پروژه کنترل یک رله با وای فای با قابلیت فتوسل
در این پروژه، یک سیستم کنترل تجهیزات از راه دور با استفاده از میکروکنترلر ESP32 و قابلیت ارتباط بی‌سیم WiFi طراحی شده است. با این سیستم، کاربر می‌تواند از طریق مرورگر اینترنت و تنها با اتصال به IP اختصاصی ماژول، دو خروجی دیجیتال (مثلاً برای کنترل LED یا فتوسل) را به‌صورت دستی روشن یا خاموش کند. پس از اتصال ESP32 به شبکه WiFi، یک سرور وب محلی روی پورت 80 راه‌اندازی می‌شود. وقتی کاربر به آدرس IP دستگاه مراجعه می‌کند، یک صفحه HTML ساده حاوی دکمه‌هایی برای روشن و خاموش کردن خروجی‌ها نمایش داده می‌شود. این دکمه‌ها با ارسال درخواست‌های GET به سرور، باعث تغییر وضعیت پین‌های مشخص‌شده (GPIO0 و GPIO2) می‌شوند. این پروژه نمونه‌ای کاربردی برای کنترل از راه دور وسایل برقی و پیاده‌سازی مفاهیمی چون خانه هوشمند، اتوماسیون صنعتی یا حتی آزمایش‌های ساده الکترونیکی است. از جمله مزایای اصلی این سیستم می‌توان به سادگی اجرا، نیاز نداشتن به اپلیکیشن خاص و قابلیت کنترل از هر مرورگری اشاره کرد. همچنین پایه‌ریزی این پروژه می‌تواند زمینه‌ساز توسعه‌های آینده مانند اضافه کردن احراز هویت، کنترل چند وسیله، یا استفاده از اپلیکیشن موبایل باشد.
- برد: ESP32
- منبع تغذیه: 12 ولت DC
- اجزای اصلی: ESP32 – رله
فایل PCB پروژه با آلتیوم: دارد
فایل شماتیک پروژه با آلتیوم: دارد
فایل PDF شماتیک و PCB: دارد
سورس کد پروژه: دارد
لیست قطعات: دارد
توضیحات
این پروژه یک سیستم کنترل از راه دور ساده و کاربردی مبتنی بر میکروکنترلر ESP32 است که با استفاده از قابلیت WiFi داخلی این ماژول طراحی شده. کاربر می‌تواند از طریق مرورگر هر دستگاه متصل به همان شبکه (مثل گوشی یا لپ‌تاپ)، دو خروجی دیجیتال را به‌صورت دستی خاموش یا روشن کند. این سیستم بیشتر برای کنترل تجهیزاتی مانند LED، رله یا سایر قطعات دیجیتال در خانه‌های هوشمند یا پروژه‌های آزمایشی طراحی شده است.
هدف اصلی پروژه، ساخت یک سیستم وایرلس ساده برای کنترل وسایل بدون نیاز به اپلیکیشن جانبی و تنها از طریق مرورگر وب است. پس از روشن شدن دستگاه، ESP32 به شبکه وای‌فای مشخص‌شده متصل می‌شود و یک سرور HTTP روی پورت ۸۰ راه‌اندازی می‌کند. سپس آدرس IP اختصاصی ماژول در سریال مانیتور نمایش داده می‌شود و کاربر با مراجعه به آن IP، وارد یک رابط HTML ساده می‌شود که شامل دکمه‌هایی برای کنترل خروجی‌هاست.
در این پروژه، دو پین GPIO0 و GPIO2 به ترتیب برای کنترل LED اول و دوم در نظر گرفته شده‌اند. با کلیک روی لینک‌های داخل صفحه، دستورات GET برای روشن یا خاموش کردن این خروجی‌ها به ماژول ارسال می‌شود و ESP32 با بررسی مسیر URL دریافتی، وضعیت هر پین را تغییر می‌دهد. به‌طور مثال، آدرس /LED1/ON باعث روشن شدن LED اول و آدرس /LED2/OFF باعث خاموش شدن LED دوم می‌شود.
طراحی این پروژه به‌گونه‌ای است که بسیار ساده، سبک و قابل گسترش باشد. می‌توان امکاناتی مانند احراز هویت، تایمر خاموش/روشن، کنترل چند وسیله، یا حتی کنترل از طریق اینترنت (با استفاده از Port Forwarding یا MQTT) را در نسخه‌های بعدی اضافه کرد. همچنین رابط کاربری HTML را می‌توان با استایل‌دهی CSS و جاوااسکریپت حرفه‌ای‌تر و تعاملی‌تر کرد.
از مزایای این پروژه می‌توان به سادگی کدنویسی، اجرای سریع، نیاز نداشتن به نرم‌افزار جانبی و امکان استفاده در طیف گسترده‌ای از کاربردهای آموزشی و صنعتی اشاره کرد. این پروژه یک نمونه‌ی مناسب برای یادگیری مفاهیم پایه‌ی اینترنت اشیا (IoT) و سرورهای تحت وب با ESP32 است.
⚡ بخش تغذیه:
- ورودی تغذیه از Power Jack با ولتاژ حدود ۱۲ ولت دریافت می‌شود.
- توسط دو رگولاتور AMS1117-5 و AMS1117-3.3 به ترتیب ولتاژ ۵ ولت و ۳.۳ ولت تولید می‌شود که برای تغذیه ESP8266-01 و سایر ماژول‌ها استفاده می‌شود.
- خازن‌های C2 تا C4 برای فیلتر کردن نویز تغذیه و تثبیت ولتاژ به کار رفته‌اند.
📶 بخش وایرلس (ESP8266-01):
- ماژول ESP8266-01 مرکز فرمان و ارتباط بی‌سیم پروژه است.
- از طریق پین‌های GPIO0 و GPIO2 می‌توان دو وسیله را کنترل کرد.
- اتصال به FTDI برای پروگرام کردن از طریق رابط سریال فراهم شده.
- دکمه S2 برای ریست و S1 برای تنظیم حالت پروگرام (فلش مود) استفاده می‌شوند.
- مقاومت‌های R1 و R2 پول‌آپ هستند و برای پایداری عملکرد GPIOها در حالت بالا طراحی شده‌اند.
🌞 بخش سنسور نور (LDR و آپ‌امپ):
- فتوسل (LDR) به همراه مقاومت متغیر (POT1) و R8 یک تقسیم ولتاژ تشکیل می‌دهند که به پایه غیرمعکوس (Non-Inv) آی‌سی LM741 داده می‌شود.
- پایه معکوس (Inv) به یک مقدار مرجع وصل است.
- خروجی آپ‌امپ تعیین می‌کند که نور محیط کمتر از مقدار تنظیم‌شده است یا نه.
- این خروجی به GPIO2 نیز داده شده تا ESP8266 از وضعیت نور مطلع شود و تصمیم بگیرد.
🔌 بخش کنترل رله:
- خروجی آپ‌امپ به یک اپتوکوپلر (U4 – PC817) متصل است که برای ایزولاسیون کامل بین بخش فرمان و قدرت طراحی شده.
- خروجی اپتوکوپلر به ترانزیستور Q1 (BC547) داده می‌شود که رله را روشن یا خاموش می‌کند.
- دیود D2 از ترانزیستور در برابر ولتاژ معکوس ناشی از قطع ناگهانی رله محافظت می‌کند.
- LED (D4) برای نمایش وضعیت فعال بودن رله تعبیه شده.
- رله به یک خروجی (مثلاً لامپ ۲۲۰ ولت) متصل شده که از طریق آن، بار نهایی قطع و وصل می‌شود.
📌 کاربردها و قابلیت توسعه:
- کنترل بار نهایی (مثلاً لامپ یا موتور) بر اساس نور محیط (مثلاً روشن شدن لامپ در تاریکی) یا دستور وایرلس از مرورگر.
- قابلیت توسعه برای افزودن آلارم، تایمر، برنامه زمان‌بندی یا کنترل از راه دور از طریق اینترنت.
- مناسب برای پروژه‌های خانه هوشمند، کنترل روشنایی خودکار، سیستم‌های گلخانه‌ای و …
برد مدار چاپی (PCB) این پروژه با استفاده از نرم‌افزار Altium Designer طراحی شده و شامل چیدمان بهینه‌ی ماژول وایرلس ESP8266-01، مدار تغذیه با دو رگولاتور AMS1117، ماژول سنجش نور محیط با LDR و آپ‌امپ LM741، و مدار فرمان رله با اپتوکوپلر و ترانزیستور است. طراحی مسیرها به‌گونه‌ای انجام شده که نویز به حداقل برسد و اتصال میان بخش‌های حسگر، کنترل و قدرت با کمترین تداخل ممکن برقرار باشد.
در این طراحی، ماژول ESP8266 در مرکز فرمان قرار گرفته و پین‌های GPIO0 و GPIO2 به‌صورت مستقیم به بخش کنترل رله و واحد سنجش نور متصل شده‌اند. خطوط تغذیه ۳.۳ ولت و ۵ ولت از طریق دو رگولاتور مجزا تأمین شده و با استفاده از خازن‌های فیلتر مناسب (100μF و 100nF) پایدارسازی شده‌اند. مسیرهای مهم مانند ولتاژ تغذیه و سیگنال‌های حساس، با رعایت اصول EMI/EMC طراحی شده‌اند تا عملکرد WiFi و پردازش منطقی مدار دچار اختلال نشود.
بخش فتوسل و آپ‌امپ در نزدیکی هم قرار گرفته‌اند تا نویز محیطی کاهش یابد و سیگنال‌خوانی دقیق انجام شود. خروجی آپ‌امپ از طریق اپتوکوپلر به بخش قدرت وصل می‌شود و پس از عبور از ترانزیستور BC547، رله‌ی خروجی را کنترل می‌کند. محل قرارگیری دیود هرزگرد (Flyback)، ترانزیستور، LED نمایش وضعیت و مقاومت‌های بایاس به‌گونه‌ای انتخاب شده که مونتاژ دستی و تست سریع به راحتی ممکن باشد.
پلن‌های مجزای زمین و تغذیه برای بخش‌های دیجیتال و آنالوگ در لایه‌های PCB لحاظ شده‌اند تا عملکرد سیستم دچار افت ولتاژ یا تداخل نشود. کانکتور FTDI در محل مناسب برای پروگرام‌کردن ESP8266 تعبیه شده و دکمه‌های فشاری (برای ریست یا وارد کردن حالت پروگرام) نیز در دسترس هستند.
فایل‌های طراحی این مدار شامل شماتیک، PCB و Gerber، به‌صورت مجزا قابل ارائه هستند و قابلیت تولید سریع با دستگاه‌های PCB چاپی را دارند. این برد می‌تواند به عنوان یک ماژول تشخیص نور + کنترل WiFi رله در پروژه‌های خانه هوشمند، سیستم‌های امنیتی یا اتوماسیون محیطی مورد استفاده قرار گیرد.
لیست قطعات
دانلود سورس کامل پروژه به صورت رایگان
رمز فایل: NEWJECT.COM
