‌تاپ خود برای کنترل پروژه استفاده کنید. برای مثال، اگر در پروژه از‌ LED RGB استفاده شده باشد، می‌توانید از طریق داشبورد رنگ‌های LED را تغییر دهید و یا آن‌ها را روشن و خاموش کنید. به این صورت می‌توانید پروژه‌های IoT ساده را از طریق آردوینو مدیریت و کنترل کنید.

اپلیکیشن Arduino Remote به شما این امکان را می‌دهد که از طریق موبایل خود، پروژه‌های آردوینو را به راحتی کنترل کنید. پس از نصب این اپلیکیشن روی تلفن همراه اندروید یا آیفون خود، می‌توانید به داشبورد دسترسی داشته باشید و پروژه‌های IoT را مدیریت کنید.

یکی از امکانات جذاب این اپلیکیشن استفاده از حسگرهای موجود در موبایل است. با اتصال دستگاه آردوینو به آردوینو کلاد، می‌توانید از داده‌های حسگرهای موبایل مانند شتاب‌سنج، ژیروسکوپ و GPS در پروژه‌های خود استفاده کنید. به عنوان مثال، با کدنویسی مناسب، می‌توان تنظیمات را به گونه‌ای تغییر داد که با تغییر زاویه موبایل، رنگ‌های LED در پروژه تغییر کند یا از مختصات GPS برای نمایش موقعیت جغرافیایی استفاده کرد.

کیت آردوینو به همراه امکانات اتصال، به علاقه مندان در آماده سازی پروژه های خود کمک می کنند

سیستم QWIIC I2C به دلیل سادگی در اتصال و عدم نیاز به سیم‌کشی‌های پیچیده، یکی از ابزارهای بسیار کارآمد است. با استفاده از این سیستم، می‌توانید سنسورها و قطعات الکترونیکی را به‌راحتی به آردوینو متصل کرده و به سرعت ایده‌های خود را پیاده‌سازی کنید. این ویژگی مخصوصاً برای مهندسان و علاقه‌مندان به پروژه‌های IoT که نیاز به آزمایش سریع ایده‌های خود دارند، بسیار مفید است.

وجود قابلیت WiFi و بلوتوث در Arduino UNO R4 WiFi نیز امکان کنترل از راه دور دستگاه‌های متصل به بورد را فراهم می‌کند. شما با استفاده از این قابلیت‌ می‌توانید، به ‌سادگی دستگاه‌های مختلف را از طریق اینترنت مدیریت کنید و حتی از داده‌های حسگرهای تلفن همراه خود در پروژه‌های آردوینو استفاده کنید. این ویژگی به کاربران این امکان را می‌دهد تا پروژه‌های خود را به سطح بالاتری از اتوماسیون و هوشمند سازی ارتقا دهند.

مزیت دیگر WiFi این است که می‌توان داده‌های سنسورها را به‌صورت خودکار در صفحات گسترده آنلاین مثل Google Sheets ثبت کرد. این روش برای کنترل محیط، جمع‌آوری و تحلیل داده‌ها بسیار مفید است. برای مثال، در یک پروژه مانیتورینگ دما، می‌توانید به ‌طور پیوسته داده‌های سنسور را در یک فایل آنلاین ثبت و سپس از آن برای تنظیم خودکار دستگاه‌ها در خانه‌های هوشمند استفاده کنید.

Arduino Cloud یک سرویس ابری است که به کاربران این امکان را می‌دهد، دستگاه‌های آردوینو را از راه دور کنترل و داده‌های پروژه‌های اینترنت اشیا (IoT) خود را مدیریت کنند. این سرویس به ‌صورت رایگان در دسترس است، اما برای دسترسی به قابلیت‌های پیشرفته‌تر مثل به‌ روز رسانی‌های بی‌سیم (OTA) و امکانات بیشتر، می‌توانید با پرداخت ماهانه از خدمات بیشتری بهره‌مند شوید.

یکی از ویژگی‌های جالب نسخه پولی، به‌روزرسانی‌های OTA است. این قابلیت به شما اجازه می‌دهد بدون نیاز به اتصال فیزیکی دستگاه به کامپیوتر، فریمور دستگاه را از طریق اینترنت به‌ روزرسانی کنید. این ویژگی مخصوصاً در پروژه‌هایی که دستگاه‌های آردوینو در مکان‌های دور قرار دارند، بسیار کاربردی است.