ადგილობრივი ავტონომიური მონაცემთა შეგროვების სისტემა

კომპანიამ შეიძინა NEKST-M მონიტორინგის პოსტები, რომლებიც წარმოებულია ქვეყანაში Next Technologies-ის მიერ. სატუმბი დანადგარების მუშაობის ვიზუალიზაციის უზრუნველსაყოფად,
ხანძარსაწინააღმდეგო და უსაფრთხოების სიგნალიზაცია, ძაბვის არსებობა დამწყებებზე, ოთახის ტემპერატურა, გადაუდებელი წყლის დონე. NEKST-M-ის გული არის ATMEGA 1280 და ეს ფაქტი გამამხნევებელია კონკრეტული საჭიროებისთვის საკუთარი ნაკრების შექმნის შესაძლებლობის თვალსაზრისით.

დასახული იყო ამოცანა, რომ უმოკლეს დროში და მინიმალურ ფასად შეექმნათ სრულიად ავტონომიური ადგილობრივი დისპეტჩერიზაციის სისტემა კონკრეტული საჭიროებისთვის. საფუძველი არის მიკროკონტროლერი. განვითარება, წარმოება, შექმნილი თავად პერსონალის მიერ.

სისტემა უნდა მუშაობდეს ფიჭურ ქსელებზე, სერვერებზე, ინტერნეტზე და რადიოსიხშირული რესურსების გამოყენების ლიცენზირების სისტემაზე დამოკიდებულების გარეშე, არ გამოიყენოს კომპიუტერები მონიტორინგისა და კონტროლის სისტემის მუშაობაში ან, მაქსიმუმ, პერიოდულად გამოიყენოს ლეპტოპები, წვდომის გარეშე. ობიექტები დიდი ხნის განმავლობაში (6-9 თვე). ქსელის კონფიგურაციას აქვს რადიალური სტრუქტურა. მონაცემები გროვდება ერთ მომენტში და შემდეგ იგზავნება დასამუშავებლად ჩვეულებრივი საკომუნიკაციო არხებით ან ბეჭდური ასლის სახით.

სისტემამ უნდა უზრუნველყოს:

• სატუმბი დანადგარების მუშაობის მონიტორინგი
• ტექნოლოგიური ავტომატიზაცია
• დაცვა საგანგებო პირობების შედეგებისგან
• საგანგებო სიგნალიზაცია
• ოპერაციული დროის გაანგარიშება
• მოხმარებული ელექტროენერგიის რაოდენობის გაანგარიშება
• აღჭურვილობის ტემპერატურის კონტროლი
• უსაფრთხოება და ხანძარსაწინააღმდეგო სიგნალიზაცია
• ინფორმაციის პერიოდული დისტანციური ჩაწერა
• უცნობი მომავალი მოთხოვნები

Სამუშაო პირობები:

• დაფარვის ფართი 1 კვ.კმ.
• პირდაპირი ხილვადობა ობიექტებს შორის
• ტემპერატურა +50-დან -50C-მდე
• ტენიანობა 100% -მდე
• ბიოლოგიურად აქტიური დეპოზიტები (მოყრა, სულფატის შემამცირებელი ბაქტერიები)
• 1-2 კლასების მანქანების ვიბრაცია, არა უმეტეს, GOST ISO 10816-1-97 მიხედვით
• ელექტრომაგნიტური გარემო - ელექტროძრავების გადართვა KT 6053 კონტაქტორებით, RVS-DN რბილი დამწყებ მოწყობილობით, SIEMENS MICROMASTER PID საკონტროლო მოწყობილობა, გამოსხივება ISM და GSM დიაპაზონში ამ მოწყობილობების მოთხოვნების შესაბამისად, ხელით რკალის შედუღება ადგილზე.
• ქსელის გადაჭარბებული ძაბვა, ელექტრომომარაგების მოკლევადიანი შეფერხებები, ელვისებური გადაძაბვა, ფაზური დისბალანსი, როდესაც საჰაერო ხაზის მავთული იშლება 6-10 კვ გამანაწილებელ ქსელებში.

მიუხედავად ასეთი მკაცრი მოთხოვნებისა, დანერგვა საკმაოდ მარტივია პრობლემის ეტაპობრივად გადაჭრისას.

ყველაფრის გათვალისწინებით, "Arduino Nano 3.0" დაფა გახდა გეგმის "ტვინი". robotdyn დაფას აქვს ATMEGA 328 კონტროლერი, საჭირო 3,3V ძაბვის სტაბილიზატორი.
მიმდინარე 800 mA და გადამყვანი CH340G UART-USB.

უპირველეს ყოვლისა, შეიქმნა სამუშაო საათების მრიცხველები, როგორც ყველაზე განახლებული. ადრე გამოყენებული სამრეწველო მრიცხველები, რომლებიც აწყობილი იყო PIC-ებზე ტრანსფორმატორის ელექტრომომარაგების სქემით, ვერ მოხერხდა ძაბვის მატების გამო ექსპლუატაციიდან ერთი წლის განმავლობაში. ხელუხლებელი დარჩა მხოლოდ ისინი, რომლებიც დაკავშირებულია ხელნაკეთი 5V დენის წყაროებით. ინსტალაციისა და კავშირის მრავალფეროვნების დასაჩქარებლად, სიგნალი ერთეულების მდგომარეობის შესახებ აღებულია გადართვის მოწყობილობების ტერმინალებიდან, ე.ი. 1-ლი ფაზის ძაბვის არსებობის რეგისტრაცია 380 ვ სამფაზიანი ელექტრომომარაგებით. კონტროლერთან კოორდინაციისთვის გამოიყენება შუალედური რელე 220 ვ გრაგნილით ან ოპტოკუპლერი, რომელიც შედგება LED-ისგან და GL5516 ფოტორეზისტორისგან ან PC817 ოპტოკუპლერისგან. ყველა ვარიანტი გამოცდილი იყო. LED იკვებება გამოსწორებული ძაბვით დენის შეზღუდვით, ორი SVV22 კონდენსატორის გამოყენებით, რომლებიც შექმნილია 630 ვ ძაბვისთვის, რომლებიც დაკავშირებულია სერიებში უსაფრთხოებისთვის მეგოჰმეტრით სქემების შემთხვევითი ტესტირების დროს.
სამუშაო დროის წაკითხვა ST7735S LCD ეკრანის გამოყენებით, რეალურ დროში მონაცემთა გადაცემა რადიოს საშუალებით E01-ML01DP05 მოდულის გამოყენებით 2,4 MHz სიხშირეზე. ეს მოწყობილობა შეიცავს nRF24L01+ ჩიპს და RFX2401C გადამცემ/მიმღებ გამაძლიერებელს,
გამომავალი სიმძლავრე 100 მვტ-მდე. ონლაინ კალკულატორში სასურველი დიაპაზონისთვის განკუთვნილი ხვეული ანტენები сайта. ანტენის ტიპის არჩევანი განისაზღვრება მიმდებარე ლითონის კონსტრუქციებიდან ცალკე ასახული ტალღების მიღების გამორიცხვით. ანტენის ნაწილები იბეჭდება 3D პრინტერზე. მრიცხველების ამჟამინდელი მდგომარეობა ინახება თავად კონტროლერის EEPROM-ში და აღდგება ელექტროენერგიის მოულოდნელი გათიშვის შემთხვევაში. დათვლის დროის ინტერვალებს უზრუნველყოფს RTC ჩიპი DS3231 მოდულის სახით სარეზერვო ბატარეით. კვების წყარო იყენებს 3 მოდულს, პულსის რეალური წყარო 220/5V HLK-PM01 600mA, გადამყვანი 1-5V-დან 5V-მდე HW-553 и 03962A - ბატარეის კონტროლერით სქემა დაცვა მოკლე ჩართვის, გადატვირთვისა და გადატვირთვისგან. ყველა კომპონენტი შეძენილია Aliexpress-ის ვებსაიტზე.

პურის დაფა
4-არხიანი მრიცხველი. შეყვანებზე არის LC ფილტრები, რათა დაიცვან ჩარევები გრეხილი წყვილის საკომუნიკაციო ხაზზე. საკონტროლო ობიექტების მდგომარეობის შესახებ მონაცემები მუდმივად იკითხება წამში ერთხელ და ნაჩვენებია ფერადი LCD ეკრანზე. წაკითხვები ახლდება და ჩაიწერება არასტაბილურ მეხსიერებაში ყოველ 1 წამში. 36 წამი არის საათის 36/1, ეს ის ფორმატია, რომელშიც მონაცემებია საჭირო. ყოველ 100 წამში. ინფორმაცია გადაეცემა თითოეული საკონტროლო ერთეულის მუშაობის წამების რაოდენობის შესახებ. EEPROM მეხსიერებას აქვს ჩაწერის წაშლის ციკლების შეზღუდული რაოდენობა, მწარმოებლის თქმით, 12-ჯერ. ყველაზე ცუდი ვარიანტია, როდესაც სულ მცირე ერთი უჯრედი მუდმივად განახლდება. პირველი მრიცხველის მოცულობა არის 100000 ბაიტი, ეს არის გრძელი ფორმატის ნომერი, 1 მრიცხველი, სულ 4 ბაიტი იკავებს ერთ ჩანაწერს. მიკროსქემის მეხსიერების სიგრძეა 4 ბაიტი, 16 მრიცხველის 1024 ჩანაწერის შემდეგ ჩაწერა თავიდან დაიწყება. EEPROM ბიბლიოთეკაში EEPROM.put მეთოდი არ იწერება; თუ უჯრედის მნიშვნელობა და ჩაწერილი ინფორმაცია ემთხვევა, უჯრედების დეგრადაცია არ იქნება. შედეგად, მეხსიერების მუშაობის გარანტირებული დრო 64 წელზე მეტი იქნება. შესაძლო, მაგრამ არა გარანტირებული სამუშაოს დრო შეიძლება გაცილებით გრძელი იყოს.

Წრიული დიაგრამა
პროგრამა Arduino IDE-ში//12 ბაიტი (328%)

#შეიცავს // ძირითადი გრაფიკული ბიბლიოთეკა
#შეიცავს // აპარატურის სპეციფიკური ბიბლიოთეკა
#ჩართეთ
#შეიცავს
# ჩართეთ
#შეიცავს
#შეიცავს
RF24 რადიო(9, 10); // რადიო ობიექტი RF24 ბიბლიოთეკასთან მუშაობისთვის,
// და პინის ნომრები nRF24L01+ (CE, CSN)
#შეიცავს
DS3231 rtc(SDA, SCL);
დრო t;

//#define TFT_CS 10
#define TFT_CS 8
#define TFT_RST -1 // ასევე შეგიძლიათ დააკავშიროთ ეს Arduino-ს გადატვირთვასთან
// ამ შემთხვევაში დააყენეთ ეს #define პინი -1-ზე!
//#define TFT_DC 9 // DC=RS=A0 - აღნიშვნის ვარიანტები ბრძანების ან მონაცემთა რეგისტრის ასარჩევად.
#define TFT_DC 3

Adafruit_ST7735 tft = Adafruit_ST7735(TFT_CS, TFT_DC, TFT_RST);

// ვარიანტი 2: გამოიყენეთ ნებისმიერი ქინძისთავები, მაგრამ ოდნავ ნელა!
#define TFT_SCLK 13 // დააყენეთ ისინი, როგორც ის, რაც მოგწონთ!
#define TFT_MOSI 11 // დააყენეთ ისინი, როგორც ის, რაც მოგწონთ!
//Adafruit_ST7735 tft = Adafruit_ST7735(TFT_CS, TFT_DC, TFT_MOSI, TFT_SCLK, TFT_RST);
#შეიცავს

ბაიტის ცვლა = 52;
ბაიტი pinState;
ხელმოუწერელი გრძელი ტუმბო[4];// მასივი 4 წამის მრიცხველის მნიშვნელობებით
ათწილადი m = 3600.0;
ხელმოუწერელი int მისამართი = 0;
int rc;// ცვლადი მრიცხველებისთვის
ხელმოუწერელი გრძელი ჯამი = 0;
ხელმოუწერელი გრძელი ჯამი = 0;
ბაიტი i = 0;
ბაიტი k = 34;
ხელმოუწერელი int z = 0;
ბაიტი b = B00000001;
ბაიტი pumrcounter[4]; // მასივი ობიექტის მდგომარეობის შესანახად, 1 - გამორთული, 0 - ჩართული.
int start = 0; //

ბათილი დაყენება () {

rtc.begin();
radio.begin(); // მუშაობის დაწყება nRF24L01+
radio.setChannel(120); // მონაცემთა არხი (0-დან 127-მდე).
radio.setDataRate (RF24_250KBPS); // მონაცემთა გადაცემის სიჩქარე (RF24_250KBPS, RF24_1MBPS, RF24_2MBPS).
radio.setPALevel(RF24_PA_MAX); // გადამცემის სიმძლავრე (RF24_PA_MIN=-18dBm, RF24_PA_LOW=-12dBm,
// RF24_PA_HIGH=-6dBm, RF24_PA_MAX=0dBm)
radio.openWritingPipe(0xAABBCCDD11LL); // გახსენით მილი იდენტიფიკატორით მონაცემთა გადაცემისთვის

// დროის დასაყენებლად, გააუქმეთ საჭირო ხაზები
//rtc.setDOW(1); // კვირის დღე
//rtc.setTime(21, 20, 0); // დრო, 24 საათიანი ფორმატით.
//rtc.setDate(29, 10, 2018); // თარიღი, 29 ოქტომბერი, 2018 წ

tft.initR(INITR_BLACKTAB); // ST7735S ჩიპის, შავი ჩანართის ინიციალიზაცია
// გამოიყენეთ ეს ინიციალატორი (უკომენტარი), თუ იყენებთ 1.44" TFT-ს
//tft.initR(INITR_144GREENTAB); // ST7735S ჩიპის, RED rcB ჩანართის ინიციალიზაცია
tft.setTextWrap(false); // ნება მიეცით ტექსტს მარჯვენა კიდეზე გაშვება
tft.setRotation(2); // BLACK PCB-სთვის და RED tft.setRotation(0)-სთვის თუ არა.
tft.fillScreen(ST7735_BLACK); // ეკრანის გასუფთავება

DDRD = DDRD | B00000000;
PORTD = PORTD | B11110000; // პროგრამული უზრუნველყოფის გამკაცრება მუშაობს, მაღალი დონე -
// კონტროლირებადი ობიექტები „არ მუშაობს“, „4“ იწერება ოთხივე მთავარ პორტში D, დათვლა არ ხდება.

for (rc = 0; rc <4; rc++)
{
tft.setCursor ( 3, rc * 10 + shift ); // საკონტროლო ობიექტების პოზიციის ნომრების ჩვენება
tft.print(rc + 1);
}

tft.setCursor(12, 0); // ტექსტის 3 სტრიქონის გამოტანა
tft.println("DEVELOPERS & BUILD"); // შეაქო შენი საყვარელი ადამიანები
tft.setCursor(24, 10); // ან ბოროტი საავტორო უფლებები
tft.print("DEVELOPER MM");
tft.setCursor(28, 20);
tft.print("BUILD-ER DD");

//მონაცემთა აღდგენა////////////////////////////////////////////// ///////////

for (z = 0; z <1023; z += 16) { // იმეორებს ინდუსტრიის ყველა უჯრედს
//და წერს 4 ტუმბოს ცვლადის მასივში, 4 ბაიტი თითოეული მრიცხველისთვის, რადგან
// ხელმოუწერელი გრძელი ცვლადი. არის 4 მრიცხველი, 4-ის ერთი ჩანაწერი იღებს 16 ბაიტს.
EEPROM.get(z, ტუმბო[0]); // ასე რომ, for loop-ის გარეშე, ნაკლები მოცულობა
EEPROM.get(z+4, ტუმბო[1]);
EEPROM.get(z+8, ტუმბო[2]);
EEPROM.get(z+12, ტუმბო[3]);

// ახალი შემდეგი მნიშვნელობის მინიჭება 4 მრიცხველის ჯამისთვის
sumprim = (ტუმბო [0] + ტუმბო [1] + ტუმბო [2] + ტუმბო [3]);

// ადარებს sumprim ცვლადის 4 მრიცხველის ჯამის ახალ მნიშვნელობას ცვლადის წინა მნიშვნელობასთან
// sumsec და თუ წინა ჯამი ნაკლებია ან ტოლია ახალ ჯამს, ენიჭება ახალი დიდი ან ტოლი
// sumsec მნიშვნელობა.

თუ (sumsec <= sumprim) {
sumsec = sumprim; //

//და მიმდინარე მნიშვნელობა z ენიჭება მისამართის ცვლადს, z არის 16-ბაიტიანი 4 მნიშვნელობის ბლოკის დასაწყისის მისამართი.
// ერთდროულად ჩაწერილი მრიცხველები (მას შემდეგ, რაც პორტის გამოკითხვისას, მისი 8 ბიტი ერთდროულად იწერება,
// ჩვენი აუცილებელი მაღალი 4 ბიტიანი D პორტის ჩათვლით).
მისამართი = z;
}
}

// კიდევ ერთხელ წვდომა eeprom მეხსიერებაზე 16 ჩაწერილი მრიცხველის 4 ბაიტიანი ბლოკის დასაწყისის მისამართით
// ბოლო, ე.ი. მნიშვნელობები გაყინვის გამო გამორთვამდე ან გადატვირთვამდე. უახლესი ჩაწერა
// მრიცხველის მნიშვნელობები 4 ცვლადი ტუმბოს მასივში.

EEPROM.get(მისამართი, ტუმბო[0]);
EEPROM.get(მისამართი + 4, ტუმბო[1]);
EEPROM.get(მისამართი + 8, ტუმბო[2]);
EEPROM.get(მისამართი + 12, ტუმბო[3]);

მისამართი += 16; //შემდეგი ბლოკის ჩაწერისთვის მისამართის გაზრდა ბოლო ჩანაწერის მონაცემების გადაწერის გარეშე

//მონაცემების აღდგენის დასასრული///////////////////////////////////////////////////////////////// //////////////////

attachInterrupt(0, count, RISING); // pin D2, ჩართეთ შეფერხებები, მოდი ყოველ წამს
// იმპულსები RTC DS3231-დან SQW გამოსასვლელიდან

wdt_enable (WDTO_8S); // გაუშვით მცველი ტაიმერი, გადატვირთეთ კონტროლერი გაყინვის შემთხვევაში, დრო,
// რისთვისაც თქვენ უნდა გასცეთ ტაიმერის გადატვირთვის ბრძანება wdt_reset( და თავიდან აიცილოთ გადატვირთვა ნორმალური მუშაობის დროს - 8 წმ.
// ტესტებისთვის არ არის რეკომენდირებული მნიშვნელობის დაყენება 8 წამზე ნაკლებზე.ამ შემთხვევაში სასურველია ტაიმერის გადატვირთვა
// ხტუნვა და ეს ყოველ წამს ხდება.

}

ბათილი მარყუჟი () {
// ცარიელი ციკლი, აქ იქნება კონტროლი ელექტროძრავის ღია ფაზის მუშაობაზე
}

ბათილი რაოდენობა() {

tft.setTextColor(ST7735_WHITE); // დააყენეთ შრიფტის ფერი
t = rtc.getTime(); // წაკითხვის დრო
tft.setCursor(5, 120); // კურსორის პოზიციის დაყენება
tft.fillRect(5, 120, 50, 7, ST7735_BLACK); // დროის გამომავალი არეალის გასუფთავება
tft.print(rtc.getTimeStr()); // გამომავალი საათის ჩვენებები

wdt_reset(); // მცველის გადატვირთვა ყოველ ციკლში, ანუ წამში

(rc = 0; rc <4; rc ++) // ციკლის დასაწყისი შეყვანის მდგომარეობის შესაბამისობის შესამოწმებლად
// პორტის ბიტი D პორტის წინა წაკითხვის მდგომარეობამდე
{
pinState = (PIND >> 4) & ( b << rc );

if (pumrcounter [rc] != pinState) { // და თუ არ ემთხვევა, მაშინ
pumrcounter[rc] = pinState; // პორტის ბიტის სტატუსის ცვლადის მინიჭება ახალი მნიშვნელობის 1/0
}
// ფერის კონტროლის ობიექტების მდგომარეობის მითითება
// BLUE არის არსებული ეკრანის (ან ბიბლიოთეკის?) მცირე ხარვეზი, RGB და BGR აირია.
if (pinState == (b << rc )) {
tft.fillRect(15, ((rc * 10 + shift)), 7, 7, ST7735_BLUE); // დაბალი დონის დათვლისთვის შეცვალეთ მწვანე ლურჯად
} Else {
tft.fillRect(15, ((rc * 10 + shift)), 7, 7, ST7735_GREEN); // დაბალი დონის დათვლისთვის შეცვალეთ ლურჯი მწვანედ
ტუმბო [rc] += 1; // დაამატეთ 1 წამი სამუშაო დროის მრიცხველს
}
}

k++;
თუ (k == 36) {
k = 0;

tft.fillRect(30, shift, 97, 40, ST7735_BLACK); // ოპერაციული დროის ჩვენების არეალის გასუფთავება
tft.fillRect(60, 120, 73, 7, ST7735_BLACK); // და თარიღები

tft.setCursor(60, 120); // კურსორის პოზიციის დაყენება
tft.print(rtc.getDateStr()); // თარიღის ჩვენება LCD ეკრანზე

(rc = 0; rc <4; rc ++) //გამომავალი სამუშაო საათები მთლიანობაში, მეათედი და
{
tft.setCursor ( 30, rc * 10 + shift ); // საათის მეასედი ეკრანის 10 პიქსელით დაწევით
tft.println(ტუმბო [rc] / მ);
}

// EEPROM-ზე "ნედლი" სამუშაო საათების მნიშვნელობების (წამებში) ჩაწერა ////////////////////////////

for (rc = 0; rc <4; rc++)
{
EEPROM.put(მისამართი, ტუმბო [rc]);
მისამართი += sizeof(float); // ჩაწერის მისამართის ცვლადის გაზრდა
}
}

// გაგზავნეთ მონაცემები რადიო არხზე მონაცემებიდან, სადაც მითითებულია რამდენი ბაიტი უნდა გაიგზავნოს.
თუ ((k == 6 ) || (k == 18 ) || (k == 30 )) {

ხელმოუწერელი გრძელი მონაცემები;

radio.write(&დაწყება, sizeof(დაწყება));

for (i = 0; i <4; i++) {
მონაცემები = ტუმბო [i ];
radio.write( &data, sizeof( data));
}
}
}

რამდენიმე შენიშვნა დასასრულს. დათვლა ხდება დაბალ ლოგიკურ დონეზე შეყვანებზე.

აწევის წინაღობები R2-R5 არის 36 kOhm ფოტორეზისტორებით GL5516 ვარიანტისთვის. ფოტოტრანზისტორი ოპტოკუპლერისა და რელეს შემთხვევაში დაყენებულია 4,7-5,1 kOhm-ზე. Arduino Nano v3.0 ჩამტვირთველი შეიცვალა Arduino Uno-ით TL866A პროგრამისტით დამკვირვებლის ტაიმერის სწორი მუშაობისთვის. საკრავები შესწორებულია იმისთვის, რომ მუშაობდეს 4,3 ვ-ზე ზევით ძაბვაზე. გარე გადატვირთვის წრე R6 C3 არ იყო გამოყენებული. სანიმუშო პროგრამაში გადამცემის სიხშირე არ შეესაბამება არალიცენზირებულ დიაპაზონს; 2,4 MHz დიაპაზონი შემოიფარგლება 2400.0-2483.5 MHz სიხშირეებით.

E01-ML01DP05 გადამცემის დიაპაზონი არის 2400-2525 MHz. ერთი არხის გამტარუნარიანობა არის 1 MHz, სიჩქარის „RF24_2MBPS“ დაყენებისას მითითებული radio.setChannel(120) არხი იქნება დაკავებული, ე.ი. დიაპაზონი იქნება 2 MHz.

წყარო: www.habr.com