سنترا - أذكى كاميرا مراقبة منزلية الصنع

Sentra هي كاميرا مراقبة ذكية تعمل بالبطارية يمكنك تركيبها بنفسك، وتتميز ببث مباشر عبر الواي فاي، وكشف الحركة، والرؤية الليلية، والتسجيل على بطاقة SD.

المواد المستخدمة في هذا المشروع

مكونات الأجهزة

وحدة كاميرا الذكاء الاصطناعي DFRobot ESP32-S3 (التعرف على حواف الصور، الرؤية الليلية، التفاعل الصوتي ChatGPT)

بطارية، 3.7 فولت

شاحن بطاريات ليثيوم أيون USB 

تطبيقات برمجية وخدمات عبر الإنترنت

لوحة تحكم سنترا

أوتوديسك فيوجن

بيئة تطوير أردوينو

أدوات يدوية وآلات تصنيع

مكواة لحام (عامة)

سلك لحام خالٍ من الرصاص

قصة

مرحباً أيها المبدعون، أنا شغوفٌ ببناء مشاريع تجمع بين الهندسة والأنظمة المدمجة وتصميم المنتجات، لتُنتج شيئاً عملياً وجذاباً في آنٍ واحد.

في هذا المشروع، ابتكرتُ "سنترا" - كاميرا المراقبة الذكية "سنترا" - نظام مراقبة ذكي يعمل بالبطارية بالكامل، مبنيٌّ على معالج ESP32-S3. تجمع "سنترا" بين بث الفيديو المباشر عبر الواي فاي، والتسجيل المستمر على بطاقة SD، وكشف الحركة، والرؤية الليلية التلقائية، ومراقبة الصوت في الوقت الفعلي، وحتى الإعلانات الصوتية الآلية، كل ذلك في جهاز صغير الحجم مصمم خصيصاً.

صُمِّم الهيكل الخارجي والواجهة بالكامل باستخدام برنامج Autodesk Fusion 360، مع التركيز على التصميم الأنيق، وسهولة الحمل، وتجربة مستخدم عصرية. إلى جانب المكونات المادية، طورتُ أيضاً لوحة تحكم مخصصة تعمل في الوقت الفعلي، وتعمل مباشرةً على أي متصفح - دون الحاجة إلى تطبيقات أو اشتراكات أو خدمات سحابية.

ما يُميز هذا المشروع بالنسبة لي هو أن كل شيء يعمل محلياً على الجهاز نفسه. من تحليل الحركة والتحكم التكيفي بالأشعة تحت الحمراء إلى توليف الصوت في الوقت الفعلي ومراقبة المستشعرات، صُمِّمت "سنترا" لتُظهر مدى التطور الذي يُمكن أن تصل إليه الأجهزة الحديثة التي تُصنع يدوياً عندما تجتمع الهندسة المدروسة والإبداع.

هذا المشروع هو محاولتي لإنشاء نظام كاميرا ذكي لا يبدو كمشروع يدوي تقليدي، بل أقرب إلى منتج حقيقي من الجيل القادم.

الخطوة 1: تصميم CAD

كانت الخطوة الأولى في هذا المشروع تصميم الهيكل الخارجي والداخلي الكامل لكاميرا سينترا. صممت جميع الأجزاء من الصفر باستخدام برنامج أوتوديسك فيوجن 360، مع التركيز على المنحنيات الواضحة، والأبعاد المدمجة، والمسافات المناسبة بين المكونات، وسهولة التجميع.

بما أن هذه الكاميرا مصممة لتكون محمولة وتعمل بالبطارية، أردت أن يكون تصميمها بسيطًا وعصريًا، أشبه بمنتجات الشركات المصنعة، بدلًا من أن تبدو كمشروع إلكتروني تقليدي، مع الحفاظ على التصميم العام أنيقًا وبسيطًا.

استلهمتُ أفكارًا من هذا المشروع المميز لموكيش سانخلا، وأنصحكم بشدة بالاطلاع عليه أيضًا، فهو تصميم رائع وموثق جيدًا.

الخطوة الثانية: الطباعة ثلاثية الأبعاد

بعد اكتمال تصميم CAD، كانت الخطوة التالية هي طباعة جميع أجزاء الهيكل. يتكون التصميم من ثلاثة مكونات رئيسية مطبوعة:

الهيكل الرئيسي

الغطاء العلوي

امتداد الأزرار

اخترتُ لهذا التصميم خيوط PLA رمادية اللون لأنها تمنح الكاميرا مظهرًا أنيقًا وعصريًا، مع سهولة الطباعة ودقة أبعاد عالية. يُعدّ PLA خيارًا ممتازًا للحصول على سطح أملس والحفاظ على التفاوتات الدقيقة اللازمة للتجميع السليم.

الخطوة 3: تجميع Spekar

الخطوة التالية كانت تركيب السماعة داخل العلبة. قمتُ أولاً بقص أسلاك السماعة إلى الطول المناسب، ثم أضفتُ سلكًا إضافيًا لتسهيل عملية التركيب النهائية وجعلها أكثر ترتيبًا.

بعد ذلك، أزلتُ الغطاء اللاصق من السماعة ووضعتها بعناية في مكان التثبيت المخصص لها داخل العلبة الرئيسية. ضغطتُ عليها ضغطًا خفيفًا لتثبيتها في مكانها.

الخطوة 4: تركيب البطارية

الخطوة التالية كانت تركيب البطارية في العلبة. في البداية، قمتُ بلحام سلكين بأطراف البطارية لتسهيل توصيل الطاقة أثناء تجميع الدوائر الإلكترونية النهائية.

كان الغطاء العلوي مُصمماً مسبقاً في برنامج Autodesk Fusion 360 مع حجرة مخصصة للبطارية، لذا تتناسب البطارية تماماً مع مكانها دون إهدار أي مساحة داخلية. بعد وضعها في مكانها، استخدمتُ كمية قليلة من الغراء لتثبيتها بإحكام.

الخطوة 5: توصيل وحدة الشحن

الخطوة التالية كانت توصيل البطارية بوحدة الشحن. في البداية، قمتُ بلحام أسلاك البطارية بالأطراف الموجبة والسالبة الصحيحة في الوحدة، مع التأكد من صحة توصيل القطبية لتجنب تلف الدائرة.

بعد ذلك، قمتُ بلحام زوج آخر من الأسلاك بأطراف خرج 5 فولت في وحدة الشحن. ستُستخدم هذه الأسلاك لاحقًا لتزويد لوحة ESP32-S3 الرئيسية داخل Sentra بالطاقة.

الخطوة 6: تهيئة الكود

قبل تحميل الكود، عليك ضبط بيانات اعتماد شبكة Wi-Fi والمنطقة الزمنية داخل الكود المصدري. ما عليك سوى استبدال القيم الافتراضية باسم شبكة Wi-Fi وكلمة المرور الخاصة بك.

#define WIFI_SSID       "Your SSID"
#define WIFI_PASS       "Your Pass"
#define TZ_OFFSET_SEC   -28800   // UTC-8 Pacific Standard Time (PST)

تُستخدم قيمة المنطقة الزمنية للطوابع الزمنية والتسجيلات ومزامنة وقت النظام. يمكنك تغييرها حسب منطقتك.

الخطوة 7: تحميل الكود

قبل التحميل، تأكد من تحديد إعدادات اللوحة التالية بشكل صحيح داخل بيئة تطوير Arduino:

اللوحة: وحدة تطوير ESP32S3

ذاكرة PSRAM: OPI PSRAM

حجم الذاكرة الفلاشية: 16 ميجابايت (128 ميجابايت)

نظام التقسيم: تطبيق ضخم (3 ميجابايت بدون تحديثات عبر الهواء / 1 ميجابايت SPIFFS)

تفعيل USB CDC عند بدء التشغيل

تردد المعالج: 240 ميجاهرتز

سرعة التحميل: 921600

تُعدّ إعدادات ذاكرة PSRAM وحجم الذاكرة الفلاشية بالغة الأهمية لأن Sentra يستخدم مخازن مؤقتة كبيرة لبث الفيديو وتسجيل SD والمعالجة في الوقت الفعلي. قد تؤدي الإعدادات غير الصحيحة إلى أعطال أو حلقات إعادة تشغيل أو فشل في تهيئة الكاميرا.

بعد إتمام جميع الإعدادات، قم بتوصيل لوحة ESP32-S3 باستخدام كابل USB، ثم حدد منفذ COM الصحيح، وقم بتحميل الكود. بعد اكتمال عملية التحميل بنجاح، افتح شاشة المراقبة التسلسلية لعرض عنوان IP الخاص بالجهاز وحالة النظام.

الخطوة 8: لوحة التحكم

لوحة تحكم Sentra

لجعل Sentra منتجًا ذكيًا متكاملًا، صممنا لوحة تحكم عصرية عبر الإنترنت بواجهة سهلة الاستخدام وتحكم فوري.

ما عليك سوى فتح لوحة التحكم، وإدخال عنوان IP الخاص بالكاميرا، والاتصال فورًا. تتميز الواجهة بتصميم عصري ومتجاوب، وتعمل بسلاسة على الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية وأجهزة الكمبيوتر المكتبية، مما يمنح Sentra تجربة استخدام احترافية ومميزة.

يمكنك مشاهدة البث المباشر للكاميرا ومراقبة معلومات مهمة مثل الحركة، ومستوى البطارية، والإضاءة المحيطة، ومستوى الصوت، وحالة التسجيل، واستخدام بطاقة SD، وحالة الرؤية الليلية في الوقت الفعلي.

كما توفر لوحة التحكم وصولًا سريعًا إلى ميزات مثل التحكم في التسجيل، والإعلانات الصوتية، ووضع صفارة الإنذار، والإضاءة بالأشعة تحت الحمراء، مما يسهل إدارة الكاميرا من أي مكان على شبكتك المحلية.

الخطوة 9: تجميع كاميرا ESP32 S3

الخطوة التالية كانت تركيب لوحة كاميرا ESP32-S3 في الهيكل الرئيسي. وضعتُ اللوحة في موضع التثبيت المخصص، وبعد تثبيتها، قمتُ بتوصيل السماعة باستخدام موصل JST الخاص بها.

صُمم الهيكل لدعم التثبيت القياسي باستخدام 4 براغي صغيرة لضمان تثبيت محكم. ولأنني لم أكن أملك البراغي في ذلك الوقت، استخدمتُ كمية صغيرة من الغراء الفائق لتثبيت اللوحة مؤقتًا.

الخطوة 10: تجميع وحدة الشحن

بعد تجهيز وحدة الشحن مسبقًا، وضعتها بعناية في مكانها المخصص، وقمت بمحاذاة موصل USB Type-C مع الفتحة الموجودة على جانب الهيكل، لتسهيل شحن الكاميرا من الخارج.

بعد تثبيت الوحدة في مكانها الصحيح، قمت بتوصيل سلكي خرج 5 فولت من وحدة الشحن بمدخل الطاقة في اللوحة الرئيسية، مع التأكد من صحة القطبية قبل تشغيل النظام.

الخطوة 11: تركيب وحدة تمديد الأزرار

الآن، نقوم بتركيب قطعة تمديد الزر الصغيرة. بما أن زر لوحة ESP32-S3 موجود داخل الغلاف، فقد صممتُ قطعة التمديد هذه بشكل منفصل لتسهيل الوصول إليه من خارج الغلاف.

ببساطة، قمتُ بمحاذاة قطعة تمديد الزر المطبوعة مع الفتحة الجانبية وأدخلتها في مكانها المخصص على الغطاء العلوي. بعد التركيب، تضغط القطعة مباشرةً على زر الضغط الداخلي، مما يتيح سهولة الوصول إليه دون الحاجة لفتح الغلاف.

الخطوة ١٢: التجميع النهائي

الخطوة الأخيرة هي إغلاق الغطاء وإتمام عملية التجميع. قمتُ بمحاذاة الغطاء العلوي مع الهيكل الرئيسي بعناية، وتأكدتُ من وضع عدسة الكاميرا، وامتداد الزر، والأسلاك الداخلية في مكانها الصحيح قبل إغلاق الغطاء. ولتثبيت كل شيء بإحكام، استخدمتُ ثلاثة براغي من الجهة الخلفية للغطاء.

قبل استخدام كاميرا Sentra، اشحن البطارية بالكامل عبر منفذ USB Type-C. بمجرد اكتمال الشحن، تصبح الكاميرا جاهزة للاستخدام.

بعد التشغيل، افتح لوحة التحكم في متصفحك باستخدام عنوان IP الخاص بـ ESP32-S3 للوصول إلى بث الكاميرا المباشر وجميع الميزات الذكية.

نظرًا لأن Sentra تعمل بالبطارية بالكامل وهي صغيرة الحجم، يمكنك حملها بسهولة إلى أي مكان أو تثبيتها على الحائط أو المكتب أو الرف أو أي مكان ترغب في مراقبته. خلال الاختبار، تحققت من بث الفيديو المباشر، وتسجيل بطاقة SD، وكشف الحركة، والرؤية الليلية التلقائية، ومراقبة الصوت، والإعلانات الصوتية، وعناصر التحكم في لوحة التحكم للتأكد من أن كل شيء يعمل بسلاسة.

كان شعورًا رائعًا أن أرى النظام بأكمله يعمل ككاميرا ذكية متكاملة، وقد أضفى ذلك حيوية على المشروع بأكمله.

الخطوة 14: الخاتمة

كان بناء Sentra تجربة ممتعة ومجزية للغاية بالنسبة لي. أردت تصميم كاميرا مراقبة منزلية الصنع لا تعمل بكفاءة فحسب، بل تتميز أيضًا بتصميم عصري، وسهولة الحمل، وأناقة التصميم. بدءًا من تصميم الهيكل باستخدام برنامج Autodesk Fusion 360، مرورًا ببناء لوحة التحكم، وصولًا إلى دمج جميع المكونات الإلكترونية، تم تصميم كل جزء من هذا المشروع وتجميعه من الصفر.

أكثر ما استمتعت به هو رؤية جميع الميزات المختلفة تتكامل في جهاز واحد صغير الحجم - بث فيديو مباشر، وكشف الحركة، ورؤية ليلية تلقائية، ومراقبة صوتية، وتسجيل على بطاقة SD، وحتى إعلانات صوتية، وكل ذلك يعمل بنظام ESP32-S3 يعمل بالبطارية.

ساعدني هذا المشروع أيضًا على تعلم الكثير عن الأنظمة المدمجة، وتصميم المنتجات، وتحسين البرمجيات في الوقت الفعلي. لقد أظهر لي مدى قوة وكفاءة لوحات التطوير الصغيرة عند دمجها مع الإبداع والتصميم الدقيق.

آمل أن يلهم هذا المشروع الآخرين لبناء أجهزتهم الذكية الخاصة وتجربة تقنيات "اصنعها بنفسك".

مخططات