Используемые в системе датчики предназначены для измерения абсолютного значения температуры в диапазоне +15 +45 оС, и влажности в диапазоне 0% – 100%. Питание датчиков должно составлять 5 В для удобства питающей сети.
Определимся с устройством обработки информации поступающей с датчиков. Т.к. датчики удалены друг от друга на значительное расстояние (при котором сигнал может “заглохнуть” или попросту “увязнуть” в помехах), то целесообразно объединить несколько близкорасположенных датчиков в одно местное УСО, где также будет вестись первичная обработка информации. Существуют несколько вариантов обработки, например аналоговая и цифровая. Для решения задачи съема аналогового сигнала, преобразования в цифровой и передачи выберем микроконтроллер со встроенным АЦП. С помощью него можно произвести аналого-цифровое преобразование и сформировать пакет для передачи данных по интерфейсу к основному микроконтроллеру.
Всем этим требованиям соответствует микроконтроллер фирмы Atmel, семейства AVR – AT90S8535.
Перед тем как подать пакет на ведущий микроконтроллер необходимо сформировать его в микроконтроллере. Программное обеспечение для микроконтроллера выполняет следующие функции:
- ожидание разрешения начала работы;
- опрос датчика;
- оцифровка аналогового сигнала;
- формирование пакета;
- передача пакета на ведущий микроконтроллер.
При выборе интерфейса в первую очередь разработчика интересует максимальное расстояние, на которое интерфейс способен передавать информацию. Существуют различные интерфейсы передачи данных, например, RS-232, RS-422, RS-485. В целях покрытия максимального расстояния будем использовать интерфейс RS-485.
Ведущий микроконтроллер реализует алгоритм опроса всех УСО, вычисление средних значений, а также выдачу управляющих воздействий на приводы электронагревательных приборов и на приводы вентиля полива. Для этих целей подойдет обычный микроконтроллер семейства MCS фирмы Atmel – AT98C51.
По приходу на ведущий микроконтроллер пакета данных, данные усредняются, а затем сравниваются с заданным значением. После чего формируются управляющее воздействие.
Для ввода данных о температуре полива и об относительной влажности почвы используем клавиатурную матрицу 3х4.
Для вывода введенных значений используем четырех разрядный светодиодный матричный индикатор КИПВ71А-4/5х7К.
2. РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ
Структурная блок-схема устройства управления температурой и влажностью теплицы приведена в приложении.
Число точек съема данных о температуре воздуха равно 8 и влажности почвы равно 16.
В результате формируется управляющее воздействие, которое усиливается с помощью усилителя мощности и передается на исполнительный орган - то есть электронагревательный элемент.
Для управления по величине влажности почвы система должна содержать 16 датчиков влажности почвы. Данные с датчика также поступают на близстоящий микроконтроллер и далее на ведущий микроконтроллер. Данные с датчиков обрабатываются программно по алгоритму управления. Алгоритм, также как и для схемы управления температурой, формирует среднее арифметическое значения влажности почвы и производит сравнение этого значения с заданным.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.