РОБОТЫ И ОРАНЖЕРЕИ

Н.А. БАЛОНИН


В настоящем источнике собраны материалы по практической робототехнике на дому. Одна из сфер такой робототехники – автоматизированный уход за домашними растениями. Время идет, блоки и платы меняются, кое что уже давно почтенное ретро, интересное, впрочем, коллекционерам.



СЕНСОРНАЯ ПЕРИФЕРИЯ

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).



Инфракрасный оптический датчик расстояния


Подключение инфракрасного оптического датчика производится с помощью трехжильного JSR-кабеля. На рисунке красным проводом подключено питание, средний провод – земля, а белый отвечает управлению. В наборах Мастер Кит продаются 12-ти вольтовые реле для силового привода. Крепление навесных плат и элементов производится латунными стойками.

Некоторые модули рассчитаны на пониженное напряжение 3.3В, потребуется стандартный понижающий элемент LP2950ACZ-3.3G (3.3 берем с output, желательно подпереть его конденсатором ЕСАФ 10 мкф. 16 в.).


ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ


Для включения электропитания в оражерее может служить блок управляемых через com-порт реле Ant. Более доступен альтернативный блок управляемых через lpt-порт реле (или одиночное реле BM146), распространяемых через магазины "Чип и Дип". Потребляет напряжение 12 вольт. У BM146 сопротивление 1.1 ком в цепи питания реле следует уменьшить вдвое (рядом с диодом за конденсатором), т.к. напряжение входа от датчиков достигает 12 В. (вместо 5 В.)


Блок с 4-мя реле NM 4411 [2] рассчитан на питание 12 В., входное напряжение 5 В. Его входы совместимы с управляющими сигналами USB-модулей LCARD и прочей микропроцессорной автоматики.


Появился и такой модуль, как USB-РЕЛЕ. MP709 USB реле, управляемое через интернет (модуль). Предлагаемый блок в собранном виде позволяет реализовать принцип: купил – подключил. Блок позволит радиолюбителю получить коммутатор силовых нагрузок, подключаемый к персональному компьютеру через USB-порт. Устройство будет полезно для применения в быту, дома, на даче. С его помощью через интернет можно включать свет, водопроводные клапаны и другие нагрузки.

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).

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.


В Петербурге можно найти (сейчас появилось много современных клапанов, например, от кофемашинок) соленоидный клапан СКН-2 (ДУ-4), н/закрыт, G-1/8, в исполнении с катушкой 220V переменный ток (местное производство). Аналоговый датчик потока воды А-712 является сенсором, который имеет линейный выходной сигнал от 1 до 10 В пост. тока пропорциональный расходу. Есть краны с электромотором. На рисунке показан другой автоматизированный клапан для включения и выключения водопроводной воды.


Технология, обеспечивающая дополнительный комфорт на дому, распространяется многими фирмами. Фирма James – уже почтенное ретро. В основе установки – системный блок, видеокамера и датчики.

ОПТОДАТЧИК ЛОВИТ СИГНАЛ ТЕЛЕФОНА


В сочетании с фотоэлементом и операционным усилителем 140УД9 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.


Транзистор КТ 827А служит как 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).


Для экспериментов с обдувом 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).

ФИТОМОНИТОРИНГ


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


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

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



ДВИГАТЕЛЬ С РЕДУКТОРОМ



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

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:


ТЕХНОЛОГИИ СВЯЗИ С СЕРВЕРОМ


Термин неттоп предложен компанией Intel в момент анонса процессоров Atom, которые в понимании этой компании должны стать основной базой для создания неттопов. Система охлаждения таких компьютеров обладает низким уровнем шума, что также немаловажно для использования в жилых помещениях и на рабочем месте.


Современные компьютерные платформы для сборки неттопа: Foxconn NetBox-nT510 задействует двухъядерный процессор Intel Atom D510 с частотой ядер 1,66 ГГц, менее мощный Foxconn NetBox-nT410 использует одноядерный Intel Atom D410. Корпуса вмещают один жесткий диск в форм-факторе 2,5 дюйма и одну планку оперативной памяти SO-DIMM DDR2 667/800 МГц – выбор накопителя и памяти остается за покупателями.

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.

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 в виде сдвоенных файлов jar, jad. Использование телефона Siemens в роли домашнего сервера: у телефонов старших серий (выше 50-го номера) питание подается на первую ножку колодки кабеля, вторая - земля, третья Tx и четвертая Rx.

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.

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".

Rambler's Top100