Регистрация / Вход
Прислать материал

Датчики физических величин с беспроводным интерфейсом

Сведения об участнике
ФИО
Кабанов Артемий Андреевич
Вуз
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Омский государственный технический университет»
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Информационные технологии и вычислительные системы
Раздел области наук
Информационные технологии
Тема
Датчики физических величин с беспроводным интерфейсом
Резюме
Данная работа посвящена созданию системы датчиков физических величин с беспроводным интерфейсом. Система предназначена для мониторинга микроклимата как в серверном помещении, так и в качестве объекта системы «Умный дом». Разработанные датчики обеспечивают измерение температуры и влажности в разных точках серверного пространства с передачей результатов измерений через радиоканал не лицензируемого диапазона 434 МГц на приёмный микроконтроллер, обрабатывающий измерительную информацию. Приемное устройство состоит из микроконтроллера, радиоприемного модуля, дисплея и дополнительных периферийных устройств.
Ключевые слова
МИКРОКОНТРОЛЛЕР, ПРИЕМНИК, ПЕРЕДАТЧИК, ДАТЧИК, ИЗМЕРЕНИЕ, МОНИТОРИНГ, ДИСПЛЕЙ
Цели и задачи
Под системой мониторинга следует понимать систему, которая должна уметь распознавать конкретные ситуации, происходящие в серверном помещении, и соответствующим образом на них реагировать: одна из подсистем может управлять поведением других по заранее выработанным алгоритмам.
Основой интеллектуального мониторинга является объединение отдельных подсистем в единый управляемый комплекс как наиболее прогрессивная концепция взаимодействия человека с рабочим пространством. Когда человек одной командой задает желаемую обстановку, а уже автоматика в соответствии с внешними и внутренними условиями задает и отслеживает режимы работы всех инженерных систем и электроприборов. В этом случае исключается необходимость администратору находится внутри серверного помещения, десятками отдельных датчиков, отдельными блоками управления вентиляцией и отоплением, системами видео наблюдения и сигнализации, и т.д. В серверном помещении, оборудованном системой беспроводного мониторинга достаточно одним нажатием на дистанционном пульте выбрать один из сценариев поведения. Система сама настроит работу всех подсистем в соответствии с вашим пожеланием, температурой помещения, влажностью воздуха, временем суток, временем года и т.д. Все уже привыкли к сложным системам измерения и мониторинга — словом, ко всему тому, что сегодня называют составляющими интеллектуальной или программируемой системы. То, что еще несколько лет тому назад казалось несбыточной мечтой, сейчас становится реальностью и даже обыденностью — высокотехнологичные концепции уверенно входят в нашу жизнь, и изменяют ее в лучшую сторону прогресса, как раньше в нее вошли телевизоры, посудомоечные машины, компьютеры и прочая современная техника.
Введение

Система интеллектуальной автоматизации предполагает совершенно новый подход в организации мониторинга серверного помещения, в котором за счет комплекса программно-аппаратных средств значительно возрастает эффективность функционирования и надежность управления всех систем. Существует ряд параметров, которые требуют непрерывного контроля и непосредственного мониторинга это такие параметры как: температура, влажность, наличие сети 220 В а также задымленность помещения. Серверное помещение — это закрытая комната, в основном маленьких размеров, предполагающаяся для размещения серверных стоек с различным набором сетевого оборудования. 

Методы и материалы

Основу проекта составляет микропроцессор Atmega328P в конструктиве проекта Arduino, проект имеет открытую архитектуру, интегрированный загрузчик.Платформа имеет 14 цифровых ввода/ выходов (6 из которых могут использоваться как выходы ШИМ), 6 аналоговых входов, кварцевый генератор 16 МГц, разъем USB, силовой разъем, разъем ICSP и кнопку перезагрузки. Для работы необходимо подключить платформу к компьютеру посредством кабеля USB или подать питание при помощи адаптера AC/DC, или аккумуляторной батареей.

Питание системы

В устройстве реализована схема питания с гальванической развязкой. Гальваническая развязка используется трансформаторного типа. После выбора серийно выпускаемых трансформаторов, было принято решение о реализации выпрямительной схемы с умножением напряжения (из-за нехватки амплитуды для обеспечения линейного режима работы стабилизатора напряжения DA1). 

Схемы подключения

Для измерения температуры и влажности выбран датчик SHT21 так как он имеет наиболее приемлемые метрологические характеристики для данного проекта. 

Для передачи измерительной информации был выбран передатчик MX-FS-03V работающий на частоте 434МГц. Выбор радиопередатчика был очевиден так как он имеет большее расстояние передачи сигнала чем другие предложенные решения и не зависит от наличия интернета. 

Принимающее устройство состоит из платы Arduino MEGA с приемником MX-05V соответствующей частоты 434МГц. 

Описание и обсуждение результатов

В процессе выполнения данного проекта была произведена разработка системы датчиков с беспроводным интерфейсом ориентированная для применения в качестве анализа климатических параметров серверного помещения. Разработанная система выполнена на современной элементной базе полностью удовлетворяет требованиям технического задания. Система обеспечивает мониторинг параметров микроклимата в серверном помещении. При этом погрешность измерения относительной влажности воздуха в диапазоне 15…99% составляет 2%, а температуры в диапазоне +10…+35 ˚С составляет 0.5˚С.                                                                            

Используемые источники
1. Устройства мониторинга серверных комнат и удаленного управления электропитанием [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.netping.ru
2. Monitoring and Control Systems [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.vutlan.com/ru
3. Датчик температуры DS18B20 [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/DS18B20.pdf
4. Датчик температуры и влажности DHT22 [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://www.sparkfun.com/datasheets/Sensors/Temperature/DHT22.pdf
5. Директивы RoHS и WEEE [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.icqc.eu/ru/rohs.php
Information about the project
Surname Name
Kabanov Artemiy
Project title
Sensors of physical values with wireless interface
Summary of the project
This project aimed at creating the system of sensors of physical values with wireless interface. The system is designed to monitor the microenvironment in the server room, and as the object of the “smart house” system. The developed sensors provide a measurement of temperature and humidity in different points of the server space with the transfer of measurement data through a radio channel, which has not licensed range of 434 MHz to a receiver microcontroller that processes the measurement information. The receiving device includes a microcontroller, radio receiving unit, a display and other peripherals.
Keywords
MICROCONTROLLER, RECEIVERS, TRANSMITTERS, SENSORS, MEASUREMENT, MONITORING, DISPLAY