Настраиваемая система автоматического управления освещенностью и температурой в террариуме
Краткое сожержание материала:
Размещено на
Размещено на
1. ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ
В первой лабораторной работе, по согласованию с преподавателем, было написано техническое задание к дипломному проекту.
НАСТРАИВАЕМАЯ СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ОСВЕЩЕННОСТЬЮ И ТЕМПЕРАТУРОЙ В ТЕРРАРИУМЕ «ЗАРЯ»
1) НАИМЕНОВАНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
1.1) Настраиваемая система автоматического управления освещенностью и температурой в террариуме на базе программно-аппаратной платформы arduino (далее «Заря»).
1.2) «Заря» используется в домашних террариумах для создания климатических условий, приближенных к местам обитания конкретных рептилий.
2) СОСТАВ КОМПЛЕКТА
2.1) «Заря», -1 шт
2.2) Внешний блок питания, -1 шт
2.3) Кабель USB, -1 шт
2.4) Комплект документации, -1 компл.
2.5) Штатная упаковка
3) ТЕХНИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ
3.1) «Заря» должна обладать функцией ввода со встроенной клавиатуры базовых настроек и их вывод на встроенный монохромный дисплей.
3.1.1) Базовые настройки должны включать в себя установку текущей даты (день, месяц), времени (час, мин), региона происхождения рептилии.
3.1.2) Введенные настройки должны отображаться на дисплее после их применения через равные промежутки времени (5-10 сек)
3.2) «Заря» должна обладать функцией регулировки интенсивности свечения УФ лампы и греющей лампы, в зависимости от настроек.
3.2.1) Интенсивность свечения УФ лампы должна зависеть от текущих времени, даты и региона.
3.2.2) Интенсивность греющей лампы должна зависеть от текущих времени, даты, региона и показаний датчика температуры.
3.2.3) В качестве греющей лампы должна использоваться лампа накаливания от 40 до 60 Вт с цоколем E27.
3.3) «Заря» должна иметь возможность обновлять программное обеспечение при подключении системы «Заря» к персональному компьютеру через интерфейс USB.
3.4) «Заря» должна иметь в своем составе управляемый (диммируемый) ЭПРА 1х18 Вт для люминесцентных ламп T8.
3.5) Внешний блок питания должен обеспечивать выходное напряжение 5-12 В постоянного тока.
4) УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ И ХРАНЕНИЯ
4.1) «Заря» должна сохранять работоспособность при воздействии следующих параметров окружающей среды:
· Температура: от +10 до + 40 ?С
· Относительная влажность воздуха до 99%
4.2) «Заря» должна сохранять работоспособность при наличии следующих механических воздействий:
· Вибрация с ускорением 10g и частотой 20 Гц.
· Ударные нагрузки до 15g
4.3) «Заря» должна сохранять работоспособность после воздействия следующих параметров окружающей среды:
· Температура: от -10 до + 60 ?С
· Относительная влажность воздуха до 100%
4.4) «Заря» должна сохранять работоспособность после механических воздействий в виде вибрации с ускорением 20g и частотой 20 Гц. продолжительностью 15 минут и ударных нагрузок с ускорением 30g в количестве 10 раз.
5) КОНСТРУКТИВНОЕ ИСПОЛНЕНИЕ
5.1) «Заря» должна быть исполнена в виде прямоугольного параллелепипеда высотой 5 см, шириной 60?120 см, шириной 40?60см, в зависимости от размеров террариума.
5.2) «Заря» должна в своем составе отражатель с цоколем G13.
5.3) «Заря» должна иметь в своем составе регулируемый по углу наклона и углу поворота кронштейн с цоколем E27.
6) ТРЕБОВАНИЯ К УСЛОВИЯМ ТРАНСПОРТИРОВКИ
6.1) Изделие должно транспортироваться в штатной упаковке
6.2) Изделие предназначено для транспортировки автомобильным, железнодорожным, авиационным и водным транспортом, без нарушения условий хранения.
7) ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ
7.1) Стоимость комплекта изделия, при производстве 1000 шт., не должна превышать 5000 руб.
7.2) Срок гарантийного обслуживания - 2 года с момента покупки
2. БЛОК-СХЕМА ЦИФРОВОГО УЗЛА
В ходе выполнения лабораторной работы №2 в среде разработки Quartus была разработана блок-схема цифрового узла (Рис. 1), реализующая генератор прямоугольных импульсов с изменяемой частотой (меандр, изменение осуществляется с помощью двух кнопок: «больше», «меньше»).
Рисунок 1 «Блок-схема цифрового узла»
В данной схеме используются следующие компоненты:
1. INPUT - входной порт:
1.1. sysclk - вход тактового генератора;
1.2. up - сигнал кнопки, увеличивающей значение счетчика;
1.3. down - сигнал кнопки, уменьшающей значение счетчика;
2. OUTPUT - выходной порт:
2.1. bus[3..0] - содержимое реверсивного счетчика нажатий кнопок, выведена для диагностики работы схемы;
2.2. RS - состояние RS-триггера, определяющее направление счета в реверсивном счетчике.
2.3. MEANDR - на этот выход подаются прямоугольные импульсы с выбранной частотой.
3. OR2 - логическое ИЛИ.
4. NOT -Инверсия сигнала.
5. RSFF - RS-триггер, задающий направление счета.
6. TFF - T-триггер, формирующий прямоугольные импульсы.
7. Lpm_counter1 - счетчик, созданный путем выбора параметров макрофункции lpm_counter. Настроены следующие параметры: разрядность 4 бита, вход синхронного сброса, вход синхросигнала.
8. Lpm_counter2 - реверсивный счетчик, созданный путем выбора параметров макрофункции lpm_counter. Настроены следующие параметры: разрядность 4 бита, вход направления счета, вход синхросигнала.
9. Lpm_compare - комапратор, созданный путем выбора параметров макрофункции lpm_compare. Настроены следующие параметры: разрядность операндов A и B 4 бита, выход сигнала равенства операндов AeB.
Тестирование работы цифрового узла, описанного блок-схемой, выполнено следующим образом:
1. Необходимо создать файл векторной диаграммы (vector waveform file). Затем в поле Name нужно вставить входные и выходные порты схемы. (Рис. 2)
Рисунок 2 «Добавление портов на диаграмму»
2. Задать входным портам соответствующие значения (рис.3).
Рисунок 3 «Задание значений входных портов»
3. Затем запустить симуляцию.
4. Проанализировать полученные результаты (Рис. 4).
Рисунок 4 «Результат симуляции».
В результате анализа временных диаграмм видно, что при нажатии на кнопку «UP» значение счетчика увеличивается, а частота уменьшается. При нажатии на кнопку «DOWN» значение счетчика уменьшается, а частота увеличивается. Для оптимизации схемы к работе на плате был добавлен счетчик, понижающий частоту мерцания светодиода с 25 МГц до 3 Гц. Также была добавлена цепь подавления дребезга контактов (рис. 5).
Рисунок 5 «Схема с подавлением дребезга»
Рисунок 6 «Подавление дребезга на временной диаграмме».
3. ОПИСАНИЕ ЦИФРОВОГО УЗЛА НА ЯЗЫКЕ AHDL
регулировка лампа настройка свечение
Схема цифрового устройства, описанного в предыдущем разделе, создана заново с использованием языка описания AHDL. Далее приведен текст программы на языке AHDL.
Title "Meandr Generator(lab3)";
INCLUDE "lpm_counter0.inc";
INCLUDE "lpm_counter1.inc";
INCLUDE "lpm_compare0.inc";
Subdesign laba3
(
sysclk,up,down:INPUT;
rs,meandr:OUTPUT;
cnt0[3..0]:OUTPUT;
cnt1[3..0]:OUTPUT;
)
VARIABLE
syscnt:lpm_counter1;%сч-к импульсов такт генер-ра%
updowncnt:lpm_counter0;%сч-к нажатий кнопок%
cmp:lpm_compare0;%компаратор шин данных счетчиков %
rstri:SRFF;%RS триггер%
ttri:TFF;%T триггер%
BEGIN
%системный счетчик %
syscnt.clock=sysclk;
syscnt.sclr=(cmp.aeb # cmp.ageb);
cnt0[3..0]=syscnt.q[3..0];%значение системного счетчика на выход для проверки %
%RS триггер%
rstri.s=up;
rstri.r=down;
rstri.clk=sysclk;
rs=rstri.q;% состояние триггера на выход для проверки %
%счетчик нажатий%
updowncnt.updown=rstri.q;%Направление счета %
updowncnt.clock=(up#down); %Счет нажатий%
cnt1[3..0]=updowncnt.q[3..0]; %значение счетчика нажатий на выход для проверки %
%Компаратор%
cmp.dataa=syscnt.q[3..0];
cmp.datab=updowncnt.q[3..0];<...
Система автоматического управления температурой воды
Техническая реализация системы автоматического управления температурой воды на выходе из водогрейного отопительного котла ПТВМ-50. Схема рециркуляции...
Цикловая дискретная система автоматического управления
Элементы автоматического управления. Проектирование цикловой дискретной системы автоматического управления с путевым контроллером. Исходный граф, схем...
Характеристика дискретных систем автоматического управления
Дискретные системы автоматического управления как системы, содержащие элементы, которые преобразуют непрерывный сигнал в дискретный. Импульсный элемен...
Система автоматического регулирования в теории управления
Преобразование входного сигнала (управляющего воздействия) в выходной сигнал (регулируемую величину). Закон изменения регулируемой величины. Типовые з...
Система автоматического управления температурой масла в системе охлаждения циркуляционного масла главного дизеля
Технические данные системы охлаждения циркуляционного масла главного судового дизеля. Назначение системы автоматического регулирования температуры мас...