PROJEK AMIRUL: Smart & Eco-friendly Mailbox with Solar-Powered Notification System, projek FYP student

https://images.app.goo.gl/7YbHVurc7V73F6fq6

Pelan lengkap (SMART + teknikal + langkah pelaksanaan) untuk Smart & Eco-friendly Mailbox with Solar-Powered Notification System. Saya susun supaya mudah ikut: objektif SMART, konsep sistem, komponen & spesifikasi kuasa (dengan anggaran keperluan tenaga), rajah ringkas fungsi, BOM, langkah pembangunan, jadual (timeline) dan contoh pseudokod ESP32. Saya sertakan juga cadangan bahan mesra-alam dan penjagaan/ujian.

1) Objektif SMART (contoh)

• Specific (Spesifik): Bina peti surat pintar yang menghantar notifikasi (push / SMS / LoRa) apabila peti dibuka atau ada surat/pakej, menggunakan tenaga solar dan bateri boleh cas.

• Measurable (Boleh diukur): Notifikasi diterima dalam ≤10 saat selepas bukaan; sistem beroperasi autonomi ≥21 hari tanpa cahaya penuh; Purata penggunaan tenaga ≤0.5 Wh/hari (reka bentuk disasarkan).

• Achievable (Boleh dicapai): Menggunakan ESP32 (Wi-Fi/BLE) atau modul LoRaWAN untuk jarak jauh, panel solar kecil (2–5 W) dan 1× atau 2× 18650 Li-ion sebagai penyimpan tenaga. (nota: ESP32 deep-sleep boleh capai arus sangat rendah — bergantung pada mod dan konfigurasi). DeepBlu EmbeddedArrow Electronics

• Relevant (Relevan): Menurunkan penggunaan kuasa grid, mengurangkan kebergantungan bateri sekali guna, sesuai untuk perumahan bandar/ladang kecil.

• Time-bound (Berjadual): MVP siap dalam 6 minggu (perincian di bahagian timeline).

2) Konsep sistem ringkas

1. Sensor bukaan: reed switch / hall sensor / limit switch untuk detect pintu peti.

2. Sensor berat / pakej (optional): load cell untuk pengesanan pakej besar.

3. Mikrokontroler & komunikasi: ESP32 DevKit (Wi-Fi) untuk notifikasi push melalui MQTT / HTTP; atau gunakan modul LoRa/Sigfox/GSM jika Wi-Fi tidak tersedia.

4. Kuasa & solar: Panel solar kecil (1.5–5 W) → charge controller / TP4056 + protection → 1× atau 2× 18650 Li-ion (3.7 V nominal). Small solar panels 5V/2W biasa digunakan untuk IoT kecil. AdafruitSharvie Electronics

5. Power management: ESP32 di deep-sleep, wake on external interrupt (reed switch) atau RTC wake for periodic status. Deep-sleep mengurangkan arus ke µA range — penting untuk menjimatkan bateri. DeepBlu EmbeddedProgramming Electronics Academy

3) Anggaran keperluan tenaga (digit-by-digit kalkulasi ringkas)

(rujuk sumber untuk julat nilai; nombor di bawah adalah anggaran reka bentuk konservatif)

• ESP32 deep-sleep arus: 0.00015 A (≈150 µA) pada 3.3 V (typical ultra-low modes boleh ke 10–150 µA). DeepBlu Embedded

  • Kuasa deep-sleep ≔ 0.00015 A × 3.3 V = 0.000495 W.

  • Tenaga per hari (24 h) ≔ 0.000495 W × 24 h = 0.01188 Wh/day.

• Active transmit burst (anggaran): arus ≈ 0.08 A (80 mA) pada 3.3 V semasa sambungan & hantaran.

  • Kuasa aktif ≔ 0.08 A × 3.3 V = 0.264 W.

  • Jika setiap notifikasi mengambil ~5 saat → 5 s = 5/3600 h = 0.0013889 h.

  • Tenaga per notifikasi ≔ 0.264 W × 0.0013889 h = 0.0003667 Wh.

  • Untuk 10 notifikasi/hari → 10 × 0.0003667 Wh = 0.003667 Wh/day.

• Tambah overhead (sensor, LED, charge inefficiencies, pengawal) → ambil faktor keselamatan. Anggaran akhir konservatif: ~0.5 Wh/day (untuk reka bentuk yang tahan lasak dan mengambil kira hari berawan).

• Bateri: 1× 18650 3000 mAh @ 3.7 V → tenaga ≔ 3.0 Ah × 3.7 V = 11.1 Wh. (jadi 11.1 Wh cukup untuk >> hari bagi penggunaan 0.5 Wh/day: 11.1 / 0.5 = 22.2 hari). DNK PowerUfine Battery [Official]

• Solar panel: Jika lokasi menerima purata 4–6 peak sun hours/day (Malaysia ~4–6), dan kita perlukan 0.5 Wh/day, ambil faktor kerugian pengecasan ≈60% (kerana sudut, mendung, converter loss). Panel diperlukan (W) ≈ energy_needed / (sun_hours × efficiency) ≈ 0.5 Wh / (5 h × 0.6) ≈ 0.1667 W. Realistiknya guna panel kecil 2 W atau ≥1.5 W untuk margin dan hari berawan — panel 2 W / 5 V adalah pilihan umum. voltaicsystems.comSharvie Electronics

Ringkasan: gunakan 1× atau 2× 18650 (untuk redundansi), panel solar ~2 W (atau 1.5–5 W bergantung saiz & lokasi), dan pengurusan tenaga yang menumpu kepada deep-sleep + interrupt wake.

4) Komponen (Cadangan BOM)

• ESP32 DevKit (WROOM) atau ESP32-S3 DevKit.

• Reed switch / magnet (atau hall sensor) untuk detect pintu.

• Optional: HX711 + load cell kecil untuk pengecaman pakej.

• Solar panel 5 V, 2 W (outdoor rated). AdafruitSharvie Electronics

• Li-ion 18650 (3000 mAh) ×1 or ×2 + protection (PCM/BMS). Ufine Battery [Official]

• Solar charge controller / Li-ion charging board (TP4056 + protection, or specialized solar charger with MPPT for reliability).

• Enclosure (weatherproof, vented, anti-tamper).

• Optional: buzzer / LED indicator, small e-ink display for status (ultra low power).

• Fasteners, mounting bracket (stainless / recycled materials).

(Tip: gunakan module with built-in battery protection; gunakan solar charge controller designed for Li-ion.)

5) Reka Bentuk Perisian (fungsi utama)

• Startup → read battery voltage → report status if periodic.

• Deep-sleep loop: tidur kecuali reed switch interrupt (pintu dibuka) → wake → read sensors → push notification via MQTT/HTTP/IFTTT or send LoRa message / SMS through GSM → go back to deep-sleep.

• Failover: jika Wi-Fi down, enqueue message and retry; log events locally (circular buffer).

• Battery & solar telemetry: kirim status harian (SoC, panel current) untuk pemantauan.

Contoh pseudokod ringkas (ESP32, sangat ringkas):

setup() {
  initGPIO(reedPin)
  initWiFi()
  initMQTT()
  if (wokeFromInterrupt) {
    handleOpenEvent()
  } else {
    // woke from RTC or fresh boot
    maybeSendHeartbeat()
  }
  goDeepSleep()
}

handleOpenEvent() {
  readSensors()
  if (wifiAvailable) sendMQTT("mailbox/open", payload)
  else storeEventLocally()
  blinkLED()
  delay(2000) // optional for debounce
}

6) Enclosure & Eco-friendly bahan

• Bahan: recycled HDPE / recycled PET / bamboo exterior panel for aesthetics OR aluminium (recyclable) for durability. Elakkan PVC plastik baru jika boleh.

• Design: slot surat dengan baffle to prevent rain ingress, gasket untuk electronics compartment, vent with mesh to prevent insects.

• Finish: UV-stable coating or powder coat on metal parts.

• End-of-life: design modular supaya battery & electronics mudah ditanggalkan dan dikitar semula.

7) Keselamatan & Privasi

• Tamper detection (switch) → send tamper alert.

• Enkripsi: gunakan TLS for MQTT/HTTP; authenticate device (certificate or token).

• Physical security: bolt down bracket, tamper screws.

8) Ujian & Pengesahan

• Ujian unit: fungsi sensor, notifikasi (Wi-Fi / LoRa), pengurusan tenaga, pengisian solar (sun simulation / outdoor).

• Stress test: 7 hari beroperasi di bawah naungan sebahagian untuk lihat tempoh autonomi.

• Monitor logs & refine sleep intervals, debounce, reconnection strategy.

9) Timeline cadangan (MVP 6 minggu)

• Minggu 1: Reka bentuk sistem, pilih komponen, beli BOM.

• Minggu 2: Wiring & breadboard prototype (reed switch + ESP32 + battery + charger).

• Minggu 3: Implement firmware deep-sleep + notification (MVP).

• Minggu 4: Integrasi solar panel & charging logic; power budget tests.

• Minggu 5: Enclosure prototyping (3D print / laser cut) & mounting.

• Minggu 6: Field test (7–14 hari), perbaikan & dokumentasi.

10) Kos anggaran & pertimbangan pembelian

(Saya tidak sertakan harga tepat kerana berubah-ubah — model komponen yang biasa: ESP32 devkit, panel 2W, TP4056/solar charger, 18650). Jika anda mahu, saya boleh tolong cari dan bandingkan harga komponen terdekat (kedai Malaysia) — mahu saya carikan? (Saya boleh lakukan pemeriksaan harga sekarang jika anda mahu.)

11) Penambahbaikan lanjutan (future features)

• Kamera kecil untuk rakaman pakej (mode only on tamper to save power).

• ML on-device untuk detect humans vs surat (but power hungry).

• Integrasi smart home (Home Assistant, Google Home).

• Gateway LoRa untuk kawasan tanpa Wi-Fi.