La راسبيري باي بيكو وبيكو دبليو لقد فتحوا الباب أمام عدد هائل من المشاريع الصغيرة والرخيصة والفعّالة التي يمكنك تنفيذها بنفسك. في حين أن الكثيرين يفكرون أولاً في جهاز Raspberry Pi "الكبير"، إلا أن الحقيقة هي أن هذا المتحكم الدقيق مثالي لتعلم الإلكترونيات، والتحكم في أجهزة الاستشعار، وصنع أدوات صغيرة مفيدة، وحتى إعداد أنظمة متصلة بالإنترنت أو بشبكات بعيدة المدى مثل LoRaWAN.
إذا كنت تبحث عن أفكار مشاريع Raspberry Pi Pico هل تبحث عن مشاريع تتجاوز تجربة وميض مصابيح LED التقليدية وتكون مفيدة حقًا في الحياة اليومية؟ ستجد هنا مجموعة واسعة من الخيارات. من الاستخدامات العملية للغاية (الأتمتة، وأتمتة المنزل، وقياس البيانات، والخوادم خفيفة الوزن) إلى مشاريع أكثر إبداعًا وتسلية، مع شروحات واضحة ومستويات صعوبة ومكونات نموذجية ستحتاجها.
مشاريع Raspberry Pi Pico و LoRaWAN والمشاريع بعيدة المدى
من بين المجالات التي يتألق فيها بيكو هو اتصال منخفض الطاقةيسمح بروتوكول LoRaWAN بإرسال البيانات عبر مسافات تصل إلى عدة كيلومترات مع استهلاك طاقة قليلة جدًا، وهو مثالي لأجهزة الاستشعار عن بعد أو المشاريع الميدانية حيث لا ترغب في تغيير البطاريات كل يومين.
باستخدام تقنية LoRaWAN يمكنك تحقيق تتراوح المسافات بين 10 و 15 كيلومترًا في ظل ظروف مواتية، ولكن مع عيب كبير: سرعة الإرسال منخفضة للغاية، إذ لا تتجاوز بضعة بايتات في الثانية. هذا غير مناسب لإرسال الفيديو أو الصوت، ولكنه مثالي لإرسال قراءات درجة الحرارة والرطوبة، وحالة الخزان، والموقع التقريبي، والتنبيهات البسيطة، وما إلى ذلك.
ومن الشروط الأخرى أن تكون ضمن منطقة تغطية شركة شبكة LoRaWAN الحالية (على سبيل المثال، شبكة The Things Network أو عمليات النشر الخاصة)، أو يمكنك إنشاء بوابة خاصة بك. والخبر السار هو أن المجتمع العالمي الداعم لتقنية LoRaWAN نشط للغاية، وهناك الكثير من الوثائق والأمثلة والعُقد المنشورة، لذا نادرًا ما تبدأ من الصفر تمامًا.
بفضل جهود مطوري المجتمع، أصبح جهاز Raspberry Pi Pico متوافق مع مكتبات LoRa الشائعة جدًاومن الأمثلة ذات الصلة مكتبة LoRa الخاصة بـ Arduino التي يشرف عليها سانديب ميستري، والتي تم توسيعها لتشمل دعم Pico أيضًا. هذا يُسهّل الأمور كثيرًا، إذ يُمكنك الاستفادة من الأمثلة الموجودة وتكييف الكود مع مشروعك دون الحاجة إلى البدء من الصفر.
لتجهيز فأسك بتقنية LoRaWAN، أنت بحاجة إلى وحدة أو جهاز راديو LoRa (على سبيل المثال، بالاعتماد على SX1276/SX1278) الذي يتصل بدبابيس المتحكم الدقيق. بعد ذلك، باستخدام MicroPython أو C/C++ والمكتبة المناسبة، تقوم بتكوين بيانات اعتماد شبكة LoRaWAN الخاصة بك (devEUI، appEUI، appKey، أو ما يعادلها)، وبذلك يكون لديك عقدة جاهزة لإرسال بيانات المستشعر عبر مسافات طويلة.
أولى المشاريع المفيدة باستخدام Raspberry Pi Pico و Pico W
تم تصميم Raspberry Pi Pico لـ مشاريع التحكم والإلكترونيات خفيفة الوزنيُضيف جهاز Pico W خاصية الواي فاي، مما يفتح آفاقًا أوسع. سواء كنت مبتدئًا في عالم الإلكترونيات أو كنت خبيرًا في اللحام واستخدام لوحات التجارب، يمكنك إنجاز مشاريع بسيطة وعملية.
لأولئك الذين يتلقون طبق بيكو بشكل مفاجئ تقريبًا، دون أن يكونوا قد تناولوه بعد ترسانة الإلكترونيات للهواة (لوحة تجارب، أسلاك توصيل، مصابيح LED، حساسات، إلخ)، قد يكون من الأفضل البدء بمشاريع تتطلب عددًا قليلًا جدًا من المكونات الخارجية أو تعتمد بشكل أساسي على استخدام تقنية الواي فاي وبعض مصابيح LED المدمجة. بمجرد توفر المواد الأساسية، يمكنك زيادة التعقيد تدريجيًا.
إذا كانت لديك بالفعل بعض الخبرة في اللحام والتجميع، فإن جهاز Pico يسمح لك بالنظر في مشاريع أكثر طموحاً ودائمة، مثل أنظمة المراقبة، والروبوتات الصغيرة، ووحدات التحكم في إضاءة LED القابلة للعنونة، أو أجهزة إنترنت الأشياء التي تتواصل مع خادم منزلي أكثر قوة، مثل Raspberry Pi 4 أو 5.
الفكرة هي أن مشروعك الشخصي الأول لا يبقى مجرد فضول. من المثير للاهتمام أنه قد بعض الاستخدامات العملية، حتى لو كان الأمر بسيطًا: تشغيل الأضواء، أو مراقبة باب، أو قياس درجة حرارة غرفة، أو عرض رسائل على شاشة، أو جمع بيانات من بيئتك لمعرفة كيفية معالجتها لاحقًا.
بالتوازي مع ذلك، يمكنك استخدام أجهزة Raspberry Pi "الكبيرة" للخوادم أو الوسائط المتعددة أو التشغيل الآلي للمنزل أو مشاريع المحاكاة، وترك جهاز Pico للجزء الآخر. التحكم في الأجهزة والمستشعراتيشكلون معاً فريقاً رائعاً في أي مشروع لإنترنت الأشياء أو أتمتة المنازل.
أفكار مشاريع عملية باستخدام Raspberry Pi Pico
إن تنوع المشاريع الممكنة باستخدام Pico هائل، ولكن هناك بعض الفئات التي تتناسب بشكل خاص مع خصائصه: انخفاض استهلاك الطاقة، وصغر الحجم، وسهولة البرمجة باستخدام MicroPython أو C/C++.
يتمثل أحد الخيارات الكلاسيكية في إنشاء وحدة تحكم إضاءة LED قابلة للعنونة باستخدام شرائط من نوع WS2812B (NeoPixel). يتولى جهاز Pico مسؤولية توليد أنماط الألوان والمؤثرات الموسيقية والمشاهد المحيطة، ويمكنك استخدام الأزرار أو خادم ويب صغير على جهاز Pico W لتغيير الأوضاع من هاتفك المحمول.
ثمة احتمال شائع آخر وهو إنشاء محطة أرصاد جوية صغيرة يعتمد هذا النظام على مستشعرات مثل BME280 أو DHT22 المتصلة بجهاز Pico، حيث يقوم بقياس درجة الحرارة والرطوبة والضغط، ويمكن عرض البيانات على شاشة OLED صغيرة، ويمكن إرسالها عبر شبكة Wi-Fi إلى لوحة تحكم (مثل Grafana) أو حتى إرسالها عبر LoRaWAN إذا كنت ترغب في قياس الطقس في موقع بعيد.
إذا كنت تحب فكرة العناية بنباتاتك، فإن جهاز بيكو مثالي لنظام من نظام ري أوتوماتيكي بسيط. مع مستشعر رطوبة التربةباستخدام جهاز تحكم عن بعد ومضخة صغيرة، يمكنك ري النباتات المزروعة في أصص أو حديقة صغيرة بناءً على مستوى رطوبة التربة الفعلي. هذا ليس مريحًا فحسب، بل يساعد أيضًا في توفير المياه والحفاظ على صحة النباتات.
يمكن أن يعمل جهاز بيكو أيضًا كـ "طفل" لجهاز Raspberry Pi أكبر في مشاريع أتمتة المنازل. على سبيل المثال، يمكن لبرنامج Home Assistant الذي يعمل على جهاز Raspberry Pi 4 التواصل مع رقائق Pi الموزعة في جميع أنحاء المنزل لتفعيل المرحلات. قراءة المستشعرات أو التحكم في شرائط LED باستخدام بروتوكولات خفيفة الوزن مثل MQTT. بهذه الطريقة، تفصل الجزء "الثقيل" من الأتمتة عن جزء التحكم منخفض المستوى.
بالنسبة للمشاريع المحمولة، فإن استهلاك الطاقة المنخفض لجهاز Pico يجعله مثاليًا للأجهزة التي تعمل بـ بطاريات أو خلايا الليثيوم بوليمربدءًا من مسجلات البيانات الصغيرة التي تخزن المعلومات على بطاقة microSD، وصولًا إلى الأجهزة التي تستيقظ بشكل دوري، وتقيس شيئًا ما، ثم تعود إلى وضع السكون لتستمر لأشهر دون إعادة شحن.
مشاريع مميزة باستخدام Raspberry Pi "الكبير" يمكنك استكمالها باستخدام Pico
بينما يركز جهاز Pico على مهام التحكم، فإن أجهزة Raspberry Pi 3 أو 4 أو 5 تتولى الباقي. مشاريع أثقل تتطلب هذه المشاريع نظام تشغيل كامل، وشبكة قوية، ومنفذ USB سريع، أو مخرج فيديو. ويمكن تحسين العديد من هذه المشاريع بشكل أكبر من خلال دمج Pico كعقدة استشعار أو تشغيل.
ومن الأمثلة الشائعة جدًا تحويل جهاز Raspberry Pi الخاص بك إلى مركز الوسائط المتعددة باستخدام Kodi أو Plex. مع Raspberry Pi 3B+ أو 4 أو 5، وبطاقة microSD جيدة وكابل HDMI، يمكنك تحويل تلفزيونك إلى "تلفزيون ذكي" كامل، مع إمكانية الوصول إلى المسلسلات والأفلام والموسيقى والصور، من وحدة التخزين المحلية أو خدمات البث المتوافقة.
بالنسبة لأولئك الذين يرغبون في الحصول على بيانات بيئية، يمكن لجهاز Raspberry Pi أكثر قوة تسجيل وعرض ما يرسلون عدة وحدات بيكو. سواء في الأماكن المغلقة أو المفتوحة (درجة الحرارة، الرطوبة، جودة الهواء، هطول الأمطار، الرياح، إلخ). تُخزَّن جميع هذه البيانات في قواعد بيانات السلاسل الزمنية مثل InfluxDB، وتُعرض على لوحات باستخدام Grafana، مما يُنشئ محطة أرصاد جوية متكاملة للغاية.
تركيبة أخرى مثيرة للاهتمام: جهاز Raspberry Pi 4 مع OpenMediaVault كـ خادم NAS بالإضافة إلى عدة لوحات Pico كعُقد بعيدة لتحميل السجلات، ونسخ احتياطية من بيانات المستشعرات، أو البيانات المُولّدة ميدانيًا. بهذه الطريقة، تُنشئ سحابة شخصية تُركّز ما تُنتجه وحدات التحكم الدقيقة لديك. كل ما تحتاجه هو جهاز Pi 4 أو 5، ومحركات أقراص صلبة USB (HDD أو SSD)، ومصدر طاقة جيد، و شبكة سلكية.
في مجال الأمن، يمكن لجهاز Raspberry Pi المزود بنظام MotionEyeOS أو برامج مثل Motion أن يعمل كـ كاميرا مراقبة مزودة بخاصية كشف الحركةوفي الوقت نفسه، يوفر جهاز Pico، الموجود في الأبواب أو النوافذ، مستشعرات PIR أو مفاتيح مغناطيسية أو تنبيهات صوتية أو ضوئية محلية عند تنشيط شيء ما.
إذا كنت من محبي ألعاب الفيديو القديمة، فإن جهاز Raspberry Pi (وليس Pico) هو الجهاز الذي سيشغل RetroPie ومحاكيات أخرى لإعداد... محاكي وحدة التحكم الكلاسيكيةأما جهاز Pico، من ناحية أخرى، فيمكن استخدامه كوحدة تحكم USB مخصصة أو واجهة لـ أزرار ألعاب الأركيدإضفاء لمسة "صانع" أكثر على صالة الألعاب.
الخوادم والخدمات المنزلية باستخدام Raspberry Pi
بمجرد أن تتعرف على جهاز Raspberry Pi، فمن الشائع أن ترغب في بناء خوادم دائمة في المنزل تعمل هذه الوظائف على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع بأقل استهلاك للطاقة. تتجاوز هذه الوظائف عادةً قدرات جهاز Pico، وهي أنسب لأجهزة Pi 3 أو 4 أو 5.
أحد المشاريع المجزية للغاية هو تحويل جهاز Raspberry Pi إلى خادم NAS باستخدام OpenMediaVault أو Samba، كل ما تحتاجه هو جهاز Raspberry Pi 4 أو 5، ومحركات أقراص صلبة USB (HDD أو SSD)، ومصدر طاقة جيد، واتصال شبكة سلكي. يتيح لك هذا إنشاء سحابة شخصية خاصة بك لعمل نسخ احتياطية، وتخزين الصور والفيديوهات، وحتى بث الوسائط إلى أجهزة أخرى.
ومن الخدمات الشائعة الأخرى خدمة Pi-hole، التي تحول جهاز Raspberry Pi إلى مانع الإعلانات وأجهزة التتبع على مستوى الشبكة. من خلال العمل كخادم DNS لتصفية البيانات، تستفيد جميع الأجهزة المتصلة بالموجه (أجهزة الكمبيوتر، والهواتف المحمولة، والأجهزة اللوحية، وأجهزة التلفزيون الذكية) من صفحات أنظف، وتحميل أسرع، وقليل من الخصوصية.
أصبح نظام Home Assistant الذي يعمل على جهاز Raspberry Pi معيارًا أساسيًا لأتمتة المنازل المتقدمة. وهو بمثابة العقل المدبر لمنزلك الذكييتيح لك هذا النظام دمج الأضواء والمقابس وأجهزة الاستشعار والكاميرات وغيرها من الأجهزة من علامات تجارية لا حصر لها. ومن ثم، يمكنك إنشاء أنظمة أتمتة معقدة مثل "إذا رصدت حركة وكان الوقت ليلاً، أقوم بتشغيل الأضواء"، أو "إذا لم يكن أحد في المنزل، أقوم بخفض درجة حرارة التدفئة".
إذا كان لديك طابعة ثلاثية الأبعاد، فإن تثبيت OctoPrint على جهاز Raspberry Pi سيتيح لك تحكم في مطبوعاتك وراقبها عبر الإنترنت، دون الحاجة إلى تشغيل جهاز الكمبيوتر أو التواجد بجانبه. من الممكن إضافة كاميرا ويب لمتابعة سير العمل وإنشاء مقاطع فيديو بتقنية التايم لابس جذابة للغاية للأجزاء قيد الإنشاء.
إلى جانب هذه المشاريع الرائدة، يمكن أن يعمل Raspberry Pi كخادم ويب LAMP/LEMP، أو عقدة VPN شخصية مع WireGuard أو OpenVPN، أو مجموعة تعلم الحوسبة الموزعة، أو خادم Minecraft، أو محطة راديو الإنترنت، أو لوحة تحكم لتصور إنترنت الأشياء مع Grafana و InfluxDB، من بين أشياء أخرى كثيرة. الاستخدامات والخدمات الموجهة نحو الشبكة.
الروبوتات، والرؤية، والمشاريع التفاعلية
يُعد الجمع بين جهاز Raspberry Pi المزود بنظام تشغيل وجهاز Pico كوحدة تحكم دقيقة تابعة أمرًا بالغ القوة لـ مشاريع الروبوتات والتفاعل الجسديكل واحدة منهن تهتم بما تجيده.
بالنسبة للروبوت المتحرك، يتضمن الجزء الميكانيكي عادةً ما يلي: هيكل مزود بعجلاتمحركات التيار المستمر أو المحركات الخطوية ووحدة تحكم مثل L298N أو DRV8833. يمكن لـ Raspberry Pi التعامل مع المنطق "العالي": التحكم عن بعد عبر Wi-Fi أو Bluetooth، وواجهة الويب، ومعالجة الكاميرا، وما إلى ذلك. أما Pico، فيتعامل بالتوازي مع التحكم الدقيق في المحركات وقراءات المستشعرات السريعة.
بفضل أجهزة الاستشعار فوق الصوتية مثل HC-SR04، أو مستشعر الخط، أو أجهزة الاستشعار بالأشعة تحت الحمراء، يمكن لروبوتك أن تجنب العقبات، واتبع المسارات، أو اجتز المتاهاتسيقوم جهاز Pico بمعالجة هذه الإشارات في الوقت الفعلي، بينما يقوم جهاز Pi باتخاذ قرارات أكثر تعقيدًا، مثل تحديد الوجهات، ورسم خرائط البيئة، أو التواصل مع الأنظمة الأخرى.
في مجال رؤية الحاسوب، يمكن لجهاز Raspberry Pi استخدام مكتبة OpenCV للقيام بذلك. الكشف الأساسي عن الحركة أو التعرف على الوجوهباستخدام الكاميرا الرسمية أو كاميرا ويب USB. يمكن إرسال نتيجة التحليل (على سبيل المثال، "تم اكتشاف شخص") إلى جهاز Pico لتفعيل الأضواء أو المحركات أو أي نوع آخر من الأجهزة. مشغل مادي.
يمكنك أيضًا بناء أجهزة تفاعلية مثل المرايا الذكية، ولوحات المعلومات، وشاشات LED. يتولى جهاز Raspberry Pi إدارة الواجهة الرسومية، والطقس، والأخبار، والتقويم، وواجهات برمجة التطبيقات الأخرى، بينما يتولى جهاز Pico... التحكم في شرائط LED والأزرار المادية وأجهزة الاستشعار والتي توفر التفاعل مع الاختراع دون إثقال كاهل جهاز Raspberry Pi الرئيسي.
بالنسبة لعشاق ألعاب الفيديو والأجهزة الإلكترونية، هناك خيار بناء واحد جهاز ألعاب مكتبي أو وحدة تحكم محمولةيقوم جهاز Pi بتشغيل المحاكيات والواجهة، بينما يقوم جهاز Pico بإدارة لوحة المفاتيح المصفوفية وعصي التحكم وأزرار الضغط وإضاءة RGB الخاصة بوحدات التحكم، ويعمل كواجهة USB أو اتصال تسلسلي مع جهاز Pi.
التكاليف والمواد ومستوى الصعوبة
من الأسئلة الشائعة عند البدء هو كم ستنفق. الميزة الرائعة في عائلة Raspberry Pi هي... الأطباق بأسعار معقولة للغاية بالمقارنة مع المعدات التجارية التي تقوم بأشياء مماثلة، والعديد من المشاريع لا تحتاج إلا إلى عدد قليل من المكونات الإضافية.
يتميز جهاز Raspberry Pi Pico بسعر منخفض للغاية، وهو مثالي للبناء عُقد متعددة موزعةإذا أضفت لوحة تجارب، وأسلاك توصيل، وبعض مصابيح LED، ومقاومات، وعددًا من الحساسات الأساسية، فسيكون لديك ما يكفي من المواد لإجراء التجارب. ومع تقدمك، يمكنك إضافة مرحلات، وشاشات عرض، ومحركات مؤازرة، أو وحدات اتصال لاسلكي.
يُعدّ جهاز Raspberry Pi 4 أو 5 أغلى ثمناً، خاصةً إذا أضفت بطاقة microSD جيدة أو قرص SSD، وحافظة، و... مصدر طاقة عالي الجودةفي المقابل، ستحصل على منصة للأغراض العامة والتي تتيح إعداد خوادم NAS وأنظمة الوسائط المتعددة وأتمتة المنزل أو المحاكاة دون دفع رسوم التراخيص أو الاشتراكات.
فيما يتعلق بمستوى الصعوبة، هناك مشاريع بسيطة للغاية، مثل مانع Pi-hole أو مركز وسائط باستخدام Kodi، وأخرى أكثر تعقيدًا، مثل مجموعة حوسبة، أو مرآة ذكية مصممة جيدًا، أو نظام للتعرف على الوجوه. والخيار الأمثل هو ابدأ بمشاريع بأسعار معقولة التي تحفزك، وتصعد السلم تدريجياً بينما تتقن لينكس، وبايثون، والإلكترونيات الأساسية.
تختلف التكلفة الإجمالية أيضًا باختلاف الملحقات: فمن البديهي أن تكون محطة الأرصاد الجوية المتكاملة المزودة بمستشعرات المطر والرياح وجودة الهواء أغلى من مجرد ميزان حرارة بسيط متصل بجهاز Pico، كما أن وحدة تخزين شبكية (NAS) مزودة بعدة أقراص ذات سعة تخزين عالية أغلى بكثير من خادم ويب منزلي صغير. ومع ذلك، فإن تجربة التجميع الذاتي باستخدام Raspberry Pi عادةً ما تكون مجدية. أكثر اقتصادية ومرونة بكثير بدلاً من شراء حلول تجارية مغلقة.
التعلم، والمجتمع، والموارد اللازمة لمواصلة التقدم
إحدى المزايا الرائعة للعمل مع Raspberry Pi و Pico هي أنك لست وحدك. هناك مجتمع عالمي ضخم إنها مجتمع من المستخدمين الذين يشاركون المشاريع والدروس التعليمية والبرمجيات والمساعدة بسخاء، سواء للمبتدئين أو المستخدمين المتقدمين.
إذا واجهتك مشكلة في أي مرحلة، فإن منتديات Raspberry Pi الرسمية، ومجتمعات Reddit المخصصة للوحة، وHome Assistant، والطابعات ثلاثية الأبعاد، أو مشاريع إنترنت الأشياء، بالإضافة إلى المدونات المتخصصة وقنوات YouTube، هي مصادر مساعدة مستمرة. أمثلة عملية وحلول للمشاكلكلما كان سؤالك أكثر وضوحًا (طراز اللوحة الأم، إصدار النظام، ما جربته بالفعل)، كلما كان من الأسهل الحصول على المساعدة.
لتعلم كيفية تحقيق أقصى استفادة من جهاز Pico، يُنصح بشدة بتجربته. مايكرو بايثون و سي/سي++بما أن معظم الأمثلة الرسمية والمجتمعية تعتمد على هذه اللغات، فإن البدء بتمارين بسيطة (المدخلات الرقمية، وPWM للتحكم في سطوع LED أو سرعة المحرك، وقراءة المستشعرات التناظرية أو I2C) سيوفر لك أساسًا للتعامل مع مشاريع إنترنت الأشياء الأكثر جدية.
بالنسبة لجهاز Raspberry Pi المزود بنظام تشغيل، تُعد لغة Python هي الأفضل، ولكنها ليست الوحيدة. يمكنك تعلم كيفية إعداد خوادم الويب، وإدارة خدمات Linux، واستخدام Docker لتغليف التطبيقات، واستكشاف أدوات مثل Grafana وInfluxDB وHome Assistant وOpenMediaVault، والتي تظهر بكثرة في المشاريع. الأتمتة والمراقبة والتخزين.
بمرور الوقت، ستكتشف أن معظم الأفكار التي تخطر ببالك قد جُرِّبت بالفعل من قبل شخص ما باستخدام جهاز Raspberry Pi. هذا لا يعني أنه يجب عليك نسخها ببساطة، بل يعني أنه يمكنك اعتبارها نقطة انطلاق. نقطة انطلاق، وقم بتكييفها وفقًا لاحتياجاتك.إضافة لمستك الشخصية، أو دمج عدة مشاريع، أو الاستفادة من خبرتك السابقة في مجالات أخرى.
في النهاية، تكمن روعة Raspberry Pi Pico ونماذج Raspberry Pi الأكثر قوة في أنها تسمح لك بتحويل الأفكار إلى شيء مادي وعملي بموارد قليلة جدًا، وتعلم البرمجة والإلكترونيات والأنظمة في نفس الوقت، وبناء نظام بيئي من المشاريع التي تدعم بعضها البعض: من Pico الذي يقيس تربة نباتاتك إلى Pi الذي يخزن البيانات ويعرضها على لوحة ويرسل لك إشعارات إلى هاتفك المحمول عندما يحين وقت الري.
