3 مشاريع ESP32 يمكنك تنفيذها في عطلة نهاية الأسبوع: من أجهزة الاتصال اللاسلكي إلى أحواض السمك الافتراضية

أبرز النقاط

• يمكنك بناء أجهزة واكي توكي تعمل بتقنية ESP-NOW بتكلفة لا تتجاوز 30 دولاراً للجهاز الواحد
• نظام HEARD يوفر حلاً مفتوح المصدر لتتبع مجموعات المتنزهين في المناطق النائية
• شريحة ESP32 أصبحت العمود الفقري لمشاريع إنترنت الأشياء بفضل سعرها المنخفض وقدراتها العالية

تُعدّ شريحة ESP32 من أكثر المتحكمات الدقيقة شعبيةً بين المطورين والهواة على حدٍّ سواء، إذ تجمع بين السعر المنخفض الذي لا يتجاوز 10 دولارات والقدرات العالية التي تشمل Wi-Fi وBluetooth ومعالجاً ثنائي النواة بسرعة 240 ميغاهرتز. في هذا المقال، نستعرض ثلاثة مشاريع ESP32 يمكنك تنفيذها في عطلة نهاية الأسبوع، تتراوح بين أجهزة الاتصال اللاسلكي ونظام أمان للمتنزهين وحتى حوض سمك افتراضي ممتع.

كيف تبني أجهزة واكي توكي باستخدام ESP32؟

المشروع الأول يستغل بروتوكول ESP-NOW، وهو بروتوكول اتصال شبكي طوّرته Espressif خصيصاً لأجهزة ESP32. يعمل هذا البروتوكول على نطاق 2.4 غيغاهرتز ويتيح الاتصال المباشر بين متحكمَين دون الحاجة إلى نقطة وصول مركزية أو اتصال بالإنترنت.

يعتمد هذا المشروع على لوحة XIAO ESP32-S3 Sense من Seeed Studio، وهي متحكم دقيق بسعر 14 دولاراً يتضمن ميكروفوناً رقمياً مدمجاً — وهو العنصر الحيوي لمشروع كهذا. تشمل المكونات الأخرى مُضخّم MAX98357A I2S لتشغيل السماعة، وسماعة دائرية بقطر 23 ملم، وزر ضغط، ومفتاح انزلاقي، وهوائي 2 غيغاهرتز يوفر كسباً بمقدار 3 ديسيبل.

• تحتاج إلى نسختين من كل مكون لبناء زوج من أجهزة الواكي توكي
• يُبنى المشروع على بيئة Arduino IDE ويتطلب تحميل نفس البرنامج الثابت على كلتا اللوحتين
• تكتشف اللوحتان عناوين MAC الخاصة بهما تلقائياً عند التشغيل
• يُغذّى النظام ببطارية 18650
• يُثبّت الجهاز داخل هيكل مطبوع بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد

ما هو نظام HEARD لتتبع مجموعات المتنزهين؟

المشروع الثاني يحمل اسم HEARD، وهو اختصار لـ Hiking Emergency Assistance and Rescue Device أي جهاز المساعدة والإنقاذ في حالات الطوارئ أثناء التنزه. يعمل بمبدأ مشابه لمشروع الواكي توكي، لكنه يهدف إلى تمكين الاتصال بعيد المدى بين مجموعة من الأشخاص دون الاعتماد على شبكات الهاتف المحمول التي غالباً ما تكون غائبة في المناطق النائية.

طوّر هذا المشروع Lucio Baiocchi، طالب علوم حاسوب استخدمه في أطروحته الجامعية، ثم أتاحه لاحقاً كمشروع مفتوح المصدر. يشمل النظام ثلاث وحدات تعمل بشريحة ESP32:

• HEARD Core: جهاز قائد المجموعة، يتولى إنشاء المسار والمراقبة الشاملة
• HEARD Node: جهاز مصمم ليحمله البالغون الآخرون في المجموعة لتتبع مواقعهم
• HEARD Pico: جهاز مبسّط مخصص لحالات الطوارئ فقط، مناسب للأطفال

يستخدم النظام لوحة ESP32 مع راديو LoRa mesh للاتصال بعيد المدى، ووحدة GPS لتحديد الموقع، وشاشة E-Ink صغيرة بقياس 2.9 بوصة. يبث جهاز القائد طلبات تحديد الموقع، فتستجيب الأجهزة الفرعية. وعندما يخرج أي جهاز عن نطاق التغطية، يُطلق النظام تنبيهاً فورياً. يتوفر مخطط لوحة التجارب للمشروع على الإنترنت.

حوض سمك افتراضي على شاشة Cheap Yellow Display

المشروع الثالث يثبت أن المشاريع المثيرة للإعجاب يمكن أن تكون ممتعة أيضاً. يستخدم ما يُعرف في مجتمع الصانعين بـ Cheap Yellow Display أو CYD اختصاراً، وهي شاشات ملونة منخفضة التكلفة متوافقة مع ESP32. يُنشئ هذا المشروع حوض سمك محاكى يعرض حركة الأسماك بشكل واقعي على الشاشة.

تُعدّ هذه الشاشات خياراً ممتازاً للمبتدئين الراغبين في استكشاف عالم الرسوميات على المتحكمات الدقيقة، إذ تجمع بين السهولة والتكلفة المنخفضة والنتائج البصرية الجذابة.

لماذا أصبحت ESP32 الخيار الأول لمشاريع إنترنت الأشياء؟

طوّرت شركة Espressif Systems الصينية شريحة ESP32 في عام 2016 كخليفة لشريحة ESP8266 التي حققت نجاحاً واسعاً. تتميز الشريحة بدمج Wi-Fi وBluetooth ومعالج ثنائي النواة ومجموعة واسعة من منافذ GPIO، مما جعلها الخيار المفضل لبناء أجهزة المنزل الذكي والمستشعرات ومشاريع إنترنت الأشياء.

وفقاً لـ Teo Swee Ann، الرئيس التنفيذي لشركة Espressif Systems، فإن الهدف من تصميم ESP32 كان إتاحة تطوير إنترنت الأشياء للجميع، إذ أن توفير شريحة قوية بسعر أقل من فنجان قهوة يُطلق العنان للابتكار في كل مكان.

ما المكونات التي تحتاجها للبدء؟

للبدء في أي من هذه المشاريع، ستحتاج إلى بعض المكونات الأساسية. لوحة XIAO ESP32-S3 Sense من Seeed Studio بسعر 14 دولاراً تُعدّ خياراً ممتازاً لمشروع الواكي توكي بفضل الميكروفون المدمج. أما لوحة XIAO ESP32-C3 بسعر 5 دولارات فتناسب مشاريع المنزل الذكي البسيطة بفضل وضع النوم العميق الموفر للطاقة. وللمشاريع التي تتطلب دعم Matter وZigbee وThread، توفر لوحة XIAO ESP32-C6 بسعر 5 دولارات هذه الإمكانات مع دعم Wi-Fi 6.

الأسئلة الشائعة

ما المسافة التي يمكن أن تغطيها أجهزة الواكي توكي المبنية على ESP32؟

تعتمد المسافة على بروتوكول الاتصال المستخدم. بروتوكول ESP-NOW يعمل على نطاق 2.4 غيغاهرتز ويغطي عادةً مسافات تصل إلى 200-500 متر في الأماكن المفتوحة. أما نظام HEARD الذي يستخدم LoRa فيمكنه تغطية مسافات تصل إلى عدة كيلومترات.

هل أحتاج إلى خبرة برمجية لتنفيذ هذه المشاريع؟

نعم، تحتاج إلى معرفة أساسية ببيئة Arduino IDE وبعض مفاهيم البرمجة. لكن معظم هذه المشاريع توفر الكود جاهزاً للتحميل، مما يُسهّل على المبتدئين البدء.

أين يمكنني شراء مكونات ESP32 في منطقة الخليج؟

يمكنك الشراء من متاجر إلكترونية مثل Seeed Studio وAmazon مع الشحن الدولي. كما توجد متاجر محلية متخصصة في الإلكترونيات في دبي والرياض توفر بعض هذه المكونات.

ما الفرق بين ESP32 وArduino؟

Arduino منصة تطوير تشمل لوحات ومتحكمات متنوعة، بينما ESP32 شريحة محددة من Espressif. الفرق الأبرز أن ESP32 يتضمن Wi-Fi وBluetooth مدمجَين وذاكرة SRAM تبلغ 520 كيلوبايت مقارنةً بـ 2 كيلوبايت فقط في Arduino Uno، مع سعر مماثل أو أقل.