طراحی سیستم اتوماسیون گلخانه هوشمند برای مبتدیان با ESP32

توسط /

طراحی سیستم اتوماسیون گلخانه هوشمند برای مبتدیان با ESP32

در این مقاله جامع، ما شما را در مسیر طراحی و پیاده‌سازی یک سیستم اتوماسیون گلخانه هوشمند همراهی می‌کنیم. این پروژه برای مبتدیان طراحی شده است و به شما کمک می‌کند تا با مفاهیم کلیدی اینترنت اشیا (IoT)، برنامه‌نویسی میکروکنترلرها، سنسورها، ارتباطات بی‌سیم و نمایشگرهای لمسی آشنا شوید. هدف ما ارائه یک راهکار کامل و کاربردی برای مانیتورینگ و کنترل محیط گلخانه، با قابلیت ثبت داده‌ها (دیتالاگر)، نمایش اطلاعات روی یک وب سرور محلی و اتوماسیون فرایندهای حیاتی گلخانه است. ما بر استفاده از قطعات مقرون‌به‌صرفه و کم‌مصرف، با تمرکز بر پلتفرم محبوب ESP32 و قابلیت کارکرد با باتری و برق شهری، تاکید خواهیم داشت.

A. انتخاب برد اصلی، جایگزین‌ها و استدلال

برای پروژه مورد نظر با توجه به نیازهای اعلام شده (Wi-Fi، نمایشگر لمسی، دیتالاگر، وب سرور، کم‌مصرف و مناسب برای مبتدی)، برد ESP32 بهترین گزینه است. این برد ترکیبی قدرتمند از قابلیت‌ها را با پشتیبانی عالی از اکوسیستم آردوینو ارائه می‌دهد.

برد اصلی منتخب: ESP32-WROOM-32 Development Board

استدلال:

  • Wi-Fi داخلی: اصلی‌ترین نیاز پروژه که با ESP32 به بهترین نحو برآورده می‌شود. این قابلیت امکان پیاده‌سازی وب سرور و ارسال داده‌ها را فراهم می‌کند.
  • پشتیبانی از LCD لمسی: ESP32 دارای GPIOهای کافی و قدرت پردازشی مناسب برای راه‌اندازی نمایشگرهای LCD لمسی ۱.۲۸ اینچی (مانند Waveshare Round LCD) است.
  • دو هسته پردازشی (Dual-Core): برای کارهایی مانند دیتالاگر، اجرای وب سرور، خواندن سنسورها و به‌روزرسانی نمایشگر به صورت همزمان، ESP32 به خوبی از پس وظایف چندگانه (Multitasking) برمی‌آید.
  • قابلیت کم‌مصرف (Deep Sleep): برای پروژه‌های باتری‌محور، حالت Deep Sleep در ESP32 مصرف توان را به حداقل می‌رساند که برای سناریوی گلخانه و ثبت داده‌ها با فواصل زمانی مشخص بسیار حیاتی است.
  • پشتیبانی از آردوینو: برای مبتدیان، برنامه‌نویسی با Arduino IDE برای ESP32 بسیار ساده و با منابع آموزشی فراوان است.
  • قیمت مناسب و دسترسی آسان: ESP32 یک برد اقتصادی و در دسترس است که هزینه‌های پروژه را بهینه می‌کند.

جایگزین‌های پیشنهادی:

  1. ESP32-S3 DevKitC-1:
    • مزایا: نسخه جدیدتر و قدرتمندتر ESP32 با قابلیت‌های گرافیکی پیشرفته‌تر، پشتیبانی از AI/ML، و Wi-Fi و بلوتوث (BLE) جدیدتر. برای پروژه‌هایی که نیاز به واسط کاربری گرافیکی پیچیده‌تر روی نمایشگر لمسی دارند، عملکرد بهتری ارائه می‌دهد. مصرف انرژی بهینه شده نیز دارد.
    • معایب: کمی گران‌تر از ESP32 استاندارد، ممکن است برای مبتدیان کاملاً جدید کمی پیچیده‌تر باشد.
  2. STM32F401CC "Black Pill" به همراه ماژول Wi-Fi خارجی (مانند ESP-01S):
    • مزایا: میکروکنترلرهای STM32 به دلیل ADCهای دقیق‌تر، تایمرهای پیشرفته‌تر و قابلیت‌های Real-Time بهتر، برای کاربردهای صنعتی که نیاز به اندازه‌گیری‌های دقیق‌تر و کنترل زمان‌بندی شده دارند، انتخاب عالی هستند (مطابق با قانون ADC/Timer). این بردها بسیار قدرتمند و پایدارند.
    • معایب: اضافه شدن ماژول Wi-Fi خارجی (مانند ESP-01S) پیچیدگی طراحی و برنامه‌نویسی را افزایش می‌دهد. پشتیبانی از Arduino IDE برای STM32 کمی کمتر از ESP32 رایج است و منحنی یادگیری بالاتری دارد، که برای "مبتدی" کمی چالش‌برانگیزتر خواهد بود. مصرف توان در حالت‌های عادی ممکن است بالاتر باشد مگر اینکه به دقت مدیریت شود.

جدول مقایسه بردها:

ویژگی ESP32-WROOM-32 (پیشنهاد اصلی) ESP32-S3 DevKitC-1 (جایگزین ۱) STM32F401CC "Black Pill" + ESP-01S (جایگزین ۲)
پردازنده Dual-Core Tensilica LX6 Dual-Core Xtensa LX7 ARM Cortex-M4
فرکانس ساعت تا 240 مگاهرتز تا 240 مگاهرتز تا 84 مگاهرتز
حافظه Flash 4MB 4MB/8MB/16MB 256KB/512KB
RAM 520KB SRAM 512KB SRAM 96KB SRAM
Wi-Fi داخلی ✅ (2.4 GHz) ✅ (2.4 GHz) ❌ (نیاز به ESP-01S)
بلوتوث (BLE) ✅ (BT 4.2) ✅ (BT 5.0) ❌
پین‌های GPIO ~30 ~45 ~36
ADC 12-bit, 18 کانال 12-bit, 20 کانال 12-bit, 16 کانال (دقیق‌تر)
حالت کم‌مصرف (Deep Sleep) ✅ (مصرف بسیار پایین) ✅ (مصرف بسیار پایین‌تر) ✅ (با مدیریت دقیق)
پشتیبانی از Arduino IDE عالی بسیار خوب متوسط تا خوب (با پکیج STM32Duino)
پیچیدگی برای مبتدی کم متوسط بالا (به دلیل Wi-Fi خارجی)
قیمت حدودی (برد توسعه) پایین متوسط متوسط (برد + ماژول Wi-Fi)

با توجه به تمام جوانب و نیازهای یک پروژه "برای مبتدی" که Wi-Fi و نمایشگر لمسی جزو الزامات اصلی آن هستند، ESP32-WROOM-32 بهترین انتخاب است.

B. فهرست کامل قطعات (BOM)

در این بخش، فهرست کاملی از قطعات مورد نیاز برای پیاده‌سازی پروژه اتوماسیون گلخانه هوشمند ارائه می‌شود، به همراه سه سطح قیمتی برای انتخاب‌های مختلف.

قطعات اصلی:

  • برد میکروکنترلر: ESP32-WROOM-32 Dev Kit
  • نمایشگر: LCD_Touch 1.28 اینچ (Round LCD with GC9A01 Driver and Capacitive Touch مانند Waveshare 1.28inch LCD Module)
  • سنسور دما/رطوبت محیط: DHT22 (AM2302)
  • سنسور دما ضدآب (مخصوص خاک/آب): DS18B20 (با پکیج ضدآب)
  • ماژول رله: ماژول 4 کانال رله 5V (برای کنترل فن، پمپ آب، چراغ و...)
  • ماژول کارت حافظه: Micro SD Card Module (برای دیتالاگر)
  • کارت حافظه: Micro SD Card 8GB/16GB
  • باتری: Li-Ion 18650 (2000-3000mAh)
  • ماژول شارژ باتری: TP4056 با محافظ (برای شارژ و محافظت از باتری 18650)
  • مبدل کاهنده ولتاژ: DC-DC Buck Converter (MP1584EN یا LM2596 Mini) برای تامین 3.3V برای ESP32 در صورت استفاده از ولتاژ بالاتر
  • سیم و کابل: سیم‌های جامپر نر به نر، نر به ماده، برد بورد (برای نمونه‌سازی اولیه)
  • مقاومت: 4.7kΩ (برای سنسور DS18B20)
  • منبع تغذیه: آداپتور 5V/2A (برای استفاده از برق شهری)
  • جعبه محافظ: محفظه پلاستیکی ضدآب (IP65 یا بالاتر) برای کاربرد صنعتی

فهرست BOM با سه سطح قیمت:

قطعه سطح اقتصادی (ارزان‌ترین/استاندارد) سطح متوسط (کیفیت بهتر/قابلیت بیشتر) سطح صنعتی (پایداری/طول عمر بالا)
برد میکروکنترلر ESP32-WROOM-32 Dev Kit (CH340G) ESP32-WROOM-32 Dev Kit (CP2102) ESP32-WROOM-32 Module (جهت طراحی PCB اختصاصی)
نمایشگر 1.28" Round LCD (GC9A01/Touch) Generic Waveshare 1.28inch Round LCD Module Industrial HMI Touch Panel (Serial interface, مانند Nextion)
سنسور DHT22 DHT22 Generic Module AM2302 (Original DHT22) SHT30/SHT31 (I2C, دقت بالاتر)
سنسور DS18B20 DS18B20 Generic Waterproof Dallas Original DS18B20 Waterproof Pt100/Pt1000 RTD with MAX31865 (دقت و پایداری بسیار بالا)
ماژول رله 4-Channel 5V Relay Module (SRD-05VDC-SL-C) 4-Channel 5V Opto-isolated Relay Module Solid State Relay (SSR) Module (برای عمر طولانی‌تر)
ماژول Micro SD SPI Micro SD Card Module DFRobot/Adafruit SD Card Module Industrial Grade SD Card Module (با محافظت ESD)
باتری Li-Ion 18650 2000mAh (Generic) Li-Ion 18650 2500-3000mAh (برندهای معتبر) LiFePO4 Battery Pack (پایداری و عمر بیشتر)
ماژول شارژ TP4056 Module with Protection TP4056 Module with USB-C and higher current MPPT Solar Charger Module (برای پنل خورشیدی کوچک)
مبدل ولتاژ Mini MP1584EN Buck Converter LM2596 Adjustable Buck Converter Industrial Grade DC-DC Converter (Mean Well)
سیم‌ها و اتصالات جامپر سیم، برد بورد Proto board, Terminal Blocks Waterproof Connectors, Custom PCB
مقاومت 4.7kΩ Standard Carbon Film Resistor Metal Film Resistor High-precision Resistor
آداپتور 5V/2A Generic USB Power Adapter Certified Power Adapter (مثلا سامسونگ/شیائومی) Industrial Grade Power Supply (IP-rated)
جعبه محافظ جعبه پلاستیکی عمومی (IP54) جعبه پلاستیکی ضدآب (IP65) جعبه فلزی یا پلاستیکی صنعتی با استاندارد (IP67/IP68)
نکته: برای شروع، سطح اقتصادی کاملاً کافی است. با کسب تجربه می‌توانید به سطوح بالاتر ارتقا دهید.

C. سیم‌بندی دقیق و جدول پین‌مپ

در این بخش، نحوه سیم‌بندی قطعات مختلف به برد ESP32-WROOM-32 به صورت دقیق توضیح داده شده و یک جدول پین‌مپ برای سهولت کار ارائه می‌شود.

توضیح زمین (GND) و ولتاژ (VCC/3.3V/5V):

  • GND (زمین): تمامی قطعات الکترونیکی باید زمین مشترکی داشته باشند تا بتوانند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. پین‌های GND روی ESP32 باید به GND سایر قطعات متصل شوند.
  • 3.3V (VCC برای ESP32): برد ESP32 با ولتاژ 3.3 ولت کار می‌کند. اکثر سنسورها نیز با 3.3V یا 5V کار می‌کنند. اطمینان حاصل کنید که سنسورها و نمایشگر شما با 3.3V سازگار باشند یا از مبدل سطح منطقی (Logic Level Shifter) استفاده کنید (اگرچه بسیاری از سنسورهای 5V با ESP32 با مشکل کمتری کار می‌کنند، اما رعایت سطح ولتاژ صحیح ایده آل است).
  • 5V (برای رله و شارژر): ماژول رله معمولاً نیاز به 5V دارد. ماژول شارژ TP4056 نیز با 5V تغذیه می‌شود. این 5V را می‌توانید از آداپتور 5V/2A یا پین VBUS/VIN روی برخی از بردهای ESP32 (که بعد از رگولاتور 3.3V به ESP32 می‌رسد) تامین کنید.

سیم‌بندی گام به گام:

1. تغذیه برد ESP32:

  • از طریق USB: ساده‌ترین راه، اتصال کابل USB به پورت micro-USB برد ESP32.
  • از طریق باتری و ماژول TP4056:
    • باتری 18650 به پایانه‌های B+ و B- ماژول TP4056.
    • خروجی OUT+ از TP4056 به ورودی مبدل DC-DC Buck Converter.
    • خروجی مبدل DC-DC را روی 3.3V تنظیم کنید.
    • خروجی 3.3V از مبدل به پین 3V3 و GND مبدل به پین GND در ESP32.
    • برای شارژ باتری، آداپتور 5V را به پورت micro-USB یا پایه‌های IN+ و IN- ماژول TP4056 متصل کنید.
  • از طریق آداپتور 5V (برق شهری):
    • آداپتور 5V/2A را به پورت Micro USB برد ESP32 وصل کنید.
    • یا اگر برد دارای پین VIN است، 5V آداپتور به VIN و GND آداپتور به GND برد.

2. نمایشگر LCD_Touch 1.28 اینچ (GC9A01 + Touch):

این نمایشگرها معمولاً از رابط SPI برای نمایش و I2C یا SPI برای تاچ استفاده می‌کنند.

  • VCC (نمایشگر) به 3V3 (ESP32)
  • GND (نمایشگر) به GND (ESP32)
  • SCK (نمایشگر) به GPIO18 (ESP32 - SPI CLK)
  • MOSI (نمایشگر) به GPIO23 (ESP32 - SPI MOSI)
  • CS (نمایشگر) به GPIO5 (ESP32 - SPI Chip Select)
  • DC (Data/Command) (نمایشگر) به GPIO2 (ESP32)
  • RST (Reset) (نمایشگر) به GPIO4 (ESP32)
  • BL (Backlight) (نمایشگر) به 3V3 (یا یک GPIO برای کنترل روشنایی)
  • برای قسمت لمسی (اگر از I2C استفاده کند):
    • SDA (تاچ) به GPIO21 (ESP32 - I2C SDA)
    • SCL (تاچ) به GPIO22 (ESP32 - I2C SCL)
    • INT (Interrupt) (تاچ) به GPIO16 (ESP32)

3. سنسور دما/رطوبت DHT22:

  • VCC (DHT22) به 3V3 (ESP32)
  • GND (DHT22) به GND (ESP32)
  • DATA (DHT22) به GPIO19 (ESP32)

4. سنسور دمای ضدآب DS18B20:

  • VCC (DS18B20) به 3V3 (ESP32)
  • GND (DS18B20) به GND (ESP32)
  • DATA (DS18B20) به GPIO17 (ESP32)
  • مقاومت 4.7kΩ بین VCC و DATA سنسور (Pull-up resistor).

5. ماژول 4 کانال رله:

  • VCC (رله) به 5V (آداپتور یا پین 5V ESP32)
  • GND (رله) به GND (ESP32)
  • IN1 (رله) به GPIO25 (ESP32)
  • IN2 (رله) به GPIO26 (ESP32)
  • IN3 (رله) به GPIO27 (ESP32)
  • IN4 (رله) به GPIO14 (ESP32)
احتیاط: هنگام کار با رله‌ها و بارهای AC (مانند پمپ‌ها یا چراغ‌ها)، از سیم‌کشی صحیح و ایمن اطمینان حاصل کنید. سیم‌کشی برق اصلی خطرناک است و باید توسط افراد با تجربه انجام شود.

6. ماژول Micro SD Card:

این ماژول از رابط SPI استفاده می‌کند.

  • VCC (SD) به 3V3 (ESP32)
  • GND (SD) به GND (ESP32)
  • CS (SD) به GPIO13 (ESP32 - SPI Chip Select برای SD)
  • MOSI (SD) به GPIO23 (ESP32 - مشترک با LCD)
  • MISO (SD) به GPIO19 (ESP32 - SPI Master In, Slave Out)
  • SCK (SD) به GPIO18 (ESP32 - مشترک با LCD)
نکته: پین‌های MOSI و SCK می‌توانند بین LCD و SD Card به اشتراک گذاشته شوند، اما هر کدام نیاز به پین Chip Select (CS) جداگانه دارند.

جدول پین‌مپ ESP32:

پین ESP32 کاربرد/اتصال توضیحات
3V3 VCC برای سنسورها، LCD، SD Card خروجی رگوله شده 3.3V
GND زمین مشترک زمین تمامی قطعات
GPIO2 LCD - DC (Data/Command) پین برای کنترل حالت داده/دستور LCD
GPIO4 LCD - RST (Reset) پین برای بازنشانی LCD
GPIO5 LCD - CS (Chip Select) Chip Select برای نمایشگر LCD
GPIO13 SD Card - CS (Chip Select) Chip Select برای ماژول Micro SD
GPIO14 Relay - IN4 کنترل رله کانال 4
GPIO16 Touch - INT (Interrupt) پین وقفه از سنسور لمسی (اختیاری)
GPIO17 DS18B20 - DATA پین داده سنسور دما DS18B20 (OneWire)
GPIO18 SPI - SCK (CLK) Clock برای SPI (مشترک LCD و SD)
GPIO19 DHT22 - DATA / SPI - MISO داده سنسور DHT22 و MISO برای SPI
GPIO21 I2C - SDA (برای تاچ) پین داده برای ارتباط I2C
GPIO22 I2C - SCL (برای تاچ) پین ساعت برای ارتباط I2C
GPIO23 SPI - MOSI MOSI برای SPI (مشترک LCD و SD)
GPIO25 Relay - IN1 کنترل رله کانال 1
GPIO26 Relay - IN2 کنترل رله کانال 2
GPIO27 Relay - IN3 کنترل رله کانال 3

D. کد کامل (MVP + پیشرفته)، لیست کتابخانه‌ها و نکات پیکربندی

در این بخش، کدی برای شروع پروژه (MVP) و همچنین توضیحات و رویکرد برای قابلیت‌های پیشرفته‌تر ارائه می‌شود. همچنین لیست کتابخانه‌های مورد نیاز و نکات پیکربندی بیان خواهد شد.

MVP (حداقل محصول قابل قبول):

این کد شامل اتصال به Wi-Fi، خواندن سنسور دما/رطوبت، نمایش داده‌ها روی LCD و راه‌اندازی یک وب سرور ساده برای نمایش داده‌ها در مرورگر است.

لیست کتابخانه‌های مورد نیاز (نصب از طریق Arduino IDE Library Manager):

  • WiFi.h (Built-in for ESP32)
  • WebServer.h (Built-in for ESP32)
  • OneWire.h (برای DS18B20)
  • DallasTemperature.h (برای DS18B20)
  • DHT.h (برای DHT22)
  • TFT_eSPI.h (برای LCD لمسی، تنظیمات این کتابخانه برای برد و LCD شما حیاتی است.)
  • Wire.h (برای I2C، داخلی)
نکته مهم برای TFT_eSPI: پس از نصب، باید فایل User_Setup_Select.h را در پوشه کتابخانه TFT_eSPI ویرایش کرده و User_Setup.h مناسب برای ESP32 و درایور GC9A01 با ابعاد 1.28 اینچ را فعال (کامنت را بردارید) و سایرین را غیرفعال کنید. همچنین پین‌های SPI و DC/RST/CS را در فایل User_Setup.h تنظیم کنید تا با سیم‌بندی شما مطابقت داشته باشد.

#include <WiFi.h>
#include <WebServer.h>
#include <OneWire.h>
#include <DallasTemperature.h>
#include <DHT.h>
#include <TFT_eSPI.h> // Hardware-specific library

// پیکربندی WiFi
const char* ssid = "YOUR_WIFI_SSID";
const char* password = "YOUR_WIFI_PASSWORD";

// پیکربندی پین سنسورها
#define DHT_PIN 19         // DHT22 data pin
#define DHT_TYPE DHT22     // DHT22 (AM2302)
DHT dht(DHT_PIN, DHT_TYPE);

#define ONE_WIRE_BUS 17    // DS18B20 data pin
OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS);
DallasTemperature sensors(&oneWire);

// پیکربندی رله ها
#define RELAY1_PIN 25
#define RELAY2_PIN 26
#define RELAY3_PIN 27
#define RELAY4_PIN 14

// پیکربندی نمایشگر (پین‌ها باید در User_Setup.h از TFT_eSPI تنظیم شوند)
TFT_eSPI tft = TFT_eSPI();

// وب سرور روی پورت 80
WebServer server(80);

// متغیرهای سنسور
float temperatureDHT = 0.0;
float humidityDHT = 0.0;
float temperatureDS = 0.0; // دما از DS18B20

// تابع برای اتصال به وای‌فای
void connectWiFi() {
    WiFi.begin(ssid, password);
    tft.fillScreen(TFT_BLACK);
    tft.setCursor(0, 0);
    tft.setTextColor(TFT_CYAN);
    tft.println("Connecting to WiFi...");
    Serial.print("Connecting to WiFi");
    while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
        delay(500);
        Serial.print(".");
        tft.print(".");
    }
    Serial.println("\nWiFi connected.");
    tft.println("\nWiFi connected.");
    tft.setTextColor(TFT_GREEN);
    tft.print("IP Address: ");
    tft.println(WiFi.localIP());
    Serial.print("IP Address: ");
    Serial.println(WiFi.localIP());
    delay(2000);
}

// تابع خواندن سنسور DHT22
void readDHT22() {
    humidityDHT = dht.readHumidity();
    temperatureDHT = dht.readTemperature();
    if (isnan(humidityDHT) || isnan(temperatureDHT)) {
        Serial.println("Failed to read from DHT sensor!");
        temperatureDHT = 0.0; // Reset to avoid displaying old data
        humidityDHT = 0.0;
        return;
    }
    Serial.print("DHT22 - Temp: "); Serial.print(temperatureDHT); Serial.print(" C, Hum: "); Serial.print(humidityDHT); Serial.println(" %");
}

// تابع خواندن سنسور DS18B20
void readDS18B20() {
    sensors.requestTemperatures();
    temperatureDS = sensors.getTempCByIndex(0); // Get temperature from the first sensor found
    if (temperatureDS == -127.00) {
        Serial.println("Failed to read from DS18B20 sensor!");
        temperatureDS = 0.0; // Reset
        return;
    }
    Serial.print("DS18B20 - Temp: "); Serial.print(temperatureDS); Serial.println(" C");
}

// تابع نمایش روی LCD
void displayData() {
    tft.fillScreen(TFT_BLACK);
    tft.setCursor(0, 0);
    tft.setTextColor(TFT_WHITE);
    tft.setTextSize(2);
    tft.println("Greenhouse Data:");
    tft.setTextSize(1);

    tft.setTextColor(TFT_YELLOW);
    tft.print("Ambient Temp: "); tft.print(temperatureDHT); tft.println(" C");
    tft.print("Humidity:     "); tft.print(humidityDHT); tft.println(" %");
    tft.setTextColor(TFT_SKYBLUE);
    tft.print("Soil/Water Temp: "); tft.print(temperatureDS); tft.println(" C");

    tft.setTextColor(TFT_MAGENTA);
    tft.print("IP: "); tft.println(WiFi.localIP());
    tft.println("Connect to view data");
}

// تابع هندلر وب سرور
void handleRoot() {
    String html = "<!DOCTYPE html><html lang="fa" dir="rtl"><head><meta charset="UTF-8"><meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0"><title>گلخانه هوشمند</title>";
    html += "<style>body { font-family: Vazirmatn, sans-serif; text-align: right; background-color: #e0f2f7; color: #333; margin: 20px; }";
    html += "h1 { color: #0277bd; } .data { background-color: #c5e6f0; border-radius: 8px; padding: 15px; margin-bottom: 10px; }</style></head><body>";
    html += "<h1>داده های گلخانه هوشمند</h1>";
    html += "<div class="data"><p>دمای محیط (DHT22): <strong>" + String(temperatureDHT) + "&deg;C</strong></p></div>";
    html += "<div class="data"><p>رطوبت محیط (DHT22): <strong>" + String(humidityDHT) + "%</strong></p></div>";
    html += "<div class="data"><p>دمای خاک/آب (DS18B20): <strong>" + String(temperatureDS) + "&deg;C</strong></p></div>";
    html += "<div class="data"><p>وضعیت رله 1: <strong>" + (digitalRead(RELAY1_PIN) == LOW ? "روشن" : "خاموش") + "</strong></p></div>"; // رله ها معمولا Active LOW هستند
    html += "<p><em>آخرین بروزرسانی: " + String(millis() / 1000) + " ثانیه پیش</em></p>";
    html += "</body></html>";
    server.send(200, "text/html", html);
}

void setup() {
    Serial.begin(115200);
    dht.begin();
    sensors.begin();

    // تنظیم پین های رله به عنوان خروجی و خاموش کردن اولیه
    pinMode(RELAY1_PIN, OUTPUT);
    pinMode(RELAY2_PIN, OUTPUT);
    pinMode(RELAY3_PIN, OUTPUT);
    pinMode(RELAY4_PIN, OUTPUT);
    digitalWrite(RELAY1_PIN, HIGH); // رله ها معمولا Active LOW هستند، پس برای خاموش، HIGH می کنیم
    digitalWrite(RELAY2_PIN, HIGH);
    digitalWrite(RELAY3_PIN, HIGH);
    digitalWrite(RELAY4_PIN, HIGH);

    tft.init();
    tft.setRotation(1); // ممکن است نیاز به تنظیم چرخش داشته باشید
    tft.fillScreen(TFT_BLACK);
    tft.setTextFont(2); // فونت پیش فرض
    tft.setTextColor(TFT_WHITE);

    connectWiFi();

    server.on("/", handleRoot);
    server.begin();
    Serial.println("HTTP server started");
}

void loop() {
    readDHT22();
    readDS18B20();
    displayData();
    server.handleClient();
    delay(5000); // هر 5 ثانیه یکبار داده ها را بخوان و نمایش بده
}

قابلیت‌های پیشرفته (رویکردها):

برای تبدیل MVP به یک سیستم کامل‌تر و مناسب برای کاربردهای صنعتی، می‌توان قابلیت‌های زیر را اضافه کرد:

1. دیتالاگر (ذخیره داده روی Micro SD Card):

  • کتابخانه‌ها: FS.h و SD.h (Built-in for ESP32)
  • رویکرد:
    1. یک تابع برای مقداردهی اولیه SD کارت بنویسید.
    2. داده‌های سنسورها (تاریخ/زمان، دما، رطوبت) را به صورت CSV یا JSON در یک فایل متنی روی SD کارت ذخیره کنید.
    3. می‌توانید هر چند دقیقه یکبار یا در صورت تغییرات قابل توجه، داده‌ها را ذخیره کنید.
    4. مراقب باشید که ESP32 در حالت Deep Sleep نمی‌تواند به SD Card دسترسی داشته باشد، بنابراین داده‌ها را قبل از Deep Sleep ذخیره کنید.
  • کتابخانه برای تاریخ و زمان: NTPClient.h (برای دریافت زمان از اینترنت) یا RTClib.h با ماژول RTC (DS3231) برای دقت بیشتر در صورت قطع اینترنت.

2. حالت کم‌مصرف (Deep Sleep) و مدیریت باتری:

  • کتابخانه‌ها: esp_sleep.h (Built-in for ESP32)
  • رویکرد:
    1. پس از خواندن سنسورها، ارسال داده‌ها و به‌روزرسانی نمایشگر/وب سرور، ESP32 را برای مدت زمان مشخصی (مثلاً 15 دقیقه) به حالت Deep Sleep بفرستید.
    2. برای بیدار کردن برد از Deep Sleep، می‌توانید از تایمر داخلی ESP32 (esp_deep_sleep_for_microseconds)، یا وقفه خارجی (External Interrupt) از یک سنسور/کلید استفاده کنید.
    3. در حالت Deep Sleep، LCD خاموش شده و وب سرور فعال نیست. پس از بیداری، عملیات از setup() دوباره شروع می‌شود.
    4. نمایشگر میزان شارژ باتری روی LCD با استفاده از خواندن ADC از ولتاژ باتری (نیاز به یک مدار مقسم ولتاژ) و نمایش درصد شارژ.

3. رابط کاربری وب سرور پیشرفته و کنترل رله:

  • کتابخانه‌ها: ArduinoJson.h (برای کار با JSON)، AsyncWebServer.h (جایگزین WebServer.h برای عملکرد بهتر)
  • رویکرد:
    1. ایجاد یک صفحه وب با JavaScript و AJAX برای به‌روزرسانی داده‌ها بدون نیاز به رفرش کامل صفحه.
    2. اضافه کردن دکمه‌ها برای کنترل دستی رله‌ها (روشن/خاموش کردن فن، پمپ و...).
    3. امکان تنظیم آستانه‌های دما/رطوبت از طریق وب سرور برای اتوماسیون (مثلاً اگر دما از 30 درجه بالاتر رفت، فن را روشن کن).

4. اتوماسیون گلخانه (منطق کنترل):

  • رویکرد:
    1. پیاده‌سازی منطق "اگر-آنگاه" (If-Then) بر اساس مقادیر سنسورها.
    2. مثال: اگر دمای محیط > 28 درجه سانتیگراد بود، رله فن را روشن کن. اگر رطوبت < 50% بود، پمپ آب (رله) را برای 30 ثانیه روشن کن.
    3. امکان برنامه‌ریزی زمان‌بندی (Scheduler) برای روشن/خاموش کردن چراغ‌ها در ساعات خاص.

5. MQTT برای ارسال داده به کلاود (Cloud) و پروتکل LoRa/LoRaWAN:

  • کتابخانه‌ها: PubSubClient.h (برای MQTT)
  • رویکرد:
    1. برای کاربردهای صنعتی و ارسال داده به پلتفرم‌های IoT مانند AWS IoT، Google Cloud IoT، Thingspeak یا Adafruit IO، از پروتکل MQTT استفاده کنید.
    2. داده‌های سنسور را در فواصل زمانی مشخص به یک کارگزار MQTT ارسال کنید.
    3. اگر نیاز به ارتباط دوربرد و کم‌توان (مثلاً در یک مزرعه بزرگ) باشد، ماژول LoRaWAN استاندارد (مانند RAK4200 یا Heltec LoRaWAN Module) را به ESP32 اضافه کنید و داده‌ها را از طریق شبکه LoRaWAN ارسال کنید.

E. راهنمای نصب IDE و آپلود کد

برای شروع برنامه‌نویسی ESP32 با استفاده از محیط محبوب Arduino IDE، مراحل زیر را دنبال کنید:

1. نصب Arduino IDE:

  1. به وب‌سایت رسمی Arduino (www.arduino.cc/en/software) بروید.
  2. نسخه مناسب برای سیستم‌عامل خود (Windows, macOS, Linux) را دانلود و نصب کنید.

2. اضافه کردن پشتیبانی ESP32 به Arduino IDE:

  1. باز کردن Preferences: در Arduino IDE، به منوی File > Preferences (در macOS: Arduino > Preferences) بروید.
  2. افزودن URL مدیریت بردها: در کادر Additional Boards Manager URLs، آدرس زیر را وارد کنید: 
    https://raw.githubusercontent.com/espressif/arduino-esp32/gh-pages/package_esp32_index.json
    اگر URL دیگری قبلاً وجود داشت، آن را با کاما (,) جدا کنید.
  3. نصب ESP32 Board:
    • به منوی Tools > Board > Boards Manager... بروید.
    • در پنجره باز شده، در قسمت جستجو عبارت esp32 را تایپ کنید.
    • بسته esp32 by Espressif Systems را پیدا کرده و روی دکمه Install کلیک کنید. این فرآیند ممکن است چند دقیقه طول بکشد.

3. نصب کتابخانه‌های مورد نیاز:

کتابخانه‌های OneWire، DallasTemperature، DHT و TFT_eSPI را باید نصب کنید:

  1. به منوی Sketch > Include Library > Manage Libraries... بروید.
  2. در پنجره Library Manager:
    • جستجو کنید OneWire و OneWire by Paul Stoffregen را نصب کنید.
    • جستجو کنید DallasTemperature و DallasTemperature by Miles Burton را نصب کنید.
    • جستجو کنید DHT sensor library و DHT sensor library by Adafruit را نصب کنید.
    • جستجو کنید TFT_eSPI و TFT_eSPI by Bodmer را نصب کنید.
  3. پیکربندی TFT_eSPI: این گام بسیار مهم است.
    • پس از نصب کتابخانه TFT_eSPI، به پوشه نصب کتابخانه‌های آردوینو بروید (معمولاً در Documents/Arduino/libraries).
    • پوشه TFT_eSPI را باز کنید.
    • فایل User_Setup_Select.h را با یک ویرایشگر متن (مانند Notepad++, VS Code) باز کنید.
    • خط مربوط به راه‌اندازی #include <User_Setups/Setup11_ILI9341_Parallel.h> یا مشابه آن را پیدا کرده و کامنت کنید (// در ابتدا).
    • خط مربوط به #include <User_Setups/Setup20_ESP32_GC9A01.h> (یا هر Setup دیگری که برای درایور GC9A01 و ESP32 مناسب باشد) را از کامنت خارج کنید. اگر فایل دقیقی برای 1.28 اینچ نبود، ممکن است نیاز باشد یک User_Setup.h جدید بسازید یا فایل موجود را کپی و تغییر دهید.
    • فایل User_Setup.h (یا فایلی که در مرحله قبل فعال کردید) را باز کنید و پین‌های SPI_SCK، SPI_MOSI، SPI_MISO، TFT_CS، TFT_DC، TFT_RST را بر اساس سیم‌بندی خود تنظیم کنید (طبق جدول پین‌مپ در بخش C). همچنین مطمئن شوید که #define LOAD_GLCD و #define LOAD_FONT2 و سایر فونت‌های مورد نیاز فعال باشند.

4. آپلود کد روی ESP32:

  1. انتخاب برد: در Arduino IDE، به منوی Tools > Board > ESP32 Arduino بروید و ESP32 Dev Module را انتخاب کنید.
  2. انتخاب پورت: ESP32 را با کابل USB به کامپیوتر خود متصل کنید. در منوی Tools > Port، پورت COM (در ویندوز) یا /dev/cu.usbserial-XXXX (در macOS/Linux) مربوط به ESP32 را انتخاب کنید.
  3. تنظیمات آپلود (اختیاری): می‌توانید در Tools، سرعت آپلود (Upload Speed) را روی 921600 و "Flash Frequency" را روی 80MHz تنظیم کنید.
  4. کپی کردن کد: کد MVP را که در بخش D ارائه شد، در Arduino IDE کپی کنید.
  5. تغییر مشخصات وای‌فای: مقادیر ssid و password را با مشخصات شبکه Wi-Fi خود جایگزین کنید.
  6. کامپایل و آپلود: روی دکمه Verify (علامت تیک) کلیک کنید تا کد کامپایل شود. سپس روی دکمه Upload (علامت فلش به راست) کلیک کنید.
  7. حالت آپلود ESP32: در برخی موارد، ممکن است لازم باشد دکمه BOOT (یا FLASH) روی برد ESP32 را فشار داده و نگه دارید و سپس دکمه RESET (یا EN) را فشار داده و رها کنید، سپس دکمه BOOT را رها کنید تا برد وارد حالت آپلود شود. اگر آپلود شروع نشد، ممکن است نیاز به انجام این کار باشد.
  8. نظارت بر سریال مانیتور: پس از آپلود موفق، Arduino IDE را باز کنید و Tools > Serial Monitor را باز کنید (نرخ باود را روی 115200 تنظیم کنید) تا خروجی‌های سریال و آدرس IP برد را مشاهده کنید.
نکته: در صورت بروز خطا در آپلود، از اتصال صحیح کابل USB، انتخاب پورت صحیح و نصب درایورهای CH340G/CP2102 (اگر برد شما از این چیپ‌ها استفاده می‌کند) اطمینان حاصل کنید.

F. چک‌لیست عیب‌یابی، خطاهای رایج و تست مرحله‌ای

عیب‌یابی بخشی جدایی‌ناپذیر از هر پروژه الکترونیک است. در ادامه یک چک‌لیست جامع برای عیب‌یابی، خطاهای رایج و روش تست مرحله‌ای ارائه شده است.

چک‌لیست عیب‌یابی عمومی:

  • تغذیه:
    • آیا ESP32 برق کافی (5V یا 3.3V) دریافت می‌کند؟
    • آیا ولتاژ سنسورها و ماژول‌ها (به ویژه رله 5V) صحیح است؟
    • آیا تمامی GND ها به هم متصل هستند (زمین مشترک)؟
  • اتصالات:
    • آیا سیم‌بندی‌ها محکم هستند؟ (سیم‌های جامپر شل نباشند)
    • آیا سیم‌بندی طبق جدول پین‌مپ انجام شده است؟ (مخصوصاً پین‌های SPI و I2C)
    • آیا مقاومت Pull-up برای DS18B20 نصب شده است؟
  • کد و نرم‌افزار:
    • آیا کد بدون خطا کامپایل می‌شود؟
    • آیا کتابخانه‌های مورد نیاز نصب و به‌روز هستند؟
    • آیا پین‌های تعریف شده در کد با سیم‌بندی فیزیکی مطابقت دارند؟
    • آیا نام و رمز عبور Wi-Fi در کد صحیح است؟
    • آیا تنظیمات TFT_eSPI (فایل User_Setup.h) به درستی برای LCD و ESP32 شما انجام شده است؟

خطاهای رایج و راه‌حل‌ها:

  1. خطای آپلود (A fatal error occurred: Failed to connect to ESP32: Timed out waiting for packet header):
    • راه‌حل: دکمه BOOT (یا FLASH) روی ESP32 را نگه دارید، سپس دکمه EN (یا RESET) را فشار داده و رها کنید، سپس دکمه BOOT را رها کنید. مجدداً آپلود را امتحان کنید. مطمئن شوید پورت صحیح را در IDE انتخاب کرده‌اید. درایورهای USB (CP2102/CH340G) را نصب کنید.
  2. عدم اتصال Wi-Fi:
    • راه‌حل: ssid و password را در کد با دقت بررسی کنید (حساس به حروف کوچک و بزرگ). مودم/روتر را یکبار ری‌استارت کنید. ESP32 را نزدیک‌تر به مودم قرار دهید. بررسی کنید آیا فایروال یا تنظیمات خاصی در روتر شما مانع اتصال می‌شود.
  3. "Failed to read from DHT sensor!" یا "Failed to read from DS18B20 sensor!":
    • راه‌حل: سیم‌بندی سنسورها را با دقت بررسی کنید (VCC، GND، Data). اطمینان حاصل کنید که پین‌های تعریف شده در کد صحیح هستند. برای DS18B20، از وجود مقاومت 4.7kΩ Pull-up بین VCC و Data مطمئن شوید. گاهی اوقات سنسورهای خراب نیز این خطا را می‌دهند.
  4. LCD روشن نمی‌شود یا چیزی نمایش نمی‌دهد:
    • راه‌حل: سیم‌بندی پین‌های SPI (SCK, MOSI, MISO)، CS، DC، RST را با دقت بررسی کنید. اطمینان حاصل کنید که فایل User_Setup.h در کتابخانه TFT_eSPI به درستی برای درایور GC9A01 و پین‌های ESP32 شما پیکربندی شده است. تغذیه LCD (معمولاً 3.3V) را بررسی کنید. پین BL (Backlight) باید به 3.3V متصل باشد.
  5. رله‌ها کار نمی‌کنند:
    • راه‌حل: مطمئن شوید که رله‌ها 5V تغذیه می‌شوند و GND مشترک دارند. بسیاری از ماژول‌های رله Active LOW هستند، به این معنی که برای روشن شدن نیاز به سیگنال LOW از ESP32 دارند (digitalWrite(RELAY_PIN, LOW); برای روشن، HIGH برای خاموش). پین‌های ورودی رله را بررسی کنید.
  6. SD Card خوانده نمی‌شود:
    • راه‌حل: سیم‌بندی SPI برای SD Card را بررسی کنید (CS، MOSI، MISO، SCK). پین CS برای SD Card باید مجزا از LCD باشد. از فرمت FAT32 برای کارت حافظه استفاده کنید. ماژول SD Card را با یک مولتی‌متر از نظر صحت تغذیه بررسی کنید.

تست مرحله‌ای (Step-by-Step Testing):

برای سهولت عیب‌یابی، قطعات را به صورت مرحله‌ای تست کنید:

  1. تست برد ESP32 (بدون هیچ قطعه خارجی):
    • یک کد blink ساده را روی ESP32 آپلود کنید.
    • سریال مانیتور را باز کنید و مطمئن شوید که پیام‌های Serial.print نمایش داده می‌شوند. این کار اتصال USB و عملکرد پایه برد را تایید می‌کند.
  2. تست Wi-Fi:
    • فقط برد ESP32 را به کامپیوتر وصل کنید.
    • کد اتصال به Wi-Fi را آپلود کنید و از طریق سریال مانیتور بررسی کنید که به درستی به شبکه وصل شده و IP Address را نمایش می‌دهد.
  3. تست سنسورها (هر یک جداگانه):
    • ابتدا فقط DHT22 را به ESP32 وصل کنید و کدی بنویسید که فقط دما و رطوبت را بخواند و روی سریال مانیتور چاپ کند.
    • همین کار را برای DS18B20 تکرار کنید.
  4. تست LCD:
    • فقط LCD را به ESP32 وصل کنید.
    • یک کد نمونه از کتابخانه TFT_eSPI (مثلاً GraphicTest) را آپلود کنید تا از عملکرد صحیح LCD و تنظیمات کتابخانه مطمئن شوید.
  5. تست رله:
    • رله را به ESP32 وصل کنید و کدی بنویسید که هر 5 ثانیه یکبار رله را روشن و خاموش کند (بدون اتصال به بار AC).
  6. تست SD Card:
    • فقط ماژول SD Card را وصل کنید.
    • یک کد نمونه برای خواندن/نوشتن از SD Card را آپلود کنید تا از عملکرد آن اطمینان حاصل کنید.
  7. ادغام مرحله‌ای:
    • پس از اطمینان از عملکرد صحیح هر قطعه به صورت جداگانه، شروع به ادغام آنها در پروژه اصلی کنید. ابتدا سنسورها، سپس LCD و در نهایت Wi-Fi و وب سرور.

G. توان و ایمنی (مصرف، تغذیه، ESD)

موضوع توان و ایمنی در پروژه‌های الکترونیکی، به خصوص برای کاربردهای صنعتی و باتری‌محور، از اهمیت بالایی برخوردار است.

1. مصرف توان و مدیریت باتری:

  • مصرف توان ESP32:
    • حالت فعال (Active Mode): حدود 80-200 میلی‌آمپر (بسته به فعالیت Wi-Fi، بلوتوث و پردازنده).
    • حالت Deep Sleep: حدود 10-15 میکروآمپر (μA).
  • محاسبه عمر باتری (مثال):
    • باتری 18650 با ظرفیت 2500mAh (2500 میلی‌آمپر ساعت).
    • فرض کنید برد 30 ثانیه فعال است (خواندن سنسور، ارسال داده، به‌روزرسانی LCD، وب سرور) و 15 دقیقه در Deep Sleep.
    • مصرف در حالت فعال: 100mA * (30s / 3600s/h) = 0.83 mAh
    • مصرف در حالت Deep Sleep: 0.015mA * (870s / 3600s/h) = 0.0036 mAh
    • کل مصرف در هر چرخه (15.5 دقیقه): تقریباً 0.83 + 0.0036 = 0.8336 mAh
    • تعداد چرخه‌ها در روز: (24 * 60) / 15.5 = 92.9 چرخه‌
    • مصرف روزانه: 0.8336 mAh * 92.9 = 77.42 mAh
    • عمر باتری: 2500 mAh / 77.42 mAh/day ≈ 32 روز
    نکته: این یک محاسبه تخمینی است. مصرف واقعی به عوامل مختلفی مانند نوع LCD، سنسورها، فرکانس خواندن و ارسال داده و بهینه‌سازی کد بستگی دارد. رله‌ها مصرف بالایی دارند و نباید به صورت دائم روشن باشند.
  • ماژول شارژ TP4056:
    • وظیفه شارژ ایمن باتری لیتیوم-یون 18650 و محافظت در برابر شارژ بیش از حد (Overcharge)، تخلیه بیش از حد (Overdischarge) و جریان بیش از حد (Overcurrent) را بر عهده دارد.
    • ورودی 5V را از آداپتور یا پنل خورشیدی کوچک دریافت می‌کند.
  • بهینه‌سازی مصرف:
    • استفاده حداکثری از Deep Sleep.
    • خاموش کردن ماژول‌های پرمصرف (مثل Wi-Fi) در زمان عدم نیاز.
    • کاهش فرکانس خواندن سنسورها و به‌روزرسانی‌ها.
    • استفاده از LCD با نور پس‌زمینه قابل کنترل و خاموش کردن آن در زمان‌های عدم استفاده.
    • استفاده از رگولاتورهای ولتاژ با راندمان بالا (مثل Buck Converter با راندمان > 90%).

2. تغذیه و منابع قدرت:

  • برق شهری:
    • استفاده از آداپتور 5V/2A با کیفیت و استاندارد برای تغذیه ESP32 و ماژول رله.
    • در محیط‌های صنعتی، از منابع تغذیه صنعتی (Industrial Power Supply) با ورودی AC گسترده و خروجی رگوله شده و محافظت شده در برابر نویز و نوسانات استفاده کنید.
  • باتری:
    • باتری 18650 را با ماژول TP4056 به صورت صحیح متصل کنید.
    • برای اطمینان از عملکرد پایدار، مبدل Buck Converter را بین باتری (پس از TP4056) و ESP32 قرار دهید تا ولتاژ پایدار 3.3V را تامین کند، به خصوص زمانی که ولتاژ باتری کم می‌شود.

3. ایمنی ESD (تخلیه الکترواستاتیک) و حفاظت محیطی:

  • ESD:
    • در محیط‌های صنعتی، تخلیه الکترواستاتیک می‌تواند به قطعات الکترونیکی آسیب برساند.
    • از کیس‌ها و جعبه‌های محافظ مناسب استفاده کنید.
    • هنگام دست زدن به قطعات، از مچ‌بند ESD استفاده کنید.
    • ماژول‌ها و سنسورها را در برابر تماس مستقیم با کاربر محافظت کنید.
  • حفاظت محیطی (برای کاربرد گلخانه/صنعتی):
    • جعبه ضدآب (IP-rated Enclosure): استفاده از جعبه‌هایی با استاندارد IP65 یا بالاتر برای محافظت در برابر رطوبت، گرد و غبار و آب.
    • محافظت از سنسورها: سنسورهای DS18B20 به صورت ضدآب هستند، اما DHT22 باید در محفظه‌ای با تهویه مناسب و محافظت شده در برابر باران مستقیم قرار گیرد.
    • عایق‌بندی رله‌ها: مطمئن شوید که اتصالات برق اصلی به رله‌ها به خوبی عایق‌بندی شده‌اند تا از شوک الکتریکی و اتصال کوتاه جلوگیری شود.
    • محدود کردن دما: اطمینان حاصل کنید که قطعات الکترونیکی در محدوده دمایی مجاز خود کار می‌کنند. در گلخانه، دما می‌تواند بالا رود.

H. پیشنهاد ارتقا و جایگزین‌ها

با پیشرفت در این پروژه و کسب تجربه، می‌توانید سیستم خود را با اضافه کردن قابلیت‌ها و جایگزین کردن قطعات با نمونه‌های پیشرفته‌تر، ارتقا دهید.

1. ارتقاء سنسورها:

  • سنسور رطوبت خاک: اضافه کردن سنسور خازنی رطوبت خاک (Capacitive Soil Moisture Sensor) برای اندازه‌گیری دقیق‌تر رطوبت خاک و اتوماسیون آبیاری.
  • سنسور شدت نور: اضافه کردن سنسور LDR یا BH1750 (I2C) برای مانیتورینگ شدت نور محیط و کنترل نورپردازی گلخانه.
  • سنسور CO2: برای گلخانه‌های پیشرفته، سنسورهای CO2 (مانند MH-Z19B یا SCD30) برای پایش و تنظیم سطح دی‌اکسید کربن.
  • سنسورهای کیفیت آب: در صورت استفاده از سیستم هیدروپونیک، اضافه کردن سنسورهای pH و EC.

2. ارتقاء ارتباطات:

  • LoRa/LoRaWAN:
    • ماژول LoRaWAN استاندارد: برای ارتباطات دوربرد و کم‌توان در مسافت‌های طولانی‌تر از Wi-Fi، می‌توانید یک ماژول LoRaWAN (مانند RAK4200، Heltec ESP32 LoRa) به سیستم اضافه کنید. این ماژول‌ها داده‌ها را از طریق یک Gateway LoRaWAN به شبکه و سپس به سرورهای ابری (مانند The Things Network) ارسال می‌کنند.
    • تفاوت LoRa و LoRaWAN:
      • LoRa (Long Range): یک لایه فیزیکی (Physical Layer) برای مدولاسیون رادیویی است که امکان ارتباطات دوربرد و کم‌توان را فراهم می‌کند. شبیه به نحوه کار Wi-Fi در لایه فیزیکی است، اما برای فواصل بسیار طولانی‌تر و پهنای باند کمتر طراحی شده.
      • LoRaWAN (Long Range Wide Area Network): یک پروتکل شبکه (Network Layer) است که بر روی لایه فیزیکی LoRa ساخته شده. LoRaWAN معماری شبکه (شامل دستگاه‌های پایانی، Gateway ها، سرور شبکه و سرور اپلیکیشن)، امنیت و پروتکل‌های ارتباطی را تعریف می‌کند. این پروتکل امکان اتصال دستگاه‌ها به یک شبکه گسترده، مدیریت دستگاه‌ها و ارسال داده‌های رمزگذاری شده به سرورهای ابری را فراهم می‌کند. برای کاربردهای صنعتی و شهری با تعداد زیاد دستگاه، LoRaWAN انتخاب استاندارد است.
  • موبایل (GPRS/LTE): برای مناطقی که دسترسی به Wi-Fi وجود ندارد، اضافه کردن ماژول‌های GPRS/LTE (مانند SIM800L یا SIM7600) برای ارسال داده‌ها و کنترل از طریق شبکه موبایل.
  • اتصال به پلتفرم‌های ابری (Cloud IoT): به جای وب سرور محلی، داده‌ها را به پلتفرم‌هایی مانند AWS IoT Core، Google Cloud IoT، Microsoft Azure IoT Hub، Thingspeak یا Ubidots ارسال کنید. این پلتفرم‌ها امکان تحلیل داده‌ها، ساخت داشبورد‌های پیشرفته، تنظیم هشدارها و اجرای منطق‌های پیچیده‌تر را فراهم می‌کنند.

3. ارتقاء واسط کاربری و کنترل:

  • نمایشگر پیشرفته‌تر: استفاده از نمایشگرهای بزرگ‌تر و با رزولوشن بالاتر (مانند TFT 3.5 اینچ با درایور ILI9488) برای داشبوردهای گرافیکی پیچیده‌تر.
  • اپلیکیشن موبایل: توسعه یک اپلیکیشن موبایل (اندروید/iOS) برای مانیتورینگ و کنترل سیستم از راه دور، با استفاده از پلتفرم‌هایی مانند Blynk یا ساخت اپلیکیشن اختصاصی.
  • Voice Control: ادغام با دستیارهای صوتی (مانند Google Assistant یا Amazon Alexa) برای کنترل صوتی بخش‌هایی از گلخانه.

4. قابلیت‌های صنعتی و پایداری:

  • PCB اختصاصی: به جای استفاده از برد توسعه، طراحی یک PCB اختصاصی برای پروژه نهایی جهت افزایش پایداری، کاهش ابعاد و بهبود عملکرد.
  • منابع تغذیه رگوله شده صنعتی: استفاده از منابع تغذیه با کیفیت بالا و محافظت شده در برابر نویز و نوسانات.
  • ماژول‌های مقاوم: جایگزینی سنسورها و رله‌های عمومی با مدل‌های صنعتی که در برابر رطوبت، دما و لرزش مقاوم‌تر هستند.
  • OTA Updates (Over-The-Air): امکان به‌روزرسانی نرم‌افزار ESP32 از طریق Wi-Fi بدون نیاز به اتصال فیزیکی، که برای سیستم‌های نصب شده در مکان‌های دور بسیار مفید است.
  • Watchdog Timer: استفاده از Watchdog Timer داخلی ESP32 برای ری‌استارت خودکار برد در صورت هنگ کردن کد، که پایداری سیستم را افزایش می‌دهد.

با این ارتقاها، پروژه اتوماسیون گلخانه شما می‌تواند از یک نمونه اولیه برای مبتدیان به یک سیستم کاملاً حرفه‌ای و صنعتی تبدیل شود.

Related Posts

دیدگاه‌ خود را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

به بالا بروید