Rozdíly

Zde můžete vidět rozdíly mezi vybranou verzí a aktuální verzí dané stránky.

--- 2017:greenhouse-ctrl [2018/01/15 00:00]
Josef Křivský
+++ 2017:greenhouse-ctrl [2018/01/15 07:28] (aktuální)
Josef Křivský
@@ Řádek 8: / Řádek 8: @@
 Cílem tohoto projektu je co nejvíce automatizovat obsluhu a udržování běžného zahradního skleníku. Obsahem návrhu je kompletní software řízení a obsluhy, ale také co nejjednodušší hardware pro příslušné periferie. Základní myšlenkou je možnost kontroly a nastavení jednotlivých vlastností skleníku z pohodlí domova, za pomoci ethernetového rozhraní a běžného PC. Pomocí definovaných příkazů je tak možné jak kontrolovat vlhkost půdy, teplotu a osvětlení ve skleníku, tak nastavit jejich limitní hodnoty pro spuštění zavlažování, odvětrávání/vytápění skleníku a přisvětlení zářivkami.
+{{ :2017:xkrivs00:img_20180115_063847_7.jpg?400 |}}
 ----
@@ Řádek 13: / Řádek 16: @@
 FRDM-K64F
@@ Řádek 41: / Řádek 42: @@
 ====== Vývoj HW ======
 Požadavkem na celou konstrukci automatizovaného skleníku byla především jednoduchost implementace/instalace, ale také cena celého systému. Vzhledem k velkému možství některých součástek v inventáři zadavatele, byly proto použity především ony.
+Seznam použitých komponetů:
+  * Mikrokontrolér FRDM-K64F
+  * Servo Hitec HS-485HB
+  * NTC Termistor Eclipsera 1488979094
+  * Arduino modul pro měření intenzity světla BH1750
+  * Půdní Vlhkoměr Modul pro Arduino
+Odkazy na stránky výrobců/prodejců:
+  *http://hitecrcd.com/products/servos/sport-servos/analog-sport-servos/hs-485hb-deluxe-hd-ball-bearing-servo/product
+  *https://www.nxp.com/products/processors-and-microcontrollers/arm-based-processors-and-mcus/kinetis-cortex-m-mcus/k-seriesperformancem4/k2x-usb/freedom-development-platform-for-kinetis-k64-k63-and-k24-mcus:FRDM-K64F
+  *https://arduino-shop.cz/arduino/1574-ntc-termistor-10k-1-3950-1m-vodotesna-sonda-1488979094.html
+  *https://arduino-shop.cz/arduino/902-arduino-mereni-intenzity-svetla-1420672425.html
+  *https://arduino-shop.cz/arduino/1399-pudni-vlhkomer-modul-pro-arduino-1474354607.html
 ----
@@ Řádek 49: / Řádek 66: @@
 Použité knihovny v soubotu main.c
   * #include "mbed.h"
@@ Řádek 62: / Řádek 78: @@
 Peripherals.h:
 <code c>
 class Humid
 {
@@ Řádek 78: / Řádek 93: @@
 };
-/**
-*/
 class Temp
 {
@@ Řádek 101: / Řádek 113: @@
 };
-/**
-*/
 class Vent
 {
 public:
-    Vent(PinName PWM = D8);
+    Vent(PinName PWM = D9);
     void open(uint8_t percent = 100);
     void close(void);
@@ Řádek 116: / Řádek 125: @@
 };
-/**
-*/
 class Fan
 {
@@ Řádek 129: / Řádek 135: @@
 };
-/**
-*/
 class Heat
 {
@@ Řádek 142: / Řádek 145: @@
 };
-/**
-*/
 class Water
 {
@@ Řádek 155: / Řádek 155: @@
 };
-/**
-*/
 class Light
 {
@@ Řádek 167: / Řádek 164: @@
     DigitalOut lighting;
 };
 </code>
@@ Řádek 173: / Řádek 169: @@
 <code c>
-#include "mbed.h"
-#include "Peripherals.h"
 Humid::Humid(PinName AInp, PinName AOut):ain(AInp),dop(AOut)
 {
@@ Řádek 299: / Řádek 290: @@
 {
-    float width = ((6 * percentage)+900);
+    uint16_t width = ((6 * percentage)+900);
     while(width != (6*percent)+900)
@@ Řádek 307: / Řádek 298: @@
             width-=1;
             pwm.pulsewidth_us(width);
-            wait_ms(25);
+            wait_ms(10);
         }
         else
@@ Řádek 313: / Řádek 304: @@
             width+=1;
             pwm.pulsewidth_us(width);
-            wait_ms(25);
+            wait_ms(10);
         }
     }
+    percentage = percent;
 }
 void Vent::close(void)
 {
-    for(float width=((6 * percentage)+900); width>900; width-=1)
+    open(0);
-    {
-        pwm.pulsewidth_us(width);
-        wait_ms(25);
-    }
 }
@@ Řádek 342: / Řádek 330: @@
     fan = 0;
 }
+.
+.
+.
+</code>
+Za zmínku stojí především třídy Humid a Temp, které nejen zapouzdřují různé proměnné a vstupy, ale také nad nimi provádějí řadu výpočtů. U třídy Humid se jedná pouze o úpravu snímaného napětí ze zesilovače a měření v pulzním režimu (z důvodu elektrolýzy na elektrodách snímače vlhkosti). Třída Temp však již provádí poměrně složité výpočty při převodu snímaného napětí z děliče (tvořen rezistorem a NTC termistorem) na hodnotu okolní teploty. Veškeré další třídy jsou v této knihovně již pouze kopie třídy Fan, které slouží k ovládání reléových výstupů, a které mají jen rozdílné názvy a výstupní piny na desce FRDM-K64F.
-Heat::Heat(PinName DOut):heater(DOut)
+=== hlavní soubor main.h ===
+Soubor main.cpp lze rozdělit do několika částí:
+  * Inicializace (zde probíhá pouze inicializace jednotlivých tříd pro příslušné periferie)
+<code c>
+#define ECHO_SERVER_PORT   23
+BH1750 light(I2C_SDA, I2C_SCL); // Senzor osvětlení
+Humid humidity;                 // Senzor vlhkosti
+Temp temperature;               // Snímač teploty
+Vent ventilation;               // Otevírání ventilace
+Fan conditioning;               // Ovládání aktivního větrání
+Heat heating;                   // Ovládání topení
+Water irrigation;               // Spouštění zavlažování
+Light illumination;             // Ovládání světel
+enum STAT                       // Proměnná pro uložení stavu celého systému
 {
-    heater = 0;
+    READY = 1, SETTINGS, MANUAL, ERROR
-}
+}sklenikstav;
+</code>
+Stav systému sklenikstav je díky třídám pouze pomocnou proměnnou pro rozhodovací stromy uživatelského rozhraní.
-void Heat::Start(void)
+  * Ovládací vlákna RTOS (zde již probíhá periodická kontrola stavu skleníku, a příslušné reakce periferií)
+<code c>
+void watering_thread(void)
 {
-    heater = 1;
+    while(true)
-}
+    {
+        uint8_t hum = humidity.readHumidity();
-void Heat::Stop(void)
+        float avghum = 0;
-{
+        if(hum < humidity.getLimit())
-    heater = 0;
+        {
+            for(int i=0; i<6; i++)
+            {
+                avghum += humidity.readHumidity();
+            }
+            avghum /= 6;
+            if(avghum < humidity.getLimit())
+            {
+                irrigation.Start();
+                Thread::wait(180000);
+                irrigation.Stop();
+            }
+            avghum = 0;
+        }
+        Thread::wait(900000);
+    }
 }
-Water::Water(PinName DOut):sprinkler(DOut)
+void venting_thread()
 {
-    sprinkler = 0;
+    while(true)
+    {
+        uint8_t temp = temperature.readTemperature();
+        float avgtemp = 0;
+        if(temp > temperature.getVentLimit())
+        {
+            for(int i=0; i<6; i++)
+            {
+                avgtemp += temperature.readTemperature();
+            }
+            avgtemp /= 6;
+            if(avgtemp > temperature.getVentLimit())
+            {
+                ventilation.open();
+                conditioning.Start();
+                heating.Stop();
+            }
+            avgtemp = 0;
+        }
+        else if(temp > temperature.getHighLimit())
+        {
+            for(int i=0; i<6; i++)
+            {
+                avgtemp += temperature.readTemperature();
+            }
+            avgtemp /= 6;
+            if(avgtemp > temperature.getHighLimit())
+            {
+                ventilation.open();
+                conditioning.Stop();
+                heating.Stop();
+            }
+            avgtemp = 0;
+        }
+        else if(temp < temperature.getLowLimit())
+        {
+            for(int i=0; i<6; i++)
+            {
+                avgtemp += temperature.readTemperature();
+            }
+            avgtemp /= 6;
+            if(avgtemp < temperature.getLowLimit())
+            {
+                ventilation.close();
+                conditioning.Stop();
+                heating.Start();
+            }
+            avgtemp = 0;
+        }
+        else
+        {
+            ventilation.close();
+            conditioning.Stop();
+            heating.Stop();
+        }
+        Thread::wait(100000);
+    }
 }
-void Water::Start(void)
+void lighting_thread()
 {
-    sprinkler = 1;
+    uint16_t lx[6];
-}
+    for(int i=0; i<6; i++)
+    {
+        lx[i] = light.singleMeas();
+    }
-void Water::Stop(void)
+    while(true)
-{
+    {
-    sprinkler = 0;
+        uint16_t avglx = 0;
+        for(int i=0; i<5; i++)
+        {
+            lx[i] = lx[i+1];
+        }
+        lx[5] = light.singleMeas();
+        for(int i=0; i<6; i++)
+        {
+            avglx += lx[i];
+        }
+        avglx /= 6;
+        if(avglx<light.getLimit())
+        {
+            illumination.Start();
+        }
+        else
+        {
+            illumination.Stop();
+        }
+        Thread::wait(300000);
+    }
 }
+</code>
+Tato vlákna mají zajišťovat plnou automatičnost skleníku po jeho prvotním nastavení. Bohužel se díky problémům s různými verzemi systému MBED a jeho knihoven nepodařilo (díky nedostatku času) najednou zprovoznit vlákna a ovládání skleníku přes ethernetové rozhraní. Ačkoliv RTOS sám o sobě funguje, nebylo by možné nastavovat skleník on-line, čímž bychom přišli o jakoukoliv možnost okamžitého zásahu, a zároveň by nebyla splněna nejdůležitější část zadání.
-Light::Light(PinName DOut):lighting(DOut)
+  * Funkce rozhodovacího stromu pro Ethernetové rozhraní skleníku (přímé ovládání)
+<code c>
+int evaluate(char *str)
 {
-    lighting = 0;
+    switch(sklenikstav)
-}
+    {
+        case READY:
-void Light::Start(void)
+            if (strcmp(str, "help") == 0)
+            {
+                return 1;
+            }
+            else if (strcmp(str, "stav") == 0)
+            {
+                return 2;
+            }
+            else if (strcmp(str, "set") == 0)
+            {
+            .
+            .
+            .
+int main(void)
 {
-    lighting = 1;
+   .
+   .
+   .
+            int x = evaluate(message);
+            if(sklenikstav == READY)
+            {
+                if (x == 0)
+                {
+                    client.send_all("Neplatny prikaz!\r\n", 18);
+                    client.send_all(commandwait, sizeof(commandwait));
+                }
+                else if (x == 1)
+                {
+                    char helpmsg[] = "stav\t\t-Zobrazeni aktualnich informaci\r\nset\t\t-Nastaveni skleniku\r\nman\t\t-Ovladani skleniku\r\nexit/quit\t-Konec\r\n";
+                    client.send_all(helpmsg, sizeof(helpmsg));
+                    client.send_all(commandwait, sizeof(commandwait));
+                    number = 0;
+   .
+   .
+   .
 }
-void Light::Stop(void)
-{
-    lighting = 0;
-}
 </code>
+Jak lze vidět, jedna z těchto funkcí se nachází ve funkci main, a druhá je pouze jako pomoc při určování obdržených řetězců. V závislosti na obdrženém textu pak tyto funkce přepínají jak stavy systému (pouze pro potřeby komunikace s uživatelem), tak výstupy mikrokontroléru. Tyto funkce jsou obdobou absolvovaného cvičení č.5, pouze značně složitější, a proto je tu nebudu uvádět celé. Uvedu pouze stavy systému a jejich akceptované příkazy.
+=== Celý kód ===
+https://os.mbed.com/users/civava/code/sklenik-2017/

Individální projekty MPOA

Uživatelské nástroje

Nástroje pro tento web

Rozdíly

Nástroje pro stránku