Αυτόματο σύστημα ελέγχου περιβαλλοντικών συνθηκών κλειστού χώρου με χρήση μικροελεγκτή.

Abstract

Σκοπός της εργασίας αυτής είναι η σχεδίαση ενός ολοκληρωμένου συστήματος διαχείρισης ικανού να διατηρεί σταθερό το κλίμα σε ένα κλειστό περιβάλλον και ειδικότερα σε ένα θερμοκήπιο. Για να σχεδιαστεί το σύστημα μελετήθηκε το περιβάλλον και διαπιστώθηκαν τα απαραίτητα μετρούμενα μεγέθη (θερμοκρασία, υγρασία) για τον έλεγχο της κατάστασής του. Μετά την εύρεση των μετρούμενων μεγεθών βρέθηκαν οι κατάλληλοι τύποι αισθητήρων για τις μετρήσεις αυτών και σχεδιάστηκαν τα κυκλώματα που απαιτούνται για τη σύνδεσή τους. Μέσω της παρατήρησης του συστήματος διαπιστώθηκαν επίσης οι τρόποι με τους οποίους μπορούμε να επέμβουμε στο περιβάλλον ελέγχου για να μπρούμε να επιτύχουμε τα επιθυμητά αποτελέσματα. Μέσω αυτών σχεδιάστηκαν οι έξοδοι που χρησιμοποιεί το σύστημα (διακοπές, συστήματα ελέγχου θέσης) και τα απαραίτητα κυκλώματα. Στη συνέχεια σχεδιάστηκαν συσκευές οι οποίες ανάλογα με τον τύπο τους μπορούν να υποστηρίξουν είτε αισθητήρες είτε εξόδους. Στις συσκευές αυτές περιέχονται ηλεκτρονικές πλακέτες που περιλαμβάνουν τα απαραίτητα κυκλώματα για την σωστή λειτουργία των αισθητήρων (εισόδων) ή των εξόδων του του συστήματος, τα απαραίτητα κυκλώματα τροφοδοσίας, το τμήμα επεξεργασίας και ελέγχου της πλακέτας που αποτελείται από ένα μικροελεγκτή καθώς και ένα κύκλωμα επικοινωνίας απαραίτητο για την επικοινωνία των συστκευών μεταξύ τους. Η σχεδίαση των κυκλωμάτων έγινε με το πρόγραμμα eagle 6.4 (eagle, 2011). Ιδιαίτερη προσοχή δόθηκε στη συσκευή ελέγχου και ληψης αποφάσεων για την οποία επιλέχθηκε ένας υπολογιστής Rasperry Pi και στο δίκτυο επικοινωνίας μεταξύ του υπολογιστή και των συσκευών που αποτελούν το σύστημα. Για την ευκολότερη επέκταση του συστήματος σε έκταση (περισσότερες συσκευές) αλλά και σε λειτουργίες (περισσότεροι αισθητήρες ή έξοδοι) κάθε συσκευή έχει συνδέσεις χρήσιμες για μετέπειτα επέκτασή της ανάλογα με τις απαιτήσεις.

The purpose of this project is to design a complete management system capable of maintaining the climate stable in a closed environment, especially in a greenhouse. To design the system the environment was studied and the required measurements were identified (temperature, humidity) in order to control the environment. After that, the appropriate sensor types were found to measure these values and the circuits required for the sensors‟ connection were designed. Also, through observation of the system, some methods were identified in order to intervene in the control environment to be able to achieve the desired results. Based on these, the outputs used by the system were designed (switches, position control system) as well as the necessary circuits. Then, all the devices were designed which could support either sensors or outputs, depending on their type. These devices contain an electronic circuit board that includes some circuits which are necessary for the proper functioning of the sensors (inputs) or the output of the system. Also they include the necessary power supply circuits, the processing section control board that consists of a microcontroller and a communication circuit necessary for the communication between the devices. The designing of the circuits was made using the software “Eagle 6.4 ” (eagle, 2011). It was paid special attention to the control - making decisions device and the network between the computer and the devices that compose the system. A Raspberry Pi computer was selected for the operations of the cont rol - making decisions device. Each device of the system has useful connections for later expansion, depending on the requirements, in order to make the system easy to expand, supporting more devices of functions (more sensors or outputs).