3.5 Разработка программного обеспечения автоматического климат контроля

Рисунок 23 - Внешний вид платформы Arduino Uno

Для реализации автоматического климат-контроля используется открытая платформа Arduino Uno R3, которая позволяет собирать всевозможные электронные устройства.

Открытая платформа Arduino Uno располагается в блоке управления и соединяется с модулем индикации посредством электрического разъёма типа «вилка - розетка».Платформа может работать как автономно, так и в связке с компьютером и выполнена на базе процессора ATmega328p с тактовой частотой 16 МГц, обладает памятью 32 кБ и имеет 20 контролируемых контактов ввода и вывода для взаимодействия с внешним миром. Платформа состоит из аппаратной и программной частей, которые гибки и просты в использовании. Arduino Uno может питаться как от USB подключения, так и от внешнего источника: батарейки или обычной электрической сети. Источник определяется автоматически. Платформа может работать при наличии напряжения от 6 до 20 В. Рекомендуемый диапазон: 7…12 В.

Платформа оснащена:

• 32 кБ flash-памяти, 2 КБ из которых отведено под так называемый bootloader, позволяющая прошивать Arduino с обычного компьютера через USB. Является постоянной и не предназначена для изменения по ходу работы устройства, предназначена для хранения программы и сопутствующих статичных ресурсов;
• 2 кБ SRAM-оперативная память платформы, очищается при обесточивании используется для хранения временных (переменных) данных программы;
• 1 кБ EEPROM-аналог жёсткого диска для Arduino

На Arduino доступны следующие контакты для доступа к питанию: Vin используется для питания платформы. При подключении через USB будет равен 5 В. 5V – напряжение 5В вне зависимости от входного напряжения. На этом напряжении работает процессор. Максимальный допустимый ток, получаемый с этого контакта — 800 мА. 3.3V – напряжение 3,3В максимальный допустимый ток контакта — 50 мА. GND — земля. На платформе расположены 14 контактов (pins), которые могут быть использованы для цифрового ввода и вывода. Работают с напряжением 5 В и рассчитаны на ток до 40 мА.

Таблица 4 – Назначение pins контактов платформы Arduino Uno

Роль каждого контакта, зависит от написанной программы. Каждый контакт имеет встроенный, но отключённый по умолчанию резистор на 20 - 50 кОм.
Платформа Arduino имеет 6 контактов аналогового ввода, каждый из которых предоставляет разрешение в 1024 градации. На плате имеется входной контакт Reset, аналог кнопки Reset обычного компьютера. Его установка в логический ноль приводит к сбросу процессора. Arduino Uno обладает несколькими способами общения с другими Arduino, микроконтроллерами и обычными компьютерами.
Платформа позволяет установить последовательное (Serial UART TTL) соединение через контакты 0 (RX) и 1 (TX). Установленный на плат-форме чип ATmega16U2 транслирует это соединение через USB: на компьютере становится доступен виртуальный COM-порт.
Программная часть Arduino включает утилиту, которая позволяет обмениваться текстовыми сообщениями по этому каналу. Встроенные в плату светодиоды RX и TX светятся, когда идёт передача данных между чипом ATmega162U и USB компьютера. Отдельная библиотека позволяет организовать последовательное соединение с использованием любых других контактов, не ограничиваясь штатными 0-м и 1-м.
Arduino Uno обладает предохранителем, защищающим USB-порты в компьютере от перенапряжения и коротких замыканий и разрывает соеди-нение, если на USB-порт подаётся ток более 500 мА, и восстанавливает его после нормализации ситуации.
Для программирования используется упрощённая версия C++, известная так же как Wiring. Поддерживаются операционные системы Windows, MacOS X и Linux. Для программирования и общения с компьютером используется USB-кабель. Для автономной работы – блок питания на 7,5—12 В. При отладке программного обеспечения для задания параметров освещённости, влажности и температуры было выбрано известное культурное растение под названием редис.

Система автоматического климат-контроля выполняет следующие действия:

• задания параметров температуры и влажности;
• задания параметров освещённости;
• включение (отключение)насоса для подачи воды, в зависимости от текущего параметра влажности;
• включение (отключение) системы вентиляции, в зависимости от температуры в гроубоксе;
• включение (отключение) светодиодов, в зависимости от показаний фоторезистора;
• отражение текущей температуры и влажности на ЖКИ.

Программное обеспечение для системы автоматического климат-контроля разработано студентами специальности 09.02.03 «Программирование в компьютерных системах». Описание программы работы системы автоматического климат контроля приведено в приложении В.

Заключение

В ходе работы над техническим проектом «Щедрый подоконник» была изготовлена модель, позволяющая выращивать растения круглый год в домашних условиях.
Благодаря автоматической системе климат-контроля выращиваемые растения получают необходимое количества света, влаги и тепла в любое время года.

Модель «Щедрый подоконник» имеет следующие достоинства:
- эргономичность;
- автоматический контроль освещенности, тепла и влаги;
- простота в обращении;
- безопасность и энергосбережение;
- многофункциональность.

В дальнейшем планируется использование одного блока управления для контроля за работой нескольких гроубоксов.

Литература и источники

1. Айзеберг Ю.Б. Справочная книга по светотехнике. 3-е изд. перераб. и дoп. М; Знак. - 972 с^: ил.
2. Говоров П.П., Велит Н. А., Щиренко В.В., Пилипчук Р.В. Источник света для выращивания овощей в условиях закрытого грунта: учебное пособие для студентов специальности "Светотехника и источники света". Тернополь: Джура, 2014.
3. Ракутько С.А., Судаченко В.Н., Маркова, А.Е. Оценка эффективности применения оптического излучения в светокультуре по величине энергоемко- сти/Плодоводство и ягодоводство в России. - 2016
4. Электроника. Проекты с использованием контроллера Arduino (2 изд). Петин В.А.
5. https://dzagigrow.ru/blog/kak-sobrat-grouboks-chast-3-ustanovka- ventilyatsii/
6. http://elektrik24.net/osvetitelnye-pribory/lampy/fitolampy/svoimi- rukami-9.html
7. http://elektrik24.net/os vetitelnye-pribory/lampy/fitolampy/ kak- vybrat-dlya-rassady.html
8. http://rastok.net/index.php/liht-rassada
9. https://youtu.be/llmmLqhZbK30.
10. https://youtu.be/gjBWuGETMyA

Вы должны быть авторизованы для комментирования этой публикации