النموذج الأولي باستخدام الأردوينو - كتاب إنترنت الأشياء - الصف 11 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

📚 النموذج الأولي باستخدام الأردوينو

المفاهيم الأساسية

النموذج الأولي باستخدام الأردوينو: نموذج لحاوية نفايات ذكية يستخدم متحكم أردوينو لمراقبة حالة الحاوية وجمع بيانات الأحداث المختلفة وإرسالها عبر بروتوكول Firmata.

خريطة المفاهيم

```markmap

7. الرسائل في إنترنت الأشياء

تمارين تطبيقية (صفحة 272)

صنّف درجات جودة الخدمة الثلاث لبروتوكول (MQTT)

أنشئ مخططاً لمثال على ثلاثة أجهزة تتصل بواسطة بروتوكول (MQTT)

#### أحدها كناشر

#### الأجهزة الأخرى كمشتركين

##### (يوجد رسم بياني فارغ مخصص لهذا الغرض)

تصميم وبرمجة جهاز ذكي (صفحة 273)

مشروع: إدارة النفايات الذكية

#### المشكلة: اكتظاظ سكاني يؤدي لتراكم النفايات

#### الحل: استخدام حاويات نفايات ذكية

##### ترسل تنبيه عند الامتلاء

##### تحلل البيانات لتحسين العملية

#### التنفيذ: نموذج أولي لحاوية ذكية

##### يحسب متوسط مرات الاستخدام للوصول للسعة الكاملة

##### يرسل رسالة إلى وسيط (MQTT) عند كل استخدام

##### يرسل رسالة عند الامتلاء إلى متحكم النظام

#### التقنيات المستخدمة

##### متحكم أردوينو (Arduino)

##### برمجة باستخدام بروتوكول Firmata ولغة بايثون

##### منصة MQTT (مثل EMQX) لتوزيع الرسائل

مكونات وأدوات المشروع (صفحة 274)

الترانزستور الضوئي (Phototransistor)

#### الوظيفة: كشف الضوء وتحويله لإشارات كهربائية

#### الرمز التخطيطي: رمز ترانزستور مع سهمين باتجاه القاعدة

#### المظهر الفعلي: جسم بلاستيكي صغير بثلاثة أطراف ونافذة شفافة

مستشعر الإمالة (Tilt Sensor)

#### الوظيفة: قياس درجة الميل بالنسبة للجاذبية

#### الرمز التخطيطي: دائرة تحتوي على دوائر صغيرة تمثل آلية الكرة أو الزئبق

#### المظهر الفعلي: مكون مستطيل أسود بثلاثة أطراف

النموذج الأولي باستخدام الأردوينو (صفحة 275)

آلية عمل النموذج

#### مستشعر الإمالة: يسجل حدث الفتح/الإمالة في كل مرة.

#### الترانزستور الضوئي: يعمل كمستشعر عند الوصول إلى حد معين (يعني أن الحاوية مليئة).

المكونات المطلوبة

#### لوحة أردوينو أونو R3

#### لوحة توصيل الدوائر الصغيرة (Breadboard)

#### ترانزستور ضوئي

#### مستشعر إمالة

#### مقاومتان (1 كيلو أوم)

```

نقاط مهمة

• وظيفة مستشعر الإمالة في النموذج هي تسجيل حدث فتح غطاء الحاوية (محاكاة الحركة).
• وظيفة الترانزستور الضوئي هي الاستشعار عند امتلاء الحاوية (الوصول إلى حد معين).
• المكونات الإلكترونية الأساسية للنموذج هي: أردوينو أونو، لوحة توصيل، ترانزستور ضوئي، مستشعر إمالة، ومقاومتان.

سيرًا جهاز تحكم الأردوينو الدقيق حالة الحاوية، ويجمع بيانات الأحداث المختلفة ويرسلها من خلال بروتوكول (Firmata). سيستخدم مستشعر الإمالة لتسجيل الإحداثية في كل مرة، ومحاكاة حركة غطاء الحاوية، وسيعمل الترانزستور الضوئي كمستشعر عند الوصول إلى حد معين مما يعني أن الحاوية مليئة بالنفايات.

• لوحة أردوينو أونو R3 (Arduino Uno R3) • لوحة توصيل الدوائر الصغيرة (Breadboard Small). • ترانزستور ضوئي (Phototransistor). • مستشعر إمالة (Tilt Sensor). • مقاومتان 1 كيلو أوم (Two resistors 1kΩ).

مقاومتان

مستشعر إمالة

ترانزستور ضوئي

أردوينو أونو R3

وزارة التعليم Ministry of Education 2025 - 1447

شكل 7.11: مكونات مشروع النفايات الذكية

لوحة توصيل الدوائر

--- SECTION: النموذج الأولي باستخدام الأردوينو --- سيرًا جهاز تحكم الأردوينو الدقيق حالة الحاوية، ويجمع بيانات الأحداث المختلفة ويرسلها من خلال بروتوكول (Firmata). سيستخدم مستشعر الإمالة لتسجيل الإحداثية في كل مرة، ومحاكاة حركة غطاء الحاوية، وسيعمل الترانزستور الضوئي كمستشعر عند الوصول إلى حد معين مما يعني أن الحاوية مليئة بالنفايات. --- SECTION: ستحتاج إلى المكونات الآتية: --- • لوحة أردوينو أونو R3 (Arduino Uno R3) • لوحة توصيل الدوائر الصغيرة (Breadboard Small). • ترانزستور ضوئي (Phototransistor). • مستشعر إمالة (Tilt Sensor). • مقاومتان 1 كيلو أوم (Two resistors 1kΩ). --- SECTION: المكونات المستخدمة في هذا المشروع: --- مقاومتان مستشعر إمالة ترانزستور ضوئي --- SECTION: لوحة توصيل الدوائر الصغيرة --- أردوينو أونو R3 وزارة التعليم Ministry of Education 2025 - 1447 شكل 7.11: مكونات مشروع النفايات الذكية لوحة توصيل الدوائر --- VISUAL CONTEXT --- **IMAGE**: Untitled Description: Image of two resistors with color bands. Context: Visual representation of the resistors used in the project. **IMAGE**: Untitled Description: Image of a tilt sensor, a small cylindrical component with a metal ball inside. Context: Visual representation of the tilt sensor used in the project. **IMAGE**: Untitled Description: Image of a phototransistor, a small electronic component with two leads and a translucent casing. Context: Visual representation of the phototransistor used in the project. **DIAGRAM**: Untitled Description: A standard breadboard with two sets of terminal strips (labeled a-e and f-j) and two power rails (marked with + and -). Each terminal strip has 5 connected holes. X-axis: Columns a-j Y-axis: Rows 1-30 Data: Shows the layout of connection points on a breadboard. Key Values: Each terminal strip has 5 connected holes., Power rails are continuous strips. Context: Illustrates the breadboard used for connecting electronic components. **IMAGE**: Untitled Description: Top view of an Arduino Uno R3 board. It features a microcontroller, various ports (USB, power), pins (digital, analog, power), buttons (reset, power), and labels. Data: Shows the physical layout and labeling of an Arduino Uno R3 board. Key Values: Labeled pins for digital and analog input/output., Includes essential power and control components. Context: Visual representation of the Arduino Uno R3 microcontroller board used in the project.