حساس الضوء BH1750

Light Sensor BH1750

المقالة باللغة الأنجليزية على موقع Instructables 

من التطبيقات الرائعة التي انتشرت كثيراً هي تقنية متتبع ضوء الشمس Solar System Tracker و الذي يستخدم لتعريض الخلايا الشمسية لأكبر كمية من ضوء الشمس الساقط لتوليد الطاقة .

أغلب المشاريع قائم على تحسس الضوء باستخدام المقاومات الضوئية LDR تستخدم لأستشعار كمية الضوء الساقطة عليها ,تعتبر هذه طريقة تماثلية سهلة و رخيصة لمثل هذه المشاريع لكنها ليست الأمثل .

يوجد هناك حساس رقمي ذو دقة عالية هو BH1750 يستطيع قراءة شدة الأضاءة بدقة تصل حتى 0.5lux و يتميز ب :

1)دقة قراءة عالية و مدى قراءة واسع "1-65535" lux .
2)التخلص من الضجيج الناتج عن الطيف الضوئي خصوصاً عند التردد 50-60 هيرتز .
3)يعمل على فولتيات حتى 1.8 فولت .
4)لا يتأثر بالأشارات القادمة من الأجهزة التي تصدر الأمواج تحت الحمراء .

5) استهلاك متدني للطاقة .
6)يستخدم بروتوكول رقمي I2C للتخاطب مع المتحكمات الدقيقة  MPU و الأصغرية MCU .

هذه بعض المميزات التي يتمتع بها هذا الحساس .


له استخدامات واسعة في الهواتف الخلوية , الشاشات لضبط شدة الأنارة اوتوماتيكيا , الألعاب التفاعلية , الكاميرات الرقمية , و غيرها .

ما ستحتاجه لتنفيذ هذه التجربة :

1) بطاقة أردوينو
2)حساس الضوء BH1750
3) اسلاك توصيل JUMPER

4) المبدل الغير عاكس CD4050 او 3 مقاومات 510 اوم

5) لوحة تعليمية Breadboard .

أفكار البرمجة :

يتم التخاطب مع هذا الحساس بواسطة البروتوكول I2C , و كل المعلومات التي ستحتاجها في البرمجة موجودة في النشرة الفنية

قمت بكتابة مكتبة خاصة لهذا الحساس سهلة الأستعمال .

يمكن تحميل المكتبة من موقع github.com , بعدها قم بفك ضغط المكتبة و وضعها ضمن مسار المكتبات في مجلد الأردوينو.

استعمال المكتبة ستجدونه ضمن الملف المرفق مع هذه المكتبة


التوصيل :

التوصيل يجب ان يكون مع مصدر 3.3 فولت و ليس 5 فولت

هناك أكثر من خيار لذلك :

1)يمكن التوصيل باستخدام cd4050 و هو Level Shift يحول الفولتية بين 5-3.3 فولت .

2) وضع مقاومة 510 اوم على التوالي .

3) الاصدارات الأحدث من الأردوينو هناك I/OREF و بتوصيل هذا المدخل مع 3.3 فولت تصبح مداخل الأردوينو تعطي 3.3 فولت و ليس 5 فولت "ميزة رائعة"

بعد تحميل المكتبة يمكنك فتح الأمثلة المرفقة معها .

كمثال بسيط , هذا البرنامج البسيط يوضح كيفية قراءة القيم من هذا الحساس و عرضها على شاشة السيريال Serial Monitor

مثال بسيط في التحكم بشدة أضاءة LED بعلاقة عكسية مع شدة اضاءة المكان .

و هذا مثال مع شاشة LCD 1602 لعرض شدة الإضاءة عليها 

توصيلة الشاشة كالأتي , و الحساس لا يختلف على توصيلته شيء .

و الفيديو التالي يوضح مبدأ عمل هذا البرنامج .

بطاقة الذاكرة SD Card

SD Card

بطاقة الذاكرة او ما يعرف باسم  Memory Card هو نوع من أنواع ذواكر  الفلاش و تستخدم لحفظ البيانات عليها , و تتميز بسعتها الكبيرة و انها لا تحتاج طاقة لتخزين البيانات عليها .

تتميز هذه الأنواع من الذواكر بأنواع متعددة , فهناك M2 و MMC و SD و SDHC و MicroSD و لها خصائص وسعات تخزينية قصوى مختلفة .

بكل الأحوال , سنتحدث عن كيفية ربط ذواكر ال SD مع الأردوينو , سواء كانت SDHC  او MicroSD .

هناك العديد من النماذج المختلفة من مصنعين مختلفين , فهناك من :

سباركفن SparkFun

ادافروت Adafruit 

و هناك أنواع أخرى مثل هذا , و هو الأكثر شيوعاً 

و هناك أغطية Shields تحتوي على مداخل للذواكر SD Card للأردوينو . يمكن استخدامها أيضاً .

أي نوع من الأغطية Shields التي تتوفر فيها SD Card يجب ان تراعي الأمور التالية :

أن تكون تحتوي على 3.3V converter logic لأن هذه الذواكر لا تعمل على 5 فولت مباشرة لأنها تنعطب بسهولة , يستخدم احياناً CD 4050 كمبدل رقمي بين 3.3 و 5 فولت .

سوف اشرح شرح متوافق مع كل هذه الأنواع و ما سيختلف فقط هو توافقية أحد هذه الأنواع ل 3.3 ام لا .

اذا كنت تستخدم غطاء Shield يوجد به 3.3V converter logic فتستطيع التوصيل مباشرة مع الأردوينو , اذا لم تكن تملك واحداً فستحتاج فقط اما ل CD4050  او سنحتاج مقاومات 510 اوم عدد 3 .

يعتمد الأتصال مع الذواكر SD Card مع الأردوينو على البروتوكول SPI الذي يسمح بانتقال سريع للبيانات بين الأردوينو و المعلومات المخزنة بالذاكرة . 

ستحتاج في هذه التجربة ل :

1) بطاقة أردوينو 
2)غطاء الذاكرة SD Card 
3) ذاكرة sd card اي سعة متوفرة لغاية 16Gb 
4) اسلاك توصيل 
5)مقاومات 510 اوم عدد 3
6) لوحة توصيل Bread board

التوصيل :

اذا كان الغطاء الذي تستخدمه يدعم 5 فولت مباشرة يمكنك الأستغناء عن المقاومات و التوصيل مباشرة مع الأردوينو .

SCLK>>>D13 "with resistor 510 ohm"

MISO>>>D12

MOSI>>>D11 "with resistor 510 ohm"

CS>>>>>D4   "with resistor 510 ohm"

VCC>>>>3.3V

Gnd>>>>Gnd

البرنامج  : يقوم بفتح الذاكرة و يقوم بطباعة جملة  في ملف سينشئه داخل الذاكرة , و ثم يقوم بفتح نفس الملف في مسار الذاكرة و يقرأ الجملة المطبوعة داخله .

لتحميل البرنامج

Download the code

و هذا الذي سيظهر على الشاشة بعد تحميل البرنامج .

التعامل مع هذه المكتبة سهل و يمكن مراجعة الأوامر الخاصة بالمكتبة على موقع أردوينو  SD Library

Force sensor حساس القوة

Force sensor

حساس القوة 

هناك مجموعة متنوعة من الحساسات يمكننا ربطه مع الأردوينو , و الأستفادة من خصائصها لدمجها في المشاريع المختلفة .

 سأتحدث عن حساس القوه FSR في هذه التدوينة .

 force sensor

هذا أحد الحساسات التماثلية Analoge و الذي يمكننا من معرفة مقدار الضغط المتولد على وحدة مساحة .

هذا الحساس يأتي بالنشرة الفنية   , و هو عبارة عن مقاومة متغيرة تتغير تبعاً لمقدار الضغط الناشئ عليها .

ستحتاج لتنفيذ هذه التجربة البسيطة :

1) بطاقة أردوينو 

2)حساس القوة FSR 406 او اي نوع متوفر 

3)اسلاك توصيل 

4) BreadBoard .
5)مقاومة "قيمة تكون بين 2.2كيلو- 10كيلو اوم "

الفكرة الرئيسية التي ترتكز عليها قراءة مثل هذه الحساسات هي تقنية تسمى مقسم الجهد Voltage Divider

ترتكز كالأتي : اذا كان لدينا مصدر جهد Vcc و كان لدينا مقاومتين R1, R2 فإن تم توصيل المقاومتين على التوالي فأن مقدار الفولتية على المقاومة R2 تعطى بالقانون :

و مقدار الفولتية على المقاومة R1 يساوي :

هذا القانون أهم قانون في الدوائر الكهربائية و الأكثر شيوعاً و في حالتنا هذه سنستخدمه لقراءة مقدار الفولتية على حساس القوة .

و هذا الجدول مهم جداً و يعرض العلاقة بين المقاومة و مقدار القوة المطبقة على هذا الحساس .

التوصيل : سيكون التوصيل كالآتي :

البرمجة :

كبرنامج بسيط سنقوم بقراءة التغير كقيمة فولتية على شاشة السيريال .

لتحميل البرنامج

Download the code

و هذا البرنامج يقيس المقاومة الناتجة ايضاً 

لتحميل البرنامج

Download the code

هذا الحساس و بالرغم من بساطته الا أن له تطبيقات كثيرة في مجال الألعاب , الأجهزة الموسيقية , المعدات الطبية , و غيرها الكثير .

مقياس التسارع accelerometer ADXL335

مقياس التسارع ADXL335

Accelerometer ADXL335

اليوم سأتحدث عن موضوع مقياس التسارع , مفهومه العام و استخداماته و ايضاً عن طريقة ربطه مع بطاقة الأردوينو و برمجته ايضاً .

في البداية ما هو مقياس التسارع accelerometer ؟

مقياس التسارع هو جهاز نستطيع من خلاله قياس التسارع اعتماداً على تغييره بفعل الجاذبية الأرضية , بالأعتماد على قانون نيوتن 

F=ma  

و هذه الخاصية تمكننا من معرفة المحاور الرئيسية و اي تغيير في الحركة قد يحدث و يغير من احداثيات هذه المحاور .

مقياس التسارع الذي سأتحدث عنه هو adxl335 الذي يستطيع استشتعار التغيير في المحاور الثلاثة 3axis  .

البنية الداخلية لهذا الحساس تظهر كما في الصورة 

اهم مواصفات ال adxl335  هي كما يلي :

فولتية التغذية :بين 1.8 - 3.6 فولت 

الحساسية : 300ملي فولت \g

0g فولتية المرجع :

 x&y axis  ما بين 1.35-1.65 فولت .

 z axis :  ما بين 1.2 - 1.8 فولت .

هذه اهم المعلومات التي نحتاجها لبرمجة و استخدام مقياس التسارع adxl335.

و لتتذكر امراً مهماً هو أننا في العادة نستخدم BreakOut عبارة عن لوحة مطبوعة و موضوع عليها القطع اللازمة مع هذا الحساس , في بعض الأنواع تدعم التوصيل مع 5 فولت , اما إذا لم تكن تدعم ال 5 فولت , فكل ما عليك هو توصيل مقاومة 500 اوم بين مداخل ال x,y,z لهذا الحساس و مداخل الأردوينو .

انا سأستخدم breakOut يدعم التوصيل مباشرة مع 5فولت دون الحاجة لاضافة أي مقاومات .

القطع التي سنحتاجها لاجراء هذه التجربة :

1) بطاقة اردوينو 

2) مقياس التسارع Accelerometer ADXL335

3) اسلاك توصيل SOLDERLESS Jumper

4)BreadBoard .

طريقة التوصيل :

قبل ان نبدا بالبرمجة نعود  لطرح سؤال مهم , كيف يمكننا تحديد المحاور و تغيرها بالنسبة للجاذبية ؟

النشرة الفنية تجاوب على هذا السؤال بشكل واضح , الصورة ادناه مأخوذة من النشرة الفنية .

و لمحور ال Zout

و الصورة الكاملة تتضح هنا .

حسناً في حال كان المقياس موازياً لسطح الأرض يعمل فقط محور الz axis فاما يعطي ان الوجه العلوي باتجاه الأرض -g او باتجاه الأعلى +g .

بالنسبة للمرجع Reference 0g و كيفية حسابه .

في الحالة العادية يكون الanalog reference  الخاص بالADC في الأردوينو هو 5 فولت و عليه تكون الحساسية SENSITIVITY الخاصة  بالADC  هو :

S=5/1023 = 4.887E-3 Volt/Reading.

يصبح حساب الzero g سهلاً و يكون :

0 g(x&y axis) = 1.5/4.887E-3 = 307 Typical

0 g(x&y axis) = 1.35/4.887E-3 = 276 min

0 g(x&y axis) = 1.5/4.887E-3 = 337 Max

و عليه تكون قراءة المدخل التشابهي للمحورين السيني و الصادي هو ما بين (276 و 337  )  .

و يمكنكم حساب القراءة لمحور الZ Axis كما هو مبين بالطريقة اعلاه  .

هذا الكود الخاص بهذا الحساس , يمكن رؤية النتائج على الSerial Monitor 

لتحميل البرنامج

Download the code

تطبيقات هذا الحساس :
يستخدم هذا الحساس بشكل رئيسي في
1) قياس الأهتزازات مثل اهتزاز المحركات - اهتزاز المنشئات المدنية و المباني -قياس الهزات الأرضية و شدتها 
2) في الأذرع الاليه لقياس مدى شدة انقباض الذراع الألي على الأجسام .
3) تستخدم في برامج اختبارات السلامة الخاصة بالتصادمات في السيارات .

تحياتي