Каталог

Как создаются приборы контроля

02.11.2016

Технические возможности доступные человеку сегодня позволяют автоматизировать очень многие процессы – от варки кофе до управления городскими электропоездами. В сфере садоводства автоматике также нашлось применение. Ведь в процессе культивирования есть масса моментов, требующих постоянного контроля и регулирования. Например, уровень рН раствора в гидропонике, температура или влажность в помещении. И сегодня мы рассмотрим, как идея превращается в готовое решение – этап за этапом.



Шаг 1. Формулировка задачи

Все начинается с постановки проблемы – что именно и каким образом должен делать прибор. Например, температура в помещении для выращивания должна находиться в диапазоне 22-26°С в дневное время, и быть на 2-5°С ниже в ночное время. То есть прибор должен уметь определять и регулировать температуру в гроутенте.

Или, рН раствора в гидропонной системе должен держаться в пределах значений 5,5-6,5 для наилучшего усвоения питательных веществ растениями. Прибор должен уметь распознавать текущее значение рН раствора и корректировать его соответствующим образом.

Шаг 2. Формирование алгоритма действий прибора

Далее подробно описывается алгоритм – при наступлении таких-то условий прибор должен реагировать так-то.

Например, температура в помещении выходит за верхний предел 26°С, как следствие прибор должен включить охлаждающее оборудование (вентилятор, кондиционер и др.). Либо, если температура падает ниже 22°С, то прибор должен включить обогреватель. Таким образом, должны быть заданы условия верхней и нижней границ температурных значений, прибор должен уметь определять температуру и реагировать соответствующим действием при выходе за пределы заданного температурного диапазона.

Или, уровень рН повысился до 6,8, значит, прибор должен понизить кислотность раствора путем подачи рН регулятора (рН Down). И также, если значение рН упало ниже 5,5, прибор должен повысить его, добавив рН регулятора (рН Up). Таким образом, должны быть заданы условия верхней и нижней границ значений рН, алгоритм определения текущего уровня кислотности, соответствующие действия прибора в случае выхода значений рН за пределы заданного диапазона.



Шаг 3. Подбор «железа»

После того, как алгоритм действий и реакций прибора установлен, начинается этап подбора подходящего «железа». Какие датчики будут использоваться для определения тех или иных показателей (температура, кислотность, влажность и проч.). При помощи каких механизмов будет осуществляться управление – насосы, клапаны, задвижки и т.д. Какой микроконтроллер будет использован, чтобы разработанный алгоритм работал. Также предварительно продумывается корпус, в который будут помещены «железные мозги» и интерфейс управления.

Этот этап требует от производителя внимательного выбора деталей – они должны сочетать в себе качественное исполнение и приемлемую стоимость, которая станет основанием для расчета конечной цены прибора, когда он попадет на полки магазинов.

Шаг 4. Программирование

Когда с «железом» все определено, известны все детали и компоненты прибора, то как они должны взаимодействовать для решения поставленной задачи начинается этап программирования. Наиболее популярным языком программирования является язык С (Си). Он достаточно продвинут, универсален и удобен в использовании. Производители микроконтроллеров имеют свое ПО, в среде которого и происходит программирование. Есть бесплатные версии ПО, но возможности программирования в нем ограничены до определенного уровня. И есть платные версии ПО с более широким спектром ресурсов. Применение того или иного варианта ПО зависит исключительно от задач программирования.



Шаг 5. Прошивка и сборка

После того, как алгоритм действий прибора, созданный разработчиком, полностью записан на языке программирования, он должен быть перенесен на «железо». Процесс записи называется прошивкой. В широком смысле прошивка – это программное обеспечение, которое является операционной системой устройства. Вся информация зашивается (записывается) при помощи специального устройства программатора.

Итак, алгоритм перенесен в мозговой центр прибора (микроконтроллер) и настало время собрать тело воедино. Подключить датчики, насосы, клапаны, кабель с вилкой и прочие составляющие. Пробор готов к проверке!

Шаг 6. Тестирование и отладка

Завершающим этапом создания любого прибора является его тестирование, выявление и устранение ошибок в работе. Для этого прибор помещают в реальные условия и начинают проверять его работоспособность.

Например, если это прибор контроля температуры, то в его настройках задают условия нижней и верхней границ температур, по достижении которых прибор должен будет включить то или иное оборудование. К прибору подключают вентиляторы/обогреватели и размещают датчик определения температуры в том пространстве, где идет тестирование. Затем температуру повышают, наблюдая за тем, насколько точно и оперативно прибор среагирует на выход за границы заданного температурного диапазона, и включит оборудование.

Этап отладки занимает достаточно много времени и является таким же важным, как и все прочие этапы. Ведь ни одному производителю не захочется выпускать в серийное производство прибор с ошибкой. Так как в итоге это может обернуться большими финансовыми потерями и станет ударом по репутации.

Как можно видеть из вышенаписанного материала, процесс реализации идеи в готовый продукт весьма не быстр, требует профессионального подхода и контроля качества на каждом этапе. Но если есть потребность в решении какой-либо задачи, то под нее всегда можно создать прибор.

Сегодня на рынке уже есть решения для контроля температуры, управления поливом, управления уровнем раствора в баке гидропонных систем, регуляции уровня рН раствора, содержания солей в питательном растворе. Есть даже контроллеры, позволяющие управлять оранжереей удаленно.

Производители не стоят на месте, а это значит, что на очереди садоводов ждут и другие приятные помощники.

Возврат к списку