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.
Как создаются приборы контроля | Блог DzagiGrow
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.
Комментарии
Чтобы оставлять комментарии вам необходимо
войти под своим аккаунтом. Если вы еще
не
зарегистрированы, то можете пройти
регистрацию, которая займет
всего пару минут.
Стань первым, кто оставил комментарий к этой статье
