CC BY
9делении сопротивления срезу вдоль боковой поверхности буронабивных свай (0,86). Коэффициент размягчаемости в меньшей мере зависит от определяемых механических характеристик и находится в пределах 0,75 - 0,90.
Таким образом, при выполнении расчетов с учетом анизотропии, необходимо использовать соответствующие коэффициенты, характерные тем либо иным показателям механических свойств известняка-ракушечника.
Список литературы:
1. Новский В.А. Исследование прочностных и деформативных свойств известняка-ракушечника а
лабораторных условиях /В. А. Новский// Вюник Одесько! державно! академи будiвництва та ар-хiтектури.- Одесса, 2008. - Вип. 29, ч. 2. - с. 289-295.
2. Новский А.В. Известняк-ракушечник. Исследование и использование в качестве основания фундаментов / Новский А.В., Новский В.А., Туга-енко Ю.Ф./ Астропринт. Одесса, 2014. С. 92.
3. Komienko N.U. Mechanical Properties of Semi-Rocks Soils and Methods of Their Determination / N.U. Kornienko, A.V. Novskiy, A.P. Tkalich, Y.F. Tugaenko // Proceedings of the 15 th European Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering. - Part 1. Athens, 2011. - p. 43-49.
УДК 681.58:697.96
Gaydukevich S. V.
senior teacher, Separated subdivision of the National university of bioresources and natural use Ukraine of
"Berezhanskiy agrotechnical institute " Semenova N.P.
senior teacher, Separated subdivision of the National university of bioresources and natural use Ukraine of
"Berezhanskiy agrotechnical institute"
Гайдукевич Свжлана Василшна
старший викладач, BidoKpeMMenuu тдроздш Нацiонального yuieepcumemy 6iopecypcie i природокори-
стування Украши "Бережанський агротехнiчний тститут "
Семенова Надiя namieHa
старший викладач, Вiдокремлений тдроздш Нацiонального yнiверcитетy бюресурав i природокори-
стування Украши "Бережанський агротехнiчний iнcтитyт "
DEVELOPMENT OF THE PROGRAMMATIC GUIDED SYSTEM OF SUPPORT OF MICROCLIMATE OF INCUBATOR
РОЗРОБКА ПРОГРАМНОКЕРОВАНО1 СИСТЕМИ ПЩТРИМАННЯ М1КРОКЛ1МАТУ
1НКУБАТОРА
Summary: The automatic remote control system by the parameters of microclimate of incubator is offered on the base of the microprocessor system. Planning of construction of model of incubator which will realize the developed microprocessor device on the Arduino Uno platform is conducted.
Key words: temperature, humidity, microprocessor, control system, control of parameters.
Анотащя: Запропоновано систему автоматичного дистанцшного керування параметрами шкроклъ мату шкубатора на базi мшропроцесорно! системи. Проведено проектування конструкцп макету шкуба-тора, який реалiзуe розроблений м^опроцесорний пристрш на платформi Arduino Uno.
Ключовi слова: температура, волопсть, мжропроцесор, система керування, контроль параметрiв.
Постановка проблеми. Устшна ткубащя яець домашшх та промислових птахiв залежить вщ пiдтримки та забезпечення оптимальних значень температури, вологостi, повггрообм^ та перюди-чного Гх перевертання [1]. Тому недотримання цих умов викликае потворнiсть в розвитку зародка, що приводить до його загибелг
Так як iснуючi автоматичнi системи керування мжроктматом промислових iнкубаторiв мають низку недолiкiв, якi суттево знижують гх якiсть та на-дiйнiсть, то одним iз найбшьш прогресивних напря-мкiв iнкубацiйних тдприемств - це пiдвищення продуктивностi за рахунок реалiзацii новiтнiх тех-нологш, сучасного обладнання, модернiзацii систем керування.
Ва сучаснi автоматизованi системи керування побудоваш на базi управляючоГ обчислювальноГ те-
хнiки мiкропроцесорних засобiв (мжропроцесор-них контролерiв (МПК) та електронних обчислюва-льних машин (ЕОМ)).
Але в умовах кризи та недостатнього фшансу-вання дуже важко вирiшувати задачi модернiзацii шляхом обладнання iнкубаторiв сучасними мжроп-роцесорними комплексами та цифровими терморегуляторами (1С1ДА, КЛ1МАТ, 1СТА та iн.) з широкими межами керування та вимiрювання парамет-рiв внаслiдок Гх високоГ вартосп.
Аналiз останнiх досл1джень i публжацш. Проблеми розвитку шновацшног iнфраструктури економiки в цiлому та питання функцюнування ш-кубаторiв як невiд'емноi частини шновацшног системи знайшли ввдображення у наукових працях таких вчених як У.Б. БережницькоГ, А.Б. Немченко, О.М. Паламарчука, 1.1. ПродановоГ, Ю.М. Смаков-ськог, В.Ю. Фшпова та iн.
Хоча icHye велика шльшсть дослщжень в га-лyзi впровадження новацiй, проблема керування napaMeTpiB мiкроклiматy iнкyбаторiв як одше! Í3 су-часних оргaнiзaцiйних форм тдтримки реaлiзaцil iнновaцiй все ще не достатньо розроблена.
Мета роботи - Набуття теоретичних та прак-тичних навичок розробки пристрою для шдтри-мання темперaтyрно-вологiсних пaрaметрiв шку-батора на 6a3i мiкропроцесорa.
Виклад основного матерiалу. В зaстaрiлих конструкщях iнкyбaторiв вологiсть повiтря визна-чаеться за допомогою вимiрювaння рiзницi температур сухо! та волого! термопар з використанням психрометричного грaфiкa, ввiмкнення мехaнiзмy перевертання яець здiйснюеться за допомогою еле-ктромaгнiтних реле [2]. На даний час до сучасних методiв вимiрювaння технологiчних пaрaметрiв мь кроклiмaтy iнкyбaторa висуваються досить висок вимоги: точнiсть, нaдiйнiсть та можливють подаль-шо! комп'ютерно! обробки результапв, то вкaзaнi недолiки конструкцш iнкyбaторiв призводять до погiршення продуктивности Тому при шкубаци яець важливу роль вiдiгрaе автоматичне регулю-вання, яке пiдтримyе незмiнною на протязi часу яку-небудь важливу величину, яка характеризуе цей технолопчний процес, або змiнюе цi величини по визначеному закону. Тобто, регулююча величина (волопсть, температура i iн.) порiвнюеться з заданим значенням, а регулятор здшснюе дiю на технолопчний процес.
Оптимaльнi значения вказаних пaрaметрiв мь кроклiмaтy визнaченi на основi aиaлiзy природних умов та в результата експериментальних досль джень, як показують, що для вiдповiдного перюду шкубаци рекомендуються вiдповiднi значення па-рaметрiв мiкроклiмaтy. Наприклад, в iнкyбaторi в рiзнi термiни розвитку зародка температура повинна бути в першi 2 дш 38°С, з 3-го по 10-й - 37,8; з 11-го по 16-й - 37,5; з 17-го по 19-й - 37,2; з 20-го по 21-й день - 36,9-37,0°С. Однак дотримуватися таких рекомендацш дуже важко, тим бшьше, якщо в ка-мерi перебувають яйця з ембрюнами рiзних вiкових груп, тому оптимальними вважають: температуру 37,5-37,7°С, вiдносне значення вологостi 70%, шви-дк1сть перемщення повiтря в iнкyбaторi 0,5-1,6 м/сек.
Анaлiзyючи облaднaиия рiзних типiв шкубато-рiв розроблений пристрiй, який вщповщае сучас-ним тенденцiям техиiки, дозволяе вимiрювaти значення вщповщного параметру та записувати його у пам'ять комп'ютера для подальшого використання. А у ходi проведення дослiджень розроблено макет шкубатора.
Для нaгрiвy шкубацшно! камери вибрано зви-чaйнi лампи розжарювання, як1 мають дуже маленький пстерезис, чим обумовлена точна тдтримка температури в iнкyбaторi, що не можна сказати про використання стралей, ТЕНiв, опорiв. Так як вщ величини гiстерезисy залежить точшсть пiдтримки температури в iнкyбaторi, вщ того залежить частота ввiмкиения i вимкнення нaгрiвaльних елементiв.
Дослщження показали, що не реально викори-стовувати для обiгрiвy в iнкyбaторi сшрат, ТЕНи,
оск1льки перепади температури зростають до 4 гра-дyсiв мiж ввiмкиениям i вимкненням нaгрiвaльних елеменпв, що неприпустимо для режиму шкубаци, так як вони мають високий гiстерезис. А ще бiльше ускладнюеться ситyaцiя в дрyгiй половинi шкубаци, коли для нормального розвитку зародка потрь бне зниження температури i вологосп, щоб збшь-шити випаровування води, але цього не ввдбува-еться внaслiдок високо! температури в шкубатора Враховуючи зростання температури можна зада-вати значення температури для вимкнення на^ва-льних елеменпв при 34-35 грaдyсiв, так щоб вона ввдповщала пiсля охолодження на^вальних еле-ментiв 37,8 грaдyсiв. Але тодi вщбуваеться недогрiв яець, що викликае yповiльнения i в^дставання розвитку зародка. Тому для нормально! роботи шкубатора використовують на^вш елементи з маленьким пстерезисом, який не перевищуе десятих час-ток градуав.
Можна в шкубаторах використовувати с^ч-ковi обiгрiвaчi, при цьому зменшуються !х розмiри i вага, що звичайно дуже добре. Але, якщо подиви-тися з другого боку, то при цьому зменшиться вну-тршнш об'ем шкубатора, що може викликати недо-статню шлькость кисню пiд час шкубаци при при-роднiй вентиляци.
Основним параметром, який впливае на розви-ток ембрiонiв в iнкyбaторi, е шльшсть вуглекислого газу, що видшяеться в його об'ем^ При переви-щеннi допустимого значення концентраци вуглекислого газу в об'емi шкубатора процеси розвитку ем-брiонiв завмирають. Величина повiтрообмiнy за ву-глекислим газом в об'емi iнкyбaторa Lco2, м3/год, визначаеться спiввiдношениям [3, с. 244]
де Gco2 - шльшсть вуглекислого газу, що видь ляеться в об'емi iнкyбaторa, м3/год; Сдп - концент-
LCO 2
G
CO 2
C - С
C дп Сз
рацш вуглекислого газу в повггр^ який видаляеться з шкубатора, л/м3; Сз - концентращя вуглекислого газу в повiтрi, що подаеться в шкубатор, л/м3.
Щоб уникнути приклеювання ембрiонiв до шкаралупи, яйця обов'язково треба перiодично по-вертати. Чaстi повороти погiршyють результата ш-кубаци. Недостатне повертання приводить до зли-пання бластодерми тд шкаралупною оболонкою, неправильному формуванню ембрюна i розрос-танню аланто1са, невикористовуванню бiлкa. Якщо iнкyбaтор обладнаний електронним поворотом, то поворот вщбуваеться кожну годину.
Для реaлiзaцil програмного керування шкуба-тором вибрана мiкропроцесорнa система на плат-формi Arduino ипо. Розроблений пристрiй, який призначений для тдтримання пaрaметрiв оптимального мжроктмату примiщення iнкyбaторa i контролю температури на^ву нaгрiвних елементiв, подaчi води на зрошувач i повертання яець в лотку. В функци плати Arduino входить обробка шформа-ци, яка поступае з датчика температури й вологосп, вивiд шформаци на LSD екран i подача керуючих
Ul
сигналiв на BmoHaB4Í мехашзми. Тобто система, 3Í-брана на плaтi Arduino, дозволяе керувати BciMa процесами в шкубатор^ Для цього використову-ються реле, як вмикають або вимикають виконaвчi мехaнiзми.
Розширення функцiонaльностi базово! плати вщбуваеться за рахунок установки на не! так званих Шшд (shield).
Пристрш виконуе нaступнi функцп:
- для тдгримання температури вмикае i ви-микае нaгрiвнi елементи;
- для шдтримання вологостi вмикае i вими-кае насос для подaчi води на лопaстi вентилятора i вмикае й вимикае вентилятор;
- для обертання яець вмикае i вимикае дви-
гун;
- для вентиляци i подaчi кисню до яець вми-кае i вимикае вентилятор;
- для керування за показниками вiдбувaеться цифрове воображения даних показник1в на LSD ек-раш;
- для керування роботи виконавчих мехашз-мiв ввдбуваеться свгтова iндикaцiя роботи внутрш-нiх систем: зволоження, вентиляци, нaгрiвaния, ро-боти двигуна перевороту яець в лотках.
Ц функцп виконуються за допомогою замкну-тих контурiв регулювання, в яких принцип зворот-ного зв'язку присутнш в явному виглядi: шформа-щя про об'ект, яка поступае вщ датчика, перетворю-еться регулюючими пристроями в упрaвляючi дп (Рис. 1).
Живлення на плату Arduino Uno можна подати на два входи XT1 або USB.
З входiв +5V та GND подаеться живлення на додaтковi елементи, а саме: LSD екран, реле та датчик вологосп й температури.
Щдтримання температури та вологосп вщбу-ваеться таким чином.
Через датчик вологосп та температури DHT11 який тдключаеться до плати, на +5V та GND i 8 pin подаються сигнали на реле, яш в свою чергу зами-кають або розмикають сво! контакти.
Рис. 1 - Функцiонально-технологiчна схема ткубатора I - примiщення ткубатора; II - система поливу; III - вентилятор; IV - нагрiвнi елементи; V- система повертання яець
При подaчi високого сигналу на pin 9 отримуе живлення катушка пром1жного реле KV4, яка зами-кае сво! контакти i отримують живлення на^вш елементи. При подaчi низького сигналу на^вш елементи знеживлюються.
При подaчi високого сигналу на pin 10 отримуе живлення котушка пром1жного реле KV3 яка зами-
кае сво! контакти i отримують живлення вентилятор i насос для зволоження повиря шкубатора. При подaчi низького сигналу вентилятор i насос знежи-влюються.
При подaчi високого сигналу на pin 11 отримуе живлення котушка промiжного реле KV2 яка зами-кае сво! контакти i отримуе живлення котушка реле
часу. При подачi низького сигналу котушка реле При подачi низького сигналу вентилятор знежив-часу знеживлюеться. люеться. Розроблена принципiальна електрична
При подачi високого сигналу на pin 12 отримуе схема, яка представлена на рисунку 2. живлення котушка пром1жного реле KV1 яка зами-кае CBoi' контакты i отримуе живлення вентилятор.
Рис.2 - Принципiальна електрична схема керування м^оклшатом ткубатора
Значения температури i вологосп виводяться на шформацшний дисплей. Також цi даш можна пе-редати на комп'ютер диспетчерсько! системи, що позволяе оператору контролювати процес i аналiзу-вати режим шкубацд. Настройку параметрiв можна виконати на комп'ютерi в залежносп ввд режимiв шкубацд для рiзних типiв яець.
Особливiстю автоматичного пристрою явля-еться те, що його можна використати для любого виду iнкубатора, тобто для любо! модел^ а також для виведення любого виду птиць. При розширенш функцiй шляхом додавання нових алгоритмш i про-грам в систему програмного забезпечення викону-еться за рахунок перепрограмування системи керування без змши комплексу техшчних i апаратних засобiв i автоматизацп процесiв дiагностики i настройки апаратури.
Програмне забезпечення Arduino мае ввдкри-тий вихщний код, завдяки цьому можна змiнювати й доповнювати його. Можливосп мови Arduino можна також розширювати за допомогою С ++ бiблi-отек. Завдяки тому, що код заснований на мовi А'УГЯ С, користувачi, як1 мають бажання з'ясувати технь чнi деталi, можуть легко перейти з мови АМшпо на С або вмонтувати дмнки AVR-C коду безпосеред-ньо у програми Arduino [4, с. 178].
Мова програмування Arduino е реалiзацiею
схожою апаратно! платформи "Wiring", засновано! на середовищi програмування мультимедiа "Processing". Програми обробляються за допомогою препроцесора, а попм компшюеться за допомогою AVR-GCC.
Для апаратно-обчислювально! платформи Arduino розроблена велика шлькють програмних б1бл1отек, що дозволяе працювати з найр1зноман1т-шшими датчиками та елементами контролю.
Виготовлений макет шкубатора дозволяе провести необхвдш дослвдження i експериментально тдтвердити ефективнiсть розробленого пристрою. Для керування параметрами тдгримання оптимального мшроммату розроблена програма.
Перед тим як вiдкрити середовище розробки (IDE) необхвдно приеднати плату мжроконтролера до персонального комп'ютера i встановити драй-вери належним чином.
Для перевiрки програми слщ натиснути в па-нелi iнструментiв круглу кнопку iз стршкою вправо або за допомогою гарячо! комбшаци <Ctrl>+<R> запустити трансляцiю програми.
При ввдсутносп повiдомлень про помилку, можна передати програму на плату мжроконтролера, натиснувши на панелi iнструментiв квадратну кнопку iз стрiлкою вправо з крапками (чи натиснути
комбшацш <Ctrl>+<U>). Пiсля завантаження про-грами повинен почати моргати свiтлодiод "L" на платi мiкроконтролера.
Програма керування параметрами мшроклъ мату iнкубатора: #include <LiquidCrystal.h> // Добавляемо необ-хвдну бiблiотеку
LiquidCrystal lcd(2, 3, 4, 5, 6, 7); // (RS, E, DB4, DB5, DB6, DB7)
#include <DHT.h> #define DHTPIN 8 #define DHTTYPE DHT11 DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE); #include <OneWire.h> //OneWire ds(); void setup(){
lcd.begin(16, 2); // Задаемо розмiрнiсть екрану
lcd.setCursor(0, 0); // Встановлюемо курсор на початок 1 строки
//lcd.print("Hello, world!"); // Виводимо текст //lcd.setCursor(0, 1); // Встановлюемо курсор на початок 2 строки
//lcd.print("zelectro.cc"); // Виводимо текс
// report parasite power requirements
pinMode(9,OUTPUT);
pinMo de(10,OUTPUT);
pinMode(11,OUTPUT);
pinMode(12,OUTPUT);
digitalWrite(9,LOW);
digitalWrite( 10,LOW); digitalWrite( 11 ,LOW);
digitalWrite( 12,LOW); }
void loop(){ delay(500); float t, h; byte x;
h = dht.readHumidity(); t = dht.readTemperature(); lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("Hum:"); lcd.print(h);
lcd.print("Temp:"); lcd.print(t);
if (t<=26)
{digitalWrite(9,HIGH);} if (t>=30)
{digitalWrite(9,LOW);} if(h<=44)
{digitalWrite( 10,HIGH);} if(h>47)
{digitalWrite( 10,LOW);}
{digitalWrite( 11 ,HIGH);} if(t>=30)
{digitalWrite( 12,HIGH);}
if(t<=28)
(digitalWrite( 12,LOW);}
}
Розроблена система автоматичного керування параметрами мжрокшмату iнкyбaторa на бaзi мж-ропроцесорно! платформи Arduino Uno покращуе функцюнальш можливостi облaднaния, систем уп-равлшня, значно шдвищуе нaдiйнiсть !х роботи, за-безпечуе зниження вaртостi в порiвняннi iз системами на елементах малого й середнього ступени ш-теграцп, якi реaлiзyють аналопчш функцп' i в кiнцевомy результат позитивно вiдобрaжaеться на якостi продукци. Одночасно досягаеться рiзке зме-ншення маси й габаритних розмiрiв, а також енер-госпоживання системи.
Дана система забезпечуе роботу шкубатора в автоматичному режимi i позволяе знизити участь людини в процесi iнкyбaцii до мшмуму.
Висновки i мромозшиТ
Розроблений пристрш автоматичного керування параметрами м^октмату шкубатора на бaзi мiкропроцесорa забезпечуе високу швидкодiю сис-теми, вiдрiзняеться простотою технiчноi реaлiзaцii, низькою варпстю, можливiстю вирiшения достат-ньо складних задач, мае порiвняно простi i зрозу-мiлi методи програмування, i може бути рекомен-дований для впровадження у виробництво й засто-сування в присадибних й малих фермерських господарствах для !х потреб в шкубацп яець. При пiдключеннi персонального комп'ютера можна представляти вимiрювaиi значення температури, вологостi i iнших пaрaметрiв в цифровiй i грaфiчнiй формах, а також локально i дистанцшно керувати технолопчним процесом iнкyбaцii яець домашньо! птицi.
Список лiтератури
1. Технолопя виробництва продукцп птaхiв-ництва: тдручник для стyдентiв вищих навчальних зaклaдiв/ Бородай В.П., Сахацький М.1., Вертiйчyк
A.1. та iн. - Вшниця: Нова книга, 2006. - 360 с.
2. Борщ О.Б. Навчальний поабник «Енерго-збереження в системах теплогазопостачання, вентиляция та кондицюнування повгтря»/ для стyдентiв спещальносп 7.092108, 8.092108 „Теплогазопостачання та вентилящя"/ - Полтава: ПолтНТУ, 2009. -116 с.
3. Власенко О.1., Велещук В.П., Шульга О.В., Борщ В.В., Борщ О.Б., Нелюба Д.М. «1нтелектуа-льне» yпрaвлiния мжроктматом iнкyбaторa. Мате-рiaли IX Шжнародно! науково-практично! конфе-ренцй' «Проблеми i перспективи розвитку академь чно! та ушверситетсько! науки». (Полтава, 7-9 грудня 2016 р. ) - Полтава: ПолтНТУ, 2016. - С.
4. Соменко Д.В., Соменко О.О. Використання можливостей апаратно- обчислювально! платформи Arduino в лабораторному прaктикyмi з фiзики. Нayковi записки. - Випуск 9. - Серiя: Проблеми методики фiзико- математично! i технолопчно! освiти. Частина 1. - Юровоград: РВВ КДПУ iм.
B.Винниченка, 2016 - 264с.
