Введение 4
Глава 1. Обзор существующих датчиков уровня снежного покрова 5
1.1. Датчик глубины снежного покрова SHM 30 5
1.2. Датчик глубины снежного покрова USH-8 6
1.3. Измеритель уровня снега 8
1.4. Измеритель толщины снега «Пикор-снег» 9
1.5. Ультразвуковой датчик расстояния SR50A-L 10
Глава 2. Выбор пути реализации распределенной системы датчиков уровня снежного покрова 13
2.1. Определение уровня снежного покрова 13
2.2. Выбор частотного диапазона для организации беспроводной распределенной системы датчиков 14
2.3. Выбор радиомодуля для работы в диапазоне 868МГц 16
Глава 3. Реализация распределенной системы датчиков уровня снежного покрова 18
3.1. Структурная схема и создание макета датчика уровня снежного покрова 18
3.2. Вычисление расстояния до объекта по выходному сигналу Sharp GP2Y0A02 20
3.3. Выбор источника питания и повышение времени автономной работы 22
3.4. Организация распределенной системы датчиков уровня снежного покрова 25
3.5. Корпус датчика уровня снежного покрова 25
3.6. Тестирование дальности связи между двумя модулями сети 26
3.7. Тестирование работы инфракрасного дальномера Sharp GP2Y0A02 28
Заключение 29
Список использованной литературы 30
Приложение 31
Непрерывные процессы в различных отраслях зачастую требуют постоянного контроля количества накопленного сыпучего материала, жидкости или газа. Датчики уровня позволяют автоматизировать процессы сбора и систематизации информации, а также дают возможность незамедлительно получать сигнал о критическом изменении уровня измеряемого материала, что необходимо для управления технологическими процессами во многих отраслях промышленности и экологического мониторинга.
Несмотря на наличие на рынке различных датчиков уровня снежного покрова, наблюдается нехватка автономных и дешевых систем, способных предоставлять комплексные данные. Такие устройства особенно пригодились бы в мониторинге уровня снега на крышах жилых домов и торговых центров.
Целью моего исследования является создание макета распределенной системы датчиков уровня снежного покрова, объединённых в беспроводную сеть.
Для выполнения данной цели были поставлены следующие задачи:
1. Изучение научной литературы, касательно темы исследования.
2. Проведение обзора существующих датчиков уровня снежного покрова.
3. Выбор способа реализации распределенной системы датчиков уровня снежного покрова.
4. Разработка и сборка макета распределенной системы датчиков уровня снежного покрова, способного обеспечивать требуемые дальность связи и точность измерений.
5. Проведение испытаний макета распределенной системы датчиков уровня снежного покрова в различных условиях.
В результате выполнения выпускной квалификационной работы были реализованы следующие задачи:
1. Изучена научная литература по теме исследования.
2. Проведен обзор существующих датчиков уровня снежного покрова.
3. Выбраны способы реализации датчиков уровня снежного покрова и организации связи между ними.
4. Разработана структурная схема макета распределенной системы датчиков уровня снежного покрова и собрано устройство на ее основе.
5. Написана программа, обрабатывающая данные, поступающие с инфракрасного дальномера, организующая их передачу радиомодулю и уход контроллера в режим сна.
6. Построена трехмерная модель корпуса датчика уровня снежного покрова.
7. Проведены испытания макета распределенной системы датчиков уровня снежного покрова в различных условиях.
На основании проведенных тестов можно утверждать, что разработанный макет удовлетворяет поставленным требованиям. Уже сейчас на его основе можно создать беспроводную сеть из нескольких датчиков и опробовать ее в реальных условиях, а также, после создания защищенных корпусов, приступить к более жестким испытаниям следующей зимой.
Проведенная работа и реализованный макет устройства в полной мере соответствуют поставленным вначале задачам.
