РОБОТЫ И ОРАНЖЕРЕИ

В настоящем источнике собраны материалы по практической робототехнике на дому. Одна из сфер такой робототехники - автоматизированный уход за домашними растениями.

ФИТОМОНИТОРИНГ

Оранжерея сайта artspb.com позволяет снять график с сетевых датчиков времени, температуры, влажности земли и воздуха, освещенности:

Сенсорную связь вы видите, а управлять такой оранжереей и перерабатывать сенсорную информацию можно через форум. Интернет канал связи добавляет свои возможности для телеметрических систем, а мобильный телефон с его клавишным рядом - довольно естественно использовать в качестве ручки управления.

СЕНСОРНАЯ ПЕРИФЕРИЯ

Ноутбук заметно легче дооснастить, чем смартфон или коммуникатор, сенсорной периферией. В частности, относительно недорогими внешними USB-модулями АЦП/ЦАП от LCARD E14-140 и VELLEMAN VM110 (СУППОРТ).

Глаза роботов

Самый распространенный ныне датчик - это web-камера, вполне приемлемый глаз робота. Ее можно применять универсально, как для измерений освещенности, так и для считывания показаний обычных датчиков (температуры, влажности, перемещения и т.д.). Опираясь на проект DSPack можно написать свой драйвер под Delphi 5/6/7. Для связи с сервером по таймеру служит сетевой FTP-драйвер Dorgem (см. также более развитый Web-cam publisher.

Датчики температуры, влажности и освещенности

Линейными характеристиками обладает датчик температуры AD22100KT. Распиновка следующая, если повернуть элемент плоской стороной к себе, ножками книзу, то справа будет земля, слева питание +5 вольт, средняя ножка идет к АЦП через сопротивление в 1 ком. Ноль градусов отвечает напряжению 1.375 вольт. На каждый градус температуры приходится 0.0225 вольта. Рабочий ток небольшой, около 0.5 ма.

Для измерения влажности воздуха есть дорогие и не очень датчики. Можно воспользоваться относительно дешевым, например, HIH-4000-002. Рисунок его показан ниже, слева. Поворачиваем лицом к себе, ножки вниз. Слева минус, справа плюс питания. Выход посередине. Напряжение питания 5 вольт.

Отдельной проблемой при поливе растений стоит датчик влажности почвы. Одно из решений состоит в подаче напряжения от батареи или от цифро-аналогового преобразователя (внешне избыточное решение, позволяющее подбирать условия измерений и не держать датчики под постоянным током) на один из щупов, погруженных в землю, другой щуп соединяется с АЦП, для измерения наводимого потенциала в мостовой схеме, в которой щуп АЦП связан также с нейтральной шиной через сопротивление порядка нескольких десятков килоом.

Универсальное применение находят датчики освещенности, например, фотодиод BPW20RF. Ножка плюса фотодиода заметно изолирована от корпуса. Включается в инверсном направлении, на корпус подается +5 вольт, изолированная ножка идет к контакту АЦП (или усилителю), заземленному через сопротивление 100 kom и выше, но желательно сохранять достаточный уровень заземления, чтобы избегать наводок. Образуется мост, при попадании даже рассеянного света на фотодиод наводится сигнал порядка половины вольта (при солнечном свете подпитывающее напряжение можно и не подавать).

СИЛОВАЯ ЧАСТЬ

Для изменения выходящих за пределы нормы параметров контролируемого объекта нужна силовая часть. Для вывода управляющих сигналов из компьютера служат LPT, COM или USB порты. Примеры программирования портов в Дельфи см. на "PCcontrol". Стоит предупредить, что переходник USB-COM более функционален, чем USB-LPT (употребляется для подключения устаревшего принтера), последний адаптер не соответствует полностью аппаратному LPT порту, есть проблемы с адресацией этого порта (при программировании).

Реле, свет, шторы, помпы

Для включения света может служить блок управляемых через com-порт реле Ant. Более доступен альтернативный блок управляемых через lpt-порт реле, распространяемых через магазины "Чип и Дип". Практически без переделки он совместим с цифровой частью выходных сигналов отмеченных USB-модулей от LCARD.

Фирма Valleman выпускает недорогую двухканальную однополярную USB плату оцифровки и управления VM110 совместно с платой силовых реле VM129:

Солнечный свет играет большую роль при фитомониторинге растений. Рулонные шторы заказываемого размера, применяемые, в частности, в домашних тепличках, распространяются в Санкт-Петербурге фирмой Норма: т. 325-51-51 (доб. 110), Измайловский пр. 24. У электромотора шторы имеются концевые выключатели, срабатывающие автоматически после смены полярности выводов от источника питания 24 в, что удобно для автоматизации.

Для затенения потолочных окон в оранжереях используются устанавливаемые на окна шторы-плиссе, рисунок ниже.

В качестве увлажнителя террариума с растениями достаточно эффективен генератор тумана - устройство, погруженное в воду и испаряющее ее. Водяные помпы электрические, с мотором от батареек или сети, распространяемые фирмой AquaBalt, т. +7 (812) 600-17-43, адрес: 192007, Санкт-Петербург, Боровая ул., д. 53 к. 2, лит. А (бутыль отдельно).

На рисунке показан автоматизированный клапан для включения и выключения водопроводной воды.

Усилители мощности (тока)

Мини-моторчики - составная деталь робототехнических систем. Для первых экспериментов годится маломощный вентилятор - кулер, 12В, 0.07A, рублей за семьдесят. Для управления такими устройствами вполне допустимо использовать распространенный ранее биполярный транзистор типа MП35, который хорошо открывается, ограничив ток сопротивлением около 80 ом в цепи эмиттера (при 9 вольтовой батарейке, кроне, в качестве источника питания). Если нужен выходной сигнал, пропорциональный току, его можно взять от цепи эмиттера. Конструктивно база транзистора явно выделена, при нижнем ее положении эмиттер находится справа, коллектор - слева. На коллектор подается плюс от батареи через кулер, соблюдая полярность в его цепи. Во входную цепь, к базе, присоединяется около 2 ком. Это позволяет управлять напряжением до пяти вольт (земля - минус источника питания).

Транзистор КТ 827А служит как значительно более мощный усилитель тока при управлении от ТТL логики - управляющий сигнал на базу подается через резистор в 1.1 Ком. Коллектор n-p-n транзистора соединен с корпусом прибора, на него через нагрузку подается плюс 12 (эмиттер справа при ножках в верхнем положении - минус, земля).

Соленоидный схват

Что будет если объединить два соленоидных пальца, подвижную глаз-вебкамеру и мозги в виде ноутбука? Какая система получится?

см. кино

При питании КТ 827А от аккумулятора в 12В током 0.2А управляется, например, сердечник электромагнитной катушки, используемой как палец робота при нажимании клавишей пультов управления объектами. Интернет-управление схватом через ручную консоль робосапиенсом:

Фотоэлектронная развязка

В сочетании с фотоэлементом и операционным усилителем 140УД9 мощный транзистор КТ 827А может использоваться для контроля состояния мобильного телефона (светимость экрана) с целью дистанционного включения разнообразных устройств посредством реле, в частности, помпы для полива воды.

ДВИГАТЕЛЬ С РЕДУКТОРОМ

Демонстрация работы модели радиолокатора, управляемая VISUAL MATLAB через модуль LCARD с передачей данных на сервер по беспроводному интернет.

МОБИЛЬНЫЙ ИНТЕРНЕТ

Мини-браузер Опера предоставляет широкие возможности для использования мобильного телефона в качестве консоли управления. На приемной стороне для интернет-связи используется GPRS модем, его можно установить в слот PCMCIA (Skylink модем Ubiquam), есть USB варианты типа Anydata, см. подробее.

К сожалению в настройках модема нет такого важного параметра, как интервал воссоединения связи при ее нарушении. Это можно сделать в опциях deal-up панели соединений Windows XP, но в таком случае и стартовать нужно с этой панели, иначе настройки не сохраняются. При круглосуточном контроле объектов необходимо включать и выключать модем, пользуясь обращением к сетевым ресурсам Windows. Тариф Turbo, построенный на технологии EVDO, обеспечивает скоростной вид связи, но модем работает несколько более нестабильно, и нестабильность возрастает при размещении рядом исполнительных устройств, создающих радиопомехи (контактные реле, электромагнитные устройства). Большую стабильность обеспечивает режим 1x (тариф ОГО), этот режим устанавливается в настройках Skylink-овских модемов.

Часть мобильных телефонов содержит модем, взаимодействующий с компьютером через инфракрасный порт. Для использования этого модема его необходимо зарегистрировать в операционной системе компьютера также, как и обычный модем, и образовать интернет соединение с ним. Более удобна связь телефонов с ПК через Bluetooth. В Siemens CX75, например, такая позиция, как модем, не выделена, тем не менее, программное обеспечение позволяет его использовать в качестве модема. Настройки телефона для поддержания интернет соединения с конкретным оператором обычно высылаются им в виде sms сообщения, в настройках GPRS телефона указывается точка входа, скажем internet.TELE2.ru. Выход в сеть через оператора TELE2 не потребует ни пароля ни имени пользователя, нужно указать телефон *99#, подробности здесь, см. настройки TELE2.

Драйвер модема настраивается так. В меню Windows XP выбирается "Пуск-панель управления". В открывшемся окне делается двойной щелчок на пиктограмме "Телефон и модем", выбирается закладка "Модем". Нажимается "Добавить", после чего появится мастер установки оборудования. Ставится галочка "не определять тип модема (выбор из списка)". Нажимается "Далее", и если нет специального драйвера для телефона, то выбирается в разделе "Модели" Standard 56000 bps Modem. После того, как модем будет инсталлирован, следует вернуться к разделу "Телефон и модем", выбрать установленный модем и нажать на кнопку "Свойства". Выбирается раздел "Дополнительные параметры связи" и вводится строка инициализации, допустим, оператора MTS: AT+CGDCONT=1,"IP","internet.mts.ru". Для TELE2 точка входа internet.TELE2.ru, и т.п. На этом процесс установки и настройки модема закончен.

Настройка режима удаленного доступа

В разделе "Сеть и подключения к Интернету" панели управления выбирается пункт "Создать подключение к сети на рабочем месте". В окне "Мастер новых подключений" выбирается «Подключение удаленного доступа», далее и в следующем окне выбирается установленный GPRS-модем. В появившемся поле ввода набирается любое слово, например MTS (наименование), идем далее и в окно ввода номера вписывается *99***1# (для MTS, для TELE2 указан выше). В позиции "Панель управления->Сеть" и "Подключения к Интернету->Сетевые подключения" выбирается пиктограмма созданного соединения и правой кнопкой мыши нужно зайти в "Свойства". Выбирается вкладка "Сеть" и выставляется "Тип подключаемого сервера удаленного доступа PPP": Windows 95/98/NT4/2000, Internet, по нажиму кнопки "Параметры", появляется окно "Параметры PPP", в котором снимаются все галочки и идет OK. Переход к пункту "Компоненты", используемые этим подключением. Ставятся галочки только напротив Internet Protocol (TCP/IP) и QoS Packet Scheduler. Двойной клик по "Internet Protocol (TCP/IP)" и в появившемся окне вводятся следующие настройки. Выбрать: «Получить IP-адрес автоматически». Для работы FTP заменить «Получить адрес DNS-сервера автоматически» для МТС: DNS-cервер - 213.087.000.001 вторичный DNS-сервер: 213.087.001.001, Билайн: DNS-сервер - 217.118.066.243 вторичный DNS-сервер: 217.118.066.244. В том же окне "Свойства: Internet Protocol (TCP/IP)" нажимается "Дополнительно" и снимается флажок "Использовать сжатие IP-заголовков". Нажимается OK.

Подключение

Пройти "Пуск->Панель управления->Сеть" и "Подключения к Интернету->Сетевые подключения", далее двойной щелчок по значку созданного удаленного доступа. Для оператора MTS вводится «пользователь» mts и «пароль» mts (в TELE2 пустые). В окно ввода номера вписывается *99***1# (в TELE2 *99#). Нажимается кнопка "Подключиться".

ТЕХНОЛОГИИ СВЯЗИ С СЕРВЕРОМ

Интерпретирующие возможности браузеров телефонов уступают браузерам ПК, поэтому некоторые частные задачи решаются в рамках мидлетов (аналогов аплетов), опирающихся на усеченную java машину телефона. Программы эти разбиты на собственно программу и ее описание - сдвоенные файлы jar, jad. В отличие от аплета, мидлет, к сожалению, менее удобен. Одной из технологий передачи данных в сети является Ajax. Помимо передачи и приема информации при взаимодействии с сервером есть еще проблема передачи информации от сенсорной периферии и к исполнительным устройствам. Здесь можно опереться на возможности javascript обмениваться текстовой информацией через жесткий диск в рамках ActiveX сценариев. Антивирусные программы негативно воспринимают такого сорта операторы в приложениях. Поэтому обмен с сервером можно устроить при помощи компоненты в Delphi (начиная с 3 версии) httpget, предназначенной для загрузки файлов, документов, прочих переменных используя стандартный Microsoft Windows Internet library (winInet.dll), которую эксплуатирует Internet Explorer. См. примеры. Эти возможности инсталлированы в систему Visual MatLab для того, чтобы организовать интернет канал связи между телефоном и роботом.

ДЛИТЕЛЬНАЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ

Программа для автоматического включения компьютера, без захода в BIOS: PowerOn. Программа позволяет выставить правило "включить машину", на определенные дни недели и время. Сразу после включения программа может заблокировать доступ к машине или через определенное время отключить клавиатуру и мышь (до ввода пароля). Auto Power-on & Shut-down поддерживает большинство системных плат (если не сработало автоопределение, следуйте всплывающей инструкции). Еще одна особенность - встроенный шедулер. Позволяет выбрать определенный день в год, месяц, неделю, время (разово или постоянно) для: выключения, hibernate, перезагрузки, блокировки, пробуждения, открытия/закрытия программы или вывода настраиваемого сообщения. Кроме всего прочего, программа может подстроить время системы с атомными часами через интернет. Другая программа, инициализации: Emotion.

УМНЫЙ ДОМ

Технология, обеспечивающая дополнительный комфорт на дому, распространяется многими фирмами, в частности - существует система фирмы James. Ценовая политика умеренная: 450$ комплект и 50$ блок из четырех управляемых розеток. В основе системный блог, видеокамера и датчики. Это позволяет избежать конструирования, но и вносить изменения в такую систему затруднительно.


© artspb.com