ساخت چراغ‌ اتوماتیک در این پروژه هدف ماست، ما ساخت چراغ‌ اتوماتیک را با استفاده از Arduino و PIR خواهیم ساخت، که در آن چراغ‌های اتاق به طور خودکار با تشخیص حضور یک انسان روشن و خاموش می‌شوند. ​

ساخت چراغ هوشمند

ساخت چراغ هوشمند

چنین چراغ‌های خودکاری را می توان در گاراژها، پله‌ها، حمام‌ها، و غیره اجرا کرد که در آن ما به نور مداوم نیاز نداریم اما فقط وقتی که ما حضور داریم باید روشن شوند. ​

هم چنین به کمک سیستم کنترل خودکار نور اتاق، شما نباید نگران برق باشید چون وقتی که هیچ فردی وجود ندارد، چراغ‌ها به طور خودکار خاموش می‌شوند.

سیستم چراغ‌های اتاق خودکار با استفاده از Arduino یک پروژه بسیار مفید است چون شما نباید نگران روشن و خاموش‌کردن سوییچ‌ها هر بار که می‌خواهید چراغ‌ها را روشن کنید، باشید. اجزای اصلی پروژه ساخت چراغ‌ اتوماتیک اتاق عبارتند از Arduino، PIR و ماژول رله. ​

از میان این سه جز، سنسور PIR مهم است چون وسیله اصلی است که به تشخیص حرکت انسان کمک می‌کند. ​

در واقع، پروژه چراغ‌های اتاق خودکار را می توان به عنوان یکی از کاربردهای اصلی سنسور PIR در نظر گرفت. یک مفهوم مشابه در حال حاضر در فلاشتانک اتوماتیک توالت، خشک‌کن‌های دستی و غیره اجرا می‌شود. ​

شکل مدار ساخت چراغ‌ اتوماتیک اتاق با استفاده از آردینو

PIR

پروژه چراغ هوشمند

تصویر بالا نمودار مدار پروژه اجرا شده با استفاده از Arduino UNO، PIR و یک ماژول رله را نشان می‌دهد. ​

اگر رله ندارید، می‌توانید خودتان با استفاده از سخت‌افزارهای بسیار ساده آن را بسازید.

اینترنت اشیا چرغ هوشمند

اینترنت اشیا چرغ هوشمند

احتیاط: پروژه شامل اتصال با برق V ۲۳۰ (‏یا ۱۱۰ V ) بسته به محل زندگی شما است.

اگر با اتصالات ناآشنا هستید، من به شدت توصیه می‌کنم این آزمایش زیر نظر بزرگسالان (‏یا نظارت متخصص)‏ باشد.

​​​​​​

قطعات مورد نیاز برای چراغ‌های اتوماتیک اتاق با استفاده از آردینو

آردینو UNO

سنسور PIR

ماژول رله

LED

مقاومت ۱۰۰ اهم (‏۱ / ۴ وات)‏

اتصالات بردبورد

منبع تغذیه

اگر ماژول رله ندارید، از مولفه‌های زیر استفاده کنید:

۵ V رله

ترانزیستور 2N222 / NPN

‏ دیود 1N4007PN

 مقاومت ۱ Kاهم (‏۴ / ۱ وات)

معرفی اجزا

​​​​​​سنسور PIR

امروزه در سیستم‌های اعلام سرقت به طور گسترده از سنسورهای حرکتی که در بازار با نام رادار یا چشمی از آن‌ها نام برده می‌شود کاربرد دارد. این سنسورها امروزه با تنوع وسیعی و کیفیت گوناگون در بازار یافت می‌شوند. امروزه اینترنت اشیا به شکل گسترده با استفاده از انواع سنسورها سعی در رحت کرد زندگی برای ما دارد. در آینده خواهیم دید که چگونه از این سنسورها در رباتیک برای ساخت ربات ها استفاده میشود.

هر جسمی که دمای آن بالاتر از صفر مطلق یعنی ۲۷۳ درجه زیر صفر باشد از خودش انرژی از جنس امواج نوری ساطع می‌کند. میزان این انرژی که از جسم ساطع می‌شود وابسته است به:

  • اختلاف دمای سطح جسم با دمای محیط
  • میزان دمای خود جسم
  • میزان انعکاس نور از جسم
  • ابعاد فیزیکی جسم
  • میزان تولید انرژی داخلی (فعالیت و متابولیسم) و طول موج این نور وابسته به دمای جسم می‌باشد.

بخش زیادی از این انرژی که از جسمی تابش می‌کند از نوع مادون قرمز می‌باشد که مربوط به بخش نامریی طیف امواج الکترومغناطیس می‌باشد. در یک دفتر اداری معمولی سطح تمام اجسام، دیوارها، کف، چراغ‌ها و غیره نور مادون قرمز از خود انتشار می‌دهند از آنجا که دمای سطح اجسام اطراف با دمای محیط به هم نزدیک می‌باشد هر دو تقریباً در یک طول موج انتشار دارند.

هنگامی که کسی در اتاق حضور ندارد و یا فردی در آن حرکت نمی‌کند الگوی انتشار این انرژی از جهت قدرت و جهت ثابت است. حال اگر فردی به اتاق وارد شود این الگو به دو شکل به هم می‌ریزد. بدن فرد بین انعکاس و انتشار امواج توسط محیط مانع ایجاد می‌کند. بدن فرد انرژی مادون قرمز خود را می‌تابد که باعث افزایش میزان این انرژی در اتاق می‌شود.

در صورتی که او حرکت کند به میزان قابل توجهی روی برخی از اجسام سایه ایجاد می‌کند و روی برخی دیگر از اجسام اثر تقویت کننده دارد. همچنین در منطقه‌ای که انرژی مادون قرمز افزایش یافته است دما نیز بالاتر می‌رود سنسورهای مادون قرمز تغییراتی که به واسطه حضور فرد در میزان انرژی در محیط ایجاد می‌شود را تشخیص می‌دهند. و شامل بخش‌های زیر می‌باشند.

یک سنسور که نسبت به نور مادون قرمز دریافتی عکس‌العمل‌ نشان می‌دهد و آن را به میکرو ولت تبدیل می‌کند. یک لنز که اطمینان می‌دهد نور مادون قرمز از مناطق مجزایی که از هم فاصله دارند و از بین آن‌ها نوری دریافت نمی‌شود گرفته می‌شود.

یک مدار الکترونیکی که تغییرات ولتاژ ناشی از انرژی مادون قرمز که به دلیل حرکت جسم در مقابل زون‌ها می‌باشد را در یک زمان معین اندازه می‌گیرد و نسبت به آن عکس‌العمل نشان می‌دهد.

سنسور مادون قرمز فقط به دمای ناشی از بدن انسان یا حیوان خونگرم که در محدوده ۸-۱۴mm است عکس‌العمل نشان می‌دهد و طول موج‌های دیگر انرژی مادون قرمز مربوط به چراغ‌ها، نور خورشید، تجهیزات گرم کننده و غیره را به منظور کاهش نویز جهت تشخیص حضور یک فرد در محدوده خود فیلتر می‌کند.

سنسور اصلی یک PIR، یک قطعه فوق‌العاده حساس نسبت به نور مادون قرمز است که داخل یک کپسول کاملاً بسته قرار گرفته است. هر نور مادون قرمزی که به سطح سنسور بتابد در مشخصات الکتریکی سنسور تغییر ایجاد می‌کند. این تغییر توسط یک مدار الکترونیکی آشکار گردیده، تقویت شده و می‌تواند منجر به بروز یک آلارم در خروجی PIR شود.

ماژول رله

​​​​​​​​ماژول رله یک جز بسیار مفید است چون به آردینو، رزبری یا دیگر میکروکنترلرها اجازه کنترل جریان را می‌دهد. ما در این پروژه از ماژول رله ۲ کاناله استفاده کردیم اما تنها از یک رله در آن استفاده کردیم. ماژول رله مورد استفاده در این پروژه در زیر نشان‌داده شده‌است. ​

رله

رله

به منظور کنترل یک رله تکی بر روی بورد، باید از سه پین ماژول رله استفاده کنیم: VCC، GND و IN۱. ​

نکته: ماژول رله مورد استفاده در این پروژه در حالت خاموش اکتیو است یعنی زمانی که پین ورودی ۱ به صورت روشن است، رله خاموش است و هنگامی که خاموش باشد رله فعال می‌شود.

​​​​​​​خروجی داده‌های سنسور PIR به پین دیجیتال 8 آردینو متصل است. ​

پین ورودی 1 ماژول رله به پین ۹ آردینو متصل است. یک لامپ از طریق رله به منبع تغذیه وصل می‌شود. یک ترمینال لامپ به یک سیم منبع تغذیه وصل است. پایانه دیگر لامپ به سطح تماس NO (‏معمولا باز)‏ماژول رله متصل می‌شود. ​

ارتباط COM (‏مشترک)‏رله به سیم دیگر منبع تغذیه اصلی متصل است. هنگام ارتباط دادن این بخش از پروژه مراقب باشید. ​

کارکرد پروژه

​​​​​​​​چراغ‌های اتوماتیک با استفاده از Arduino و PIR یک پروژه ساده است، که در آن چراغ‌های اتاق به طور خودکار با تشخیص حرکت انسان روشن می‌شوند و تا زمانی که فرد خارج نشده و یا هیچ حرکتی وجود ندارد روشن می‌مانند. ​

کار این پروژه بسیار ساده است و در اینجا توضیح داده می‌شود.

​​​​​​​​در ابتدا، وقتی هیچ حرکتی وجود ندارد، سنسور PIR هیچ فردی را تشخیص نمی‌دهد و پین خروجی آن خاموش می‌ماند. وقتی فرد وارد اتاق می‌شود، تغییر اشعه مادون‌قرمز در اتاق توسط سنسور PIR شناسایی می‌شود. ​

در نتیجه، خروجی سنسور PIR زیاد می‌شود. از آنجا که پین خروجی سنسور PIR به پین دیجیتال ۸ آردینو متصل است، هر زمان که روشن شود، آردینو رله را با ایجاد جریان پایین فعال خواهد کرد. ​

این کار نور را روشن می‌کند. نور تا زمانی که حرکت در مقابل سنسور وجود دارد روشن باقی می‌ماند. ​

اگر شخص یک چرت بزند یا اتاق را ترک کند، تشعشع PIR ثابت خواهد شد (‏هیچ تغییری نخواهد بود)‏و در نتیجه، داده‌های خروجی از سنسور PIR کم خواهند شد. این به نوبه خود، آردینو را وادار خواهد کرد تا رله را خاموش کند و نور اتاق خاموش خواهد شد. ​

کد پروژه