عناصر المقال
هل رغبت يوماً في تصميم برنامج يمكنه صُنع القهوة الصباحية من أجلك؟ إذا كان جوابك بنعم فأنت مهتم في تطوير أدوات التحكّم متناهية الصغر، وفي حالتنا هذه يعتبر اردوينو من أفضل الحلول.
أدوات التحكم متناهية الصغر أو Microcontrollers معروف عنها أنهّا صعبة البرمجة، وهنا يأتي دور اردوينو الذي يخلق طريقة وصول سهلة لمطوري البرمجيات لدخول عالم برمجة أدوات التحكم متناهية الصغر.
اردوينو Arduino هو واجهة تحكم مبنية حول معالج Atmel ATmega، مقترنة بلغة وبيئة برمجة لإنشاء المنطق على الشريحة.
البرامج والأجهزة
اردوينو مفتوح المصدر في كلاً من متطلبات البرامج والأجهزة خاصته، لذا يمكن لهواة البرمجة تجميع وحدات اردوينو بسيطة بدون مساعدة خارجية وبدون شراء أي أدوات معقدة، لكن يمكن أيضاً شراء هذه الوحدات الأخرى المعقدة التي تم تجميعها مُسبقاً بواسطة محترفين لتؤدي وظائف محددة، وتباع بأسعار في المتناول.
تأتي الوحدات والأجهزة في أكثر من صورة، من جهاز صغير قابل للارتداء إلى لوحة كبيرة تقوم بعديد من الوظائف ويوجد بها الكثير من الوحدات.
الوضع الأساسي للاتصال يكون من خلال USB، لكن يوجد أيضاً تقنيات اتصال أخرى مثل البلوتوث، وبعض صور إتصال الإيثرنت.
برنامج اردوينو مجاني ومفتوح المصدر، ومنصة البرمجة الخاصة به مبنية على لغة Wiring الشهيرة، كما أنّ المحرك مبني على المعالجة، وعلى عكس العديد من الميكروكنترولر فإنّ اردوينو يدعم العمل على أكثر من نظام مثل ويندوز، ولينكس، وماك OS X.
التطبيقات
يتيح اردوينو للمستخدمين مساراً بسيطاً لإنشاء كائنات تفاعلية يمكنها أخذ مدخلات من المحولات وأجهزة الاستشعار والتحكم في المخرجات المادية مثل الأضواء أو المحركات.
ونظراً لأن اللغة تعتمد على أطر جيدة الاستخدام، يمكن أن يتفاعل اردوينو مع برامج أخرى على الكمبيوتر مثل الفلاش، أو حتى واجهات برمجة التطبيقات مثل تويتر وفيسبوك.
المشاريع
عززت المنصة بالفعل مجموعة من المطورين الذين يتشاركون في الكثير من الأعمال مفتوحة المصدر، واستخدمها المتحمسين للفكرة لإنشاء مجموعة واسعة من المشاريع المبتكرة، مثل أجهزة التحكم في درجة الحرارة، أو أجهزة مراقبة الأطفال التي ترسل تنبيهات الرسائل القصيرة، أو مسدس لعبة يُطلق كلما تم استخدام هاشتاج معين على تويتر.
وهناك حتى صفحة كاملة من مشاريع اردوينو المخصصة للتحكم في أجهزة القهوة المنزلية.
بعض مشاريع اردوينو للمبتدئين
إذا كنت تسعى للدخول إلى هذا العالم التطويري والنظر في إمكانيات هذه التكنولوجيا، وضعنا لك مجموعة من المشروعات المناسبة لمستوى المبتدئين في البرمجة والمعرفة الفنية.
سوف تعطيك هذه المشاريع بعض الفهم لإمكانات هذه المنصة متعددة الاستخدامات، وربما تعطيك أيضاً بعض الإلهام للتعمق في عالم تكنولوجيا الأجهزة.
التحكّم في درجات الحرارة
أحد المميزات الرائعة في اردوينو وجود مجتمع من المصممين والمتحمسين للمنصة، الذين يصممون بعض الأجزاء التي يمكن ربطها معاً عبر منصة اردوينو.
من هذه الأجزاء adfruit وهو عبارة عن مستشعر للحرارة مزود بشاشة من نوع LCD، باستخدام هذا المستشعر يمكن تصميم نموذج للتحكم في درجات الحرارة في المنزل من خلال الاتصال بالكمبيوتر.
يمكن لمستشعر درجات الحرارة المتصل هذا أن يجلب المعلومات من أداة للتقويم مثل تقويم جوجل لجدولة إعدادات درجة الحرارة الخاصة بالمنزل، للتأكد من فصل الأجهزة الحرارية عندما لا يكون هناك أحد بالمنزل، وبالتالي حفظ بعض الطاقة.
اقرأ أيضًا> اردوينو: بعض مشاريع التحكم في درجة الحرارة
يمكن أيضاً ربط هذه الخدمة مع خدمات الطقس لرفع درجات الحرارة أو خفضها حسب الطقس اليومي، وبمرور الوقت يمكنك تحسين مميزات وحدة اردوينو الخاصة بك لتحصل على المزيد من الفوائد.
الأتمتة المنزلية
أنظمة الأتمتة المنزلية باهظة الثمن بالنسبة للكثير من الناس، لكن باستخدام اردوينو يمكن للأفراد العاديين بناء وحدة أتمتة منزلية بتكلفة منخفضة للغاية.
مع مستشعر الأشعة تحت الحمراء، يمكن برمجة اردوينو لاستقبال الإشارات من جهاز تحكم عن بعد (جهاز تحكم VCR مثلاً) وباستخدام وحدة X10 منخفضة التكلفة يمكن إرسال الإشارات بأمان عبر خطوط طاقة التيار المتردد للتحكم في مجموعة كبيرة من الأجهزة المنزلية والإضاءة بلمسة زر واحدة.
قفل رقمي
يسمح لك اردوينو أيضاً باستنساخ وظيفة القفل الرقمي الموجود في الخزائن الحديثة، أو في تلك المنتشرة في العديد من الغرف الفندقية.
مع لوحة مفاتيح رقمية لقبول المدخلات ومُشغّل ميكانيكي للتحكم في آلية القفل، يمكنك وضع قفل رقمي على أي مكان في المنزل.
وليس بالضرورة أن يكون هذا القفل مُخصص لأحد الأبواب، بل يمكن حتى أن يُضاف كوسيلة حماية إضافية على الكمبيوتر، أو الأجهزة المنزلية، أو أي عنصر موجود بالمنزل تقريباً.
ومع طبقة حماية في شبكة الواي فاي يمكن استخدام الموبايل كلوحة إدخال رقمية، وبالتالي يمكنك فتح أو قفل الأبواب بأمان باستخدام الموبايل فقط.
التحكّم في الأجهزة بالموبايل
بالإضافة إلى استخدام موبايلك في فتح الأشياء، تسمح لك هذه المنصة أيضاً بمزيد من التحكم في العالم المادي باستخدام الموبايل فقط.
على كلاً من اندرويد وiOS هناك عدد كبير من الواجهات التي تسمح لك بالتحكّم الدقيق في arduino من الموبايل، لكن مؤخراً حدث تطوّر كبير عبر واجهة جديدة تم تطويرها بين Twilio واردوينو.
باستخدام Twilio يمكن للمستخدمين الآن استخدام الرسائل القصيرة لإعطاء الأوامر أو استقبال تحديثات الحالة من الأجهزة المتصلة، وحتى الهواتف المنزلية يمكن استخدامها كواجهة عبر نظام الطنين.
تخيل إرسال رسالة قصيرة إلى منزلك لإيقاف المكيف عن العمل إذا خرجت من المنزل مسرعاً ولم تتذكر إيقافه، هذا ليس ممكن فقط بل أيضاً سهل جداً باستخدام هذه الواجهات.
مستشعر حركة الإنترنت
اردوينو يعمل بشكل جيد مع خدمات الإنترنت أيضاً، فباستخدام مستشعر الأشعة تحت الحمراء على باب المنزل وربطه مع واجهة تويتر البرمجية، يُمكن للنموذج أن يُرسل رسالة خاصة إلى المستخدم على تويتر يُنبهه بوجود زائر أمام باب المنزل.
طباعة ثلاثية الأبعاد
طبقاً لتقرير من موقع makeuseof، يُمكنك استخدام arduino أيضاً في إنشاء طابعة ثلاثية الأبعاد بنفسك، وبتكلفة لا تتخطى الألف دولار أمريكي فقط، وذلك باستخدام بعض لوحات اردوينو للتحكم في وظائف مثل إخراج البلاستيك المنصهر من رأس الطابعة.
تويتر في المخبز!
أعتقد أنّ هذا واحد من أكثر الاستخدامات الفريدة من نوعها، حيث قام أحد المخابز بتطوير وحدة اردوينو يمكن استخدامها في التغريد عند الانتهاء من خبز المخبوزات على حسب نوعها.
بعد خروج المخبوزات من الفرن، يقوم العامل بتحديد نوع المخبوزات التي تم الانتهاء منها، ثم الضغط على زر ليبدأ التغريد برسالة مُجهزة مسبقاً.
مميزات اردوينو
تتمتع منصة اردوينو بالكثير من المميزات الرائعة، مثل كونها مفتوحة المصدر ولا تمتلك حقوقها شركة تجارية بعينها، ما يجعل التطوير عليها بعيد عن انتهاكات براءات الاختراع أو حقوق الملكية.
كما أن أي فرد يرغب في البدء بالتطوير باستخدام اردوينو سيجد الدعم من المجتمع الكبير وراء هذه المنصة، كما أنّ التكلفة المنخفضة التي تتكلفها المشاريع على اردوينو تجعلها مناسبة كحل موازي للمنتجات والأجهزة مرتفعة التكلفة.
مفتوح المصدر
نعم اردوينو هي علامة تجارية، لكن غالبية الأجهزة والبرمجيات التي أنتجتها مفتوحة المصدر، كما أن المخططات موجودة على الإنترنت إذا لم تكن ترغب في شراء وحدات جاهزة للعمل، فأنت من يملك الخيار: إمّا أن تشتري المكونات أو تصنعها بنفسك.
الاتصال
يمكن للوحة الاردوينو أن تعمل بشكل مستقل (مثلما هو الحال في روبوت) أو متصلة مع جهاز آخر مثل الكمبيوتر (في كاميرات المراقبة مثلاً) أو حتى بالاتصال مع لوحة اردوينو أخرى أو لوحات من شركات أخرى.
كل شيء يمكن أن يتصل ببعضه البعض في اردوينو والحد الوحيد هو خيالك الإبداعي ورغبتك في بذل الوقت والمجهود لتعلم شيء جديد، وبدون شك توفّر المكونات.
المجتمع
هناك الآلاف من الأشخاص والمؤسسات المهتمين بالتطوير باستخدام منصة الاردوينو، لذا ستجد دوماً المساعدة عندما تحتاجها، فيمكنك مثلاً الاطلاع على مشروعات الآخرين لاستلهام الأفكار منهم وتعلّم كيفية عمل المشاريع.
التكلفة
تتكلف لوحة Uno الرسمية الكاملة 25 دولار أمريكي، ويوجد نسخ غير رسمية على بعض المواقع الصينية بتكلفة تصل 4 دولار فقط، مما يجعل البدء في التطوير باستخدام هذه المنصة سهل وقابل للتحقق بأقل تكلفة ممكنة.
أمّا لغة البرمجة التي تُعطي الأوامر من خلالها فهي بسيطة للغاية، وخاصةً لهؤلاء الذين قاموا بالتطوير بلغة جافا أو اللغات المماثلة، وهي مبنية بالأساس على المعالجة.
