GSM kontrollerade växthus för landsbygden i Afrika

DESIGN OCH TILLVERKNING AV EN GSM KONTROLLERADE VÄXTHUSGASER SYSTEM

INTRODUKTION

Teknik har omdefinierat kommunikation och mer så på många fördelaktiga sätt. Mobil teknik har lett till att mynta begreppet "global by" som kan ses genom det faktum att nästan alla vuxna numera äger en mobiltelefon och även minskar kostnaden för sådana anordningar genom åren. En individ kan kontaktas när som helst genom användning av en mobiltelefon. Användning av mobiltelefoner kan inte begränsas till bara att samtal och skicka meddelanden. Dörren till många innovationer och upptäckter ligga på de flesta människors händer. Att utnyttja telefonens funktioner kan leda till nya och lönsamma mästerverk. Kort är meddelande (SMS) ett mycket populärt kommunikationsmedel. De kan levereras i realtid beroende på telefonens nätverk mottagning. Detta koncept av instant messaging är vad användes i studien för att utforma ett system som fungerar som en plattform för att ta emot meddelanden som i själva verket är kommandon som skickas till kontrollera olika växthusgaser parametrar ansluten till plattformen. Denna studie syftade till att designa ett system baserat på det globala systemet för mobil kommunikation (GSM) teknik som effektivt gör kontrollen från ett avlägset område till växthuset.
Jordbruk har varit känt under många år som den minst tekniskt avancerade sektorn i Afrika och runt om i världen generellt. Detta är trots att det var ryggraden i landets ekonomi. Men med tekniska trender som GSM, en ny plattform för att bli av med etiketten har uppstått. Tillämpningen av det föreslagna systemet inom jordbrukssektorn är enorm i den ständigt föränderliga tekniska världen. Det är ett stort steg i rätt riktning i automatisera jordbruksmetoder för bättre effektivitet och även med minimal arbetsrättsliga krav. Att behöva vara fysiskt närvarande för att reglera gemensamma växthusgaser parametrar till exempel jord vattenhalt och temperatur elimineras med hjälp av detta system.

GSM-teknik
Detta är den teknik som ligger till grund för de flesta av världens mobiltelefonnät. GSM-plattformen är en enormt framgångsrika trådlös teknik och en aldrig tidigare skådad historia om globala prestationen och samarbete. GSM har blivit världens snabbast växande kommunikationsteknik alla tid och den ledande globala mobila standarden, som spänner över 218 länder. GSM är en öppen, digitala cellulära tekniken används för att överföra mobila röst- och datatjänster. GSM fungerar på 900MHz och 1,8 GHz banden och stöder dataöverföringshastigheter på upp till 9,6 kbps, vilket tillåter överföring av grundläggande datatjänster som SMS. Det härskar som världens mest använda mobiltelefon tekniken. Mobiltelefoner använder en tjänst bärare GSM-nätet genom att söka efter tornen mobiltelefon i närheten. SMS är en text messaging-komponent i telefon, webb eller mobila kommunikationssystem. Den använder standardiserade kommunikationsprotokoll för att fast linje eller mobiltelefon enheter att utbyta korta textmeddelanden. SMS är mest använda data program, med en uppskattad 3,5 miljarder aktiva användare dagligen, eller ca 80% av alla mobiltelefonabonnenter i slutet av 2010. Termen "SMS" används för alla typer av korta textmeddelanden och användaraktivitet sig i många delar av världen. SMS är också anställd i direkt marknadsföring, känd som SMS marknadsföring. Termen SMS som används på moderna telefoner härstammar från radiotelegrafi i radio memo personsökare med standardiserade telefon protokoll. Detta fastställdes 1985 som en del av GSM-serien av standarder för att skicka meddelanden på upp till 160 tecken till och från GSM mobiltelefoner.

Mikrokontroller
En mikrokontroller är en kompakt fristående dator på en enda integrerad krets som innehåller en processorkärna, minne och programmerbara input och ut kringutrustning. Därav kan det lätt optimeras för applikationer kontroll. Hela processorn, minne och I/O gränssnitt finns på ett enda stycke kisel så tar det mindre tid att läsa och skriva till externa apparater. Detta gör realtid verksamhet ganska lätt att uppnå. Det finns olika anledningar varför microcontrollers används i system över hela världen. Mikrokontroller med kompletterande tändsystemets delar är mycket billigare än en dator med analoga och digitala ingångar och utgångar. De är små, kompakta och lätta jämfört med datorer. En mikrokontroller är väl lämpad för små applikationer där det krävs några antal in- och utgångar, koden är relativt små och som inte kräver utökad mängd minne och en enkel LCD-display är tillräckligt som ett användargränssnitt. Arkitekturen i en mikrokontroller är mycket enklare än en dator därav är det mindre sannolikt att misslyckas och därmed befästa dess tillförlitlighet. 17 en mikrokontroller skiljer sig från en mikroprocessor på många sätt. Först är dess funktionalitet. För en mikroprocessor som skall användas, måste andra komponenter som minne, eller komponenter för att ta emot och skicka data läggas till den. Det betyder kort att mikroprocessorn är hjärtat av datorn. Å andra sidan, är mikrokontroller utformad för att allt detta i en. Inga andra externa komponenter behövs för dess tillämpning eftersom alla nödvändiga tillbehör är redan inbyggd i den.

Arduino styrelsen
En Arduino är en single-board mikrokontroller, avsedda att göra tillämpningen av interaktiva objekt eller miljöer mer tillgänglig. Hårdvaran består av en öppen källkod maskinvarukortet designad runt en 8-bitars mikrokontroller. Förprogrammerade i det fordonsbaserade mikrokontroller chipet är en starthanterare som tillåter uppladdning program i microcontroller minne utan att behöva en chip (enhet)-programmerare. Arduino är en öppen plattform används för att bygga elektronik projekt. Arduino består av både en fysisk programmerbar kretskort (ofta kallad en mikrokontroller) och en bit av programvara eller integrerad utvecklingsmiljö (IDE) som körs på en dator, används för att skriva och ladda upp datorn koden till fysiska styrelsen. I mitten av 2011 beräknades det att över 300.000 officiella Arduinos hade producerats kommersiellt. Arduino plattformen har blivit ganska populärt med människor som just har börjat med elektronik, och av goda skäl. Till skillnad från de flesta tidigare programmerbara kretskort, Arduino behöver inte en separat del av maskinvaran (kallas en programmerare) för att ladda nya kod på styrelsen – du kan enkelt använda en USB-kabel. Dessutom använder Arduino IDE en förenklad version av C++, vilket gör det lättare att lära sig att programmera. Arduinoen ger också en standard formfaktor som bryter ut fungerar av mikrokontroller till ett mer tillgängliga paket.

Sensorer
En sensor definieras ofta som en enhet som tar emot och svarar på en signal och stimulans. Syftet med en sensor är att svara på någon form av en ingående fysisk egendom (stimulus) och konvertera den till en elektrisk signal som är kompatibel med elektroniska kretsar. Givarens utsignal kan vara i form av spänning, strömstryka, eller ladda. En sensor är en omvandlare som mäter en fysisk kvantitet och omvandlar den till en signal som kan läsas av en observatör eller genom ett elektroniskt instrument. En sensor är en enhet, som svarar mot en input kvantiteten genom att generera en funktionellt relaterade utgång vanligtvis i form av en elektrisk eller optisk signal. En sensor känslighet anger hur mycket sensorns utgång ändras när den uppmätta mängden ändras. Sensorer måste vara 18 för att ha en liten effekt på vad mäts; att göra sensorn mindre ofta förbättrar detta och kan införa andra fördelar. Tekniska framsteg gör att fler och fler sensorer som ska tillverkas i mikroskopisk skala som microsensors med hjälp av mikro-elektro-mekanisk teknik. I de flesta fall når en mikro-sensor en betydligt högre hastighet och känslighet jämfört med makroskopisk metoder. En bra sensor lyder några grundläggande regler. Det är känslig för den egenskap som mäts bara, det är okänsligt för annan egendom kan påträffas i sin ansökan, den påverkar inte den egenskap som mäts och helst de är avsedda att vara linjära eller linjära till några enkla matematiska funktion av mätningen, vanligtvis logaritmisk. Produktionen av sådan en sensor är en analog signal och linjärt proportionell mot värdet eller enkel funktion för den egenskap som mäts. Känsligheten är sedan definieras som förhållandet mellan utsignal och den egenskap som mäts. Exempelvis om en sensor mäter temperaturen och har en Matningsspänning, är känsligheten en konstant med enheten [spänning/Kelvin]; denna sensor är linjär eftersom förhållandet är konstant på alla punkter av mätningen. För en analog sensor signal som skall bearbetas eller används i digital utrustning, måste den konverteras till en digital signal, med hjälp av en analog till Digital omvandlare (ADC). 2.6.1 temperatur Sensor en temperaturgivare är en enhet som samlar data om temperaturen från en källa och konverterar den till en form som kan förstås antingen av en observatör eller någon annan enhet. De två huvudsakliga typerna av halvledare temperaturgivare är temperatur känslig spänning källor och temperaturkänsliga aktuella källor. Ett exempel på den första typen är nationella LM35. Matningsspänning från denna krets ökar med 10 mV för varje grad Celsius att dess temperatur ökar. Om produktionen är ansluten till en negativ referensspänningen Vs, ger sensorn en meningsfull utgång för temperaturområde på -55 till + 150 grad Celsius. Produktionen är anpassad till 0 V för 0 grad Celsius. Utspänningen kan förstärkas för att ge den spänningsområde som behövs för ett visst program. Riktigheten av denna enhet är ca 1 grad Celsius. En termoelement korsning av järn och Konstantan, brukar kallas en J termoelement, har användbara temperaturområdet om-184 till 760 grad Celsius. Termoelement kan göras liten, robust och stabil, men de har problem som utdata är mycket liten och måste förstärkas en hel del att ta upp det i rad där det kan driva en ADC. Så, LM35 användes i detta system. LM35 är en integrerad krets sensor att 19 kan användas för att mäta temperaturen med en eleffekt som är proportionell mot temperaturen (i grader Celsius). LM35 temperaturgivare kan mäta mer exakt än att använda en termistor. LM35 genererar en högre utspänning än termoelement och får inte kräva att utspänningen förstärkas. Den har en utspänning som är proportionell mot Celsius temperatur. Skalfaktorn är v 0,01 v / grader Celsius. Ett annat viktigt kännetecken av LM35 är att det drar bara 60 mikro ampere från dess tillförsel och äger en låg egen värme kapacitet. Den sensor självupphettande orsakar mindre än 0.1 grad Celsius temperaturstegring i stillastående luft. För detta projekt, temperaturgivare som ska användas: LM35 med utgång noggrannhet av 10mV / ° c.

Markens fukt innehåll Sensor
Markens fukt sensorer mäta vatteninnehållet i marken. En jord fukt sond består av flera markens fukt sensorer. Billigare sensorer - ofta för hemmabruk - baseras på två elektroder mäter motståndet av smutsa. Detta helt enkelt består ibland av två blank (förzinkad) tråd, men det finns också sonder med kablarna inbäddade i gips. Elektrisk ledningsförmåga sonder mäter markfuktighet i smutsa av hur väl en ström av El överförs mellan två sonder. Mer fukt i marken desto bättre konduktiviteten eller lägre resistans. Denna metod är LM35 utdata Input (spänning) marken 20 mycket känsliga för avståndet sonderna som påverkas av jordtyp och salt koncentrat i gödselmedel.

Motion Sensor
Rörelsedetektor är en enhet som övervakar ett synfält och utför en funktion om rörelse detekteras inom detta område. Rörelsesensorer används ofta i säkerhetssystem som utlösare för automatisk ljus eller resor för remote alarm och liknande applikationer. Motion sensors arbete baserat på en mängd olika principer och används i en mängd olika applikationer. Typisk användning kan vara i yttre dörrar eller fönster i en byggnad för övervakning av området runt byggnaden. På upptäcka rörelse, genererar de en elektrisk signal utifrån som vissa åtgärder vidtas. Vissa fungerar ungefär på samma sätt som en militär radar scanner, medan andra arbetar med vibrationer, infraröd strålning och även ljudet. Rörelsesensorer är anställda att upptäcka olika typer av människans rörelse. Några är avsedda för lokala evenemang avkänning, några för området avkänning.

Tre allmänna steg kan följas för att på lämpligt sätt utforma och komma med fungerande prototyp:

Steg 1: Identifiera mätbara variabler viktigt att produktion. Det är mycket viktigt att korrekt identifiera de parametrar som ska mätas av regulatorns data förvärv gränssnitt, och hur de skall mätas. Preliminärt, temperatur och markens vattenhalt har valts som mätparametrar.

Steg 2: Undersöka kontrollstrategier. En viktig faktor vid bedömningen av ett kontrollsystem är den strategi som skall följas. Den enklaste strategin är att använda tröskel sensorer som direkt påverkar aktivering av enheter.

Steg 3: Hitta programvara och maskinvara som ska användas. Hårdvara måste alltid följa valet av programvara, med hårdvara krävs som stöds av programvaran valts. Förutom funktionell förmåga, bör valet av hårdvaran inkluderar faktorer som pålitlighet, support, tidigare erfarenheter med utrustning (framgångar och misslyckanden) och kostnad.

Det är en illustration av hur projektet genomfördes och olika delar med det. Från ovanstående representation användes användarens telefon som ett överförande avsnitt som abonnenten skickar textmeddelanden som innehåller kommandon och instruktioner till GSM modem som grundar sig på ett visst område där kontrollsystemet är belägen. Det mottagna SMS-meddelandet lagras i SIM-minne av modemet och sedan extraherats med hjälp av mikrokontroller och behandlas därför för att utföra specifika åtgärder.

Maskinvarukomponenter krets

Mikro-Controller

En mikrokontroller är en kompakt fristående dator, optimerad för applikationer kontroll. Hela processor, minne och I/O gränssnitt finns på ett enda stycke kisel så tar det mindre tid att läsa och skriva till externa apparater. Varför välja en mikrokontroller? Följande är de skäl varför microcontrollers införlivas i systemet för kontroll av: 26 i. kostnad: mikrokontroller med kompletterande tändsystemets delar är mycket billigare än en dator med en analog och digital I/O. ii. Storlek och vikt: mikrokontroller är kompakt och ljus jämfört med datorer. III. enkla tillämpningar: om programmet kräver mycket få antal I/O och koden är relativt liten, som inte kräver utökade mängden minne och en enkel LCD-display är tillräckligt som ett användargränssnitt; en mikrokontroller skulle vara lämpliga för denna applikation. IV. tillförlitlighet: eftersom arkitekturen är mycket enklare än en dator är det mindre sannolikt att misslyckas. v. fart: alla komponenter på mikrokontroller är belägna på ett enda stycke kisel. Därför, program köra mycket snabbare än det gör på en dator. En mikrokontroller skiljer sig från en mikroprocessor på många sätt. Först är dess funktionalitet. För en mikroprocessor som skall användas, måste andra komponenter som minne, eller komponenter för att ta emot och skicka data läggas till den. Det betyder kort att mikroprocessorn är hjärtat av datorn. Å andra sidan, är mikrokontroller utformad för att allt detta i en. Inga andra externa komponenter behövs för dess tillämpning eftersom alla nödvändiga tillbehör är redan inbyggd i den.

i. minnesenhet
Minne är en del av mikrokontroller vars funktion är att lagra data. För en bestämd ingång vi, upp innehållet i ett bestämt minne läge är angelägna. Minne består av alla minnesplatser och adressering är inget men att välja en av dem. Förutom läsning från en minnesplats, måste minne också ge för att skriva på den. Detta görs genom att tillhandahålla en ytterligare linje kallas manöverledningen. 27 ii. Centralenheten den har en inbyggd förmåga att multiplicera, dividera, subtrahera och flytta innehåll från en minnesplats på en annan. Dess minnesplatser kallas register vars roll är att hjälpa med att utföra olika matematiska operationer eller andra förfaranden med data där data finns. III. buss det representerar en grupp 8, 16 eller fler sladdar. Det finns två typer av bussar: adress och data bussar. Den första består av så många rader som mängden minne som behövde åtgärdas och den andra är lika bred som data. IV. Input-output enhet används för att skicka data till, eller ta det från mikrokontroller. De input och output portar fungerar som en minnesplats. Något är helt enkelt skrivs till eller läsa från den, och det kunde märkas på provramens mikrokontroller. v. timer enheten timern grundläggande enhet är en gratis-run räknare som faktiskt är ett register vars numeriska värde ökar med en i ens mellanrum, så att genom att avgöra dess värde under tiderna T1 och T2 och på grundval av deras skillnad, hur mycket tid har förflutit. Detta är en mycket viktig del av mikrokontroller. 3.2.2. analog till Digital omvandlare som perifera signalerar vanligen är väsentligen skiljer sig från de som microcontroller kan förstå (noll och en), har de som skall omvandlas till ett mönster som kan förstås av en mikrokontroller. Den här uppgiften utförs av analog till digital konvertering eller av en ADC som konverterar en information om några analoga värde till ett binärt tal och för följa det genom att en CPU block så att CPU block kan ytterligare bearbeta den. 3.2.3. relay relä-drivrutinen används för att isolera både kontrollera och device som kontrolleras. Reläet är en elektromagnetisk enhet, som består av magnetventil, flyttar kontakter (switch) och återställa våren och förbrukar relativt stor mängd ström. Det är därmed möjligt för gränssnittet IC att driva reläet på ett tillfredsställande sätt. Aktivera detta genom är en drivrutin kretsar, som fungerade som en buffert krets, att införlivas dem emellan. Driver kretsen känner närvaron av en "hög" på ingång 28 och driver reläet från en annan spänningskälla. Därav för reläet att växla elförsörjning till apparater.

Liquid Crystal Display (LCD)
En flytandekristallskärm (LCD) är en tunn, platt skärmenhet består av ett antal färg eller svartvitt pixlar klädd framför en ljuskälla eller reflektor. Det används ofta i batteridrivna elektroniska apparater eftersom den använder mycket små mängder av elkraft.

GSM-Modem
De flesta GSM modem har F-Bus och M-Bus-anslutningar som kan användas för att ansluta en telefon till en PC eller i detta fall en mikrokontroller. Anslutningen kan användas för att styra nästan alla funktioner i modemet. Denna buss tillät oss att skicka och ta emot SMS-meddelanden.

Programvarukomponenter
3.3.1. Programmeringsmjukvara studien används den Arduino utvecklingsmiljö som bygger på C++ språk. Arduino programvaran publiceras som open source verktyg, tillgänglig för förlängning av erfarna programmerare. Språket kan utökas genom C++-bibliotek, och människor som vill förstå de tekniska detaljerna kan ta steget från Arduino till AVR C programmering språk på vilka det grundas. Arduino utvecklingsmiljön innehåller en textredigerare för att skriva kod, ett meddelande område, en textkonsol, ett verktygsfält med knappar för vanliga funktioner och ett antal menyer. Den ansluter till Arduino hårdvara för att ladda upp program och kommunicera med dem. Öppen källkod Arduino miljön gör det enkelt att skriva kod och ladda upp den till I/O styrelsen. Det körs på Windows, Mac OS X och Linux. Miljön är skrivet i Java och baserad på bearbetning, avr-gcc och andra programvara med öppen källkod. Programvara skriven med hjälp av Arduino kallas skisser. Dessa skisser är skrivna i redigeraren. Skisser sparas med filen tillägget .ino. Den har funktioner för klippa/klistra och figur 4: Liquid Crystal Display (LCD) 30 söka och ersätta text. Meddelandeområdet ger feedback samtidigt spara och exportera och också visar fel. Konsolen visar textproduktion av Arduino miljö inklusive komplett felmeddelanden och annan information. Nedre högra hörnet av fönstret visar nuvarande styrelse och seriell port. Knapparna i verktygsfältet kan du kontrollera och ladda upp program, skapa, öppna, och spara skisser och öppna den seriella monitorn. 3.3.2. systemet flödesschema System flödesscheman för programvaran utvecklas visas i figur 5 & 6. Systemet har flera moduler som arbetar tillsammans för att uppnå systemets mål. Majorly, kan systemet delas i två; manuell kontroll av den användaren och automatiserad övervakning och kontroll. Om användaren åsidosätter det automatiserat systemet genom att skicka ett kommando till GSM modul, systemet lyder kommandot och genomföra de åtgärder som krävs av användaren. De åtgärder som du kan ange att användaren via SMS-kommandon är: i. omställning kommandot stoppa automatisk övervakning och kontroll. II. koppla på fan-användaren kan skicka ett kommando för att slå på fläkten inne i växthuset. III. slå på bevattning ventil-användaren kan också utlösa ventilen via ett kommando iv. Stänga av fläkten v. Switch off bevattning ventil vi. Begära uppgifter av växthusgaser parametrar vid en viss tidpunkt vii. Stäng av omställning kommando-detta händerna tillbaka myndighet att fortsätta övervakningen och automatisk reglering. Flödesschemat som visas var guide till att utveckla programmet i programvaran Arduino som visas i de prov som finns i tillägget i detta dokument. Systemet tar automatiskt avläsningar från sensorerna med visst intervall som visas i kodexempel (ii) i tillägg. Det sedan jämför dessa värden med optimala värden förinställda inom systemet och vidta korrigerande åtgärder (slå på bevattning ventil / fläkt). Detta är en kontinuerlig looping process att kontrollera om parametrarna som har fallit tillbaka inom optimala nivåer och därmed stänga av fläktar eller ventil. Rörelsesensorn hölls kontinuerligt på och någon rörelse att utlösa det kopplar på larmet och meddelar användaren omedelbart via SMS.