Реферат
Введение 6
1 Анализ известных решений в области систем управления микроклиматом 7
1.1 Гидропонный метод выращивания растений 7
1.2 Системы искусственного климата 8
1.3 Контроль микроклимата 9
1.4 Системы управления температурой и влажностью 11
1.5 Автоматизация системы искусственного климата 12
1.6 Анализ исходных данных 14
1.7 Передача информации при помощи инфракрасного излучения 15
1.8 Существующие решения для приёма и передачи ИК-сигнала 20
1.9 Варианты организации получения управляющих сигналов с ПЛК 21
1.10 Выводы из анализа известных решений 22
2 Проектирование системы управление микроклиматом 23
2.1 Проектирование схемы приёмо-передатчика 23
2.2 Декодирование и анализ сигнала 26
2.3 Алгоритм передачи ИК-сигнала 28
2.4 Получение управляющих сигналов с ПЛК 28
2.5 Проектирование RS-485-совместимого ИК-передатчика 29
2.6 Основные выводы по проектированию системы 37
3 Разработка и тестирование ИК-передатчика 38
3.1 Декодирование системы команд управления системой
кондиционирования 38
3.2 Реализация функции отправки сообщений 40
3.3 Создание прототипа ИК-передатчика 42
3.4 Разработка печатной платы ИК-передатчика 45
3.5 Проверка работоспособности устройства 47
3.6 Основные выводы из результатов разработки устройства 51
Заключение 52
Список сокращений 53
Список использованных источников 54
Приложение А Фрагмент программного кода передатчика инфракрасных сигналов 58
В последнее время происходит активное развитие альтернативных подходов к выращиванию растений. На замену традиционному методу выращивания растений при помощи земледелия приходят более сложные методы выращивания в искусственных средах. Такие методы как гидропоника, аквапоника, аэропоника позволяют производить выращивание растений более компактно и с большей урожайностью. При выращивании растений этими методами, требуется создание и поддержание подходящих для растений условий при помощи систем искусственного климата.
Цель данной работы - разработка системы автоматического управления температурой воздуха фитотрона (системы искусственного климата), которая может быть применена в междисциплинарной лаборатории Института гастрономии «Гастрономический R&D парк».
Задачи работы:
1. Провести анализ известных решений по автоматизации систем искусственного климата.
2. Спроектировать систему автоматического управления микроклиматом с учётом имеющегося в лаборатории оборудования.
3. Создать систему автоматической регуляции температуры фитотрона с управлением в режиме реального времени.
Исследование существующих вариантов реализации систем управления микроклиматом позволило выделить наиболее подходящий поставленной цели работы вариант: создание аналога пульта управления системой кондиционирования, способного принимать управляющие сигналы от программируемого логического контроллера. Сравнительный анализ вариантов реализации позволил определить наиболее подходящие компоненты основного (ИК передатчик) и дополнительного (ИК декодер) устройств. Принятым вариантом реализации ИК декодера для декодирования системы команд кондиционера Hisense AUC-18HR4SAA1 является устройство на основе Arduino Uno и ИК приёмника VS1838. Для реализации ИК передатчика был выбран микроконтроллер ATmega8A и RS-485-UART преобразователь HW-097.
В результате проектирования системы управления микроклиматом были составлены основные алгоритмы работы устройств, схема подключения ИК декодера, а также электрическая принципиальная схема ИК передатчика на основе ATmega8A. На основе построенных алгоритмов и схемы подключения был создан приёмо-передатчик ИК-сигналов и написан программный код, выполняющий декодирование системы команд кондиционера Hisense AUC- 18HR4SAA1. На основе декодированной информации и электрической принципиальной схемы ИК передатчика, было создано устройство, способное отправлять ИК команды, используя систему команд кондиционера. Была организована работа устройства совместно с ПЛК segnetix matrix 1020-90.
Результатом работы является устройство, позволяющее реализовать функцию автоматического регулирования температуры воздуха в помещении путём передачи управляющих сигналов системе кондиционирования и способного принимать сигналы с программируемого логического контроллера, при помощи которого реализуется автоматическая передача команд на устройство. Была проведена проверка работоспособности устройства.
