XL nauno struni skup ODRAVANJE MAINA I OPREME

*VisokatehnikakolastrukovnihstudijaNi,AleksandraMedvedeva20,18000Nislavimir.stosovic@vtsnis.edu.rs

374

KONCEPTVOZILAZAMERENJEPARAMETARAKVALITETAVAZDUHAIUSLOVARADNESREDINE

CONCEPTOFVEHICLEFORMEASURINGAIRQUALITYANDWORKINGENVIRONMENTCONDITIONS

DrSlavimirStoovi,VisokatehnikakolastrukovnihstudijaNi,AleksandraMedvedeva20*MrMiloRisti,VisokatehnikakolastrukovnihstudijaNi,AleksandraMedvedeva20MiloKosanovi,VisokatehnikakolastrukovnihstudijaNi,AleksandraMedvedeva20

Rezime:Saciljemda se razvijemobilno reenje zamerenjeparametarakvalitetavazduha iuslova radnesredine razvijen je koncept vozila i pratei softver za daljinsko upravljanje, snimanje podataka i izraduizvetaja. Sr realizovanogvozilapredstavljaArduinomikrokontroler,doksenzorikojisenalazenavoziluslue zamerenje parametara okoline. Skup senzora kojim je vozilo opremljeno nije konaan imoe seproiriti.Kakobiomoguilidaljinskukontrolukretanjavozila ioitavanje izmerenihpodatakakreirana jeAndroid aplikacija. Za upravljanje sa udaljene lokacije, snimanje podataka u bazu i izradu izvetaja,razvijenajePHPWebaplikacija.IPinfracrvenakamerakojajemontirananavozilualjeserveruvideosignalkojioperator vozila koristidabiposmatrao terenna kome se vozilo kree.Prednostopisanog reenja jenjegovamodularnost,tj.mogunostdodavanjanovihfunkcionalnosti.Kljunerei:konceptvozila,kvalitetvazduha,usloviradnesredine,senzorizamerenje,daljinskoupravljanje

Summary:Withtheaimtodevelopamobilesolutionforthemeasurementoftheairqualityandworkingenvironmentconditions,wedevelopedconceptofvehicleandaccompanyingsoftware forremotecontrol,data recordingand reporting.The coreof the vehicle is theArduinomicrocontrollerand sensors thatarelocatedonthevehicleareusedtomeasuretheenvironmentalparameters.Asetofsensorsprovidedinthevehicleisnotfinalandcanbeextended.InordertoenableremotecontrolofvehiclemovementandreadingofmeasureddataAndroidapplicationwas created.Also,PHPWebapplication isdevelopedallowinganoperatorwho isnoton the terrainbut inhisofficemilesaway, to control the vehicleand to create theappropriatereports.IPinfraredcamerathatisinstalledonthevehiclesendsthevideosignaltotheoperatorand isusedtoobservegroundwherethevehicle ismoving.Theadvantageofthedescribedsolution is itsmodularity,i.e.abilitytoaddnewfunctionality.Keywords:conceptofvehicle,airquality,conditionsofworkingenvironments,sensors,remotecontrol

UVOD

Intenzivanrazvojtehnologijeisveveezagaenjesvihelemenataivotnesredinestavljajuprednasizazoveouvanjakvalitetavazduha,vodeizemljita,atakoeiouvanjaipoboljanjauslovaradnesredine.Razvoj,voenje i unapreivanje informacionog sistema u oblasti zatite ivotne sredine jedan je od kljunihstrunihposlova i zadatakau svakomdrutvu.Praenje stanja ivotne sredine,monitoring iprikupljanjepodatakaokvalitetuivotnesredinekaoinjihovaobradasloenisuizahtevnizadaci.injenicadapostojeterenikojinisupristupani ilispadajuunebezbedneoblasti,motivisala jeautoreovogradada formirajumultidisciplinarni timstrunjakakakobirazvilikonceptvozilozasakupljanjepodatakananepristupanimterenima.Konceptvozilokojejerazvijano,moralojedaodgovorinasledeezahteve:

1. Dabudestabilno,bezbednoipokretno;2. Dabudelakoupravljivo;3. Da moe da se uputi na nepristupaan teren i da na njemu izmeri odreene parametre kvaliteta

vazduha,kaoiuslovaradnesredine;4. Dasakupljeneinformacijeprikazujeodreenimtehnikamau2razliiteaplikacije;

XL nauno struni skup ODRAVANJE MAINA I OPREME

*VisokatehnikakolastrukovnihstudijaNi,AleksandraMedvedeva20,18000Nislavimir.stosovic@vtsnis.edu.rs

375

Kao tehniko reenje za sakupljanje podataka nametnuo se Android [1] operativni sistem kojim sekontrolie Arduino mikrokontroler ugraen u vozilo. Android kao operativni sistem otvorenog kodapredstavlja najpopularniji i najzastupljeniji operativni sistem zamobilne ureaje dananjice. U zadnjihnekolikogodinamnogiprojektisuzapoetisaciljemdapriblieAndroiddrugimplatformama.Arduino [2] je fizika raunarska platforma otvorenog koda zasnovana na jednostavnoj ploi sa ulaznoizlaznim pinovima i razvojnom okruenju. Preko digitalnih ulaznoizlaznih i analognih ulaznih konektora,Arduino mikrokontroler moe da prima signale iz okoline ili da kontrolie druge elektromehanikekomponente. Arduino razvojno okruenje zbog svojih brojnih prednosti (jednostavno programiranje,serijska komunikacija preko USB porta, brojne softverske biblioteke,...) sve ee se primenjuje usvakodnevnom ivotu, kako u ureajima za zabavu tako i u profesionalnim sklopovima. U ovom radu,Arduino elektromehaniki sklop (vozilo) se kontrolie sa Android ureaja pomou kreirane Androidaplikacije.Sadrugestrane,kaobiobezbedilipristupikontrolupomouraunarasaudaljenelokacije,kreiranajeiPHP[3]aplikacijasaistimfunkcionalnostimakojeimaiAndroidaplikacija.PodacisnimljeniuMySQL[3]bazisemogukoristitizakreiranjeodgovarajuihizvetaja.

KONCEPTVOZILO

Koncept vozilo je razvijeno modifikacijom i tehnikim unapreenjem konstrukcije postojeeg vozila.Zadranajespoljanjamaskavozila,agotovosviostalielementisupoboljani.Stabilnost vozila, kome jemasa poveana za vie od 80% ostvarena je ojaavanjem donje ploe vozilavezivnim limovima i izradom poluosovina od elika E295, ime su postojee poluosovine vozila znatnoojaane,asamprenikpoluosovinajepoveansa1na2mm.Kakojeovajkonstruktivnielementoptereennajvienasavijanje,aznatnomanjenauvijanje,opredelilismosezamaterijalelikE295kojiobezbeujedozvoljeninaponna savijanjeod410MPa. Izmenomdonjenosiveploe vozilaobezbeeno jeda senasamu plou postavi set elektronske opreme koja e obezbediti praenje odreenih parametara ivotnesredine putem ugraenih senzora, da bi kasnije te podatke obradili putem kreirane aplikacije. Kako jeprimeenodaekonceptvozilokoristitiveukoliinuenergijeodonekojubiobezbedilebaterijeod900mAisa3,7Vodlueno jedase izvornapajanjeojaaLiPo(litijumpolimer)baterijomod3300mA i11,1V.Kaoprostorpredvien zanovi izvorelektrinognapajanja,predvien jedeo ispoddonjenosiveploe,pa jesamaploa jo jednommodifikovana ideliminopodignutauodnosuna tlo, to je zahtevalo i zamenutokova.

Slika1.3Dprikazkonceptvozila

XL nauno struni skup ODRAVANJE MAINA I OPREME

*VisokatehnikakolastrukovnihstudijaNi,AleksandraMedvedeva20,18000Nislavimir.stosovic@vtsnis.edu.rs

376

ARDUINORAZVOJNOOKRUENJE

Arduinopredstavljarazvojnisistemotvorenogkodazasnovanna8bitnomAtmelAVR ili32bitnomAtmelARMmikroprocesoru. Ploa Arduino razvojnog okruenja u osnovi sadri: oscilator odnosno kristal kojiregulie vremenske impulse procesora (clock), naponske regulatore vrednosti 5V i 3,3V i USBtoserialkonvertor.Zaovajprojekat jekorienaplatformaArduinoMega [4]saATMEGA2560mikroprocesorom(Slika2.).Onasadri54digitalnaulaznoizlaznapinaodkojih14mogudasekoristekaoPWM(Pulsewidthmodulation) izlazi. Osim toga sadri 16 analognih ulaza, 4 UART (hardverska serijska) porta, kristalnioscilator16MHz,USBkonekciju,prikljuak zanapajanje, ICSP (InCircuitSerialProgramming)konektor itasterzareset.PovezujesesaraunaromprekoUSBporta,amodulizakomunikaciju(Bluetooth,Wireless)se povezuju sa odgovarajuim RX (receive X) i TX (transmit X) pinovima. Napajanje neophodno zafunkcionisanjemorabitiugranicamaizmeu7Vimaksimalnih20V.

Slika2.ArduinoMega

Softverskorazvojnookruenje[5]jepotpunobesplatno,otvorenogjekodaimoesepreuzetizaMacOSX,Windows i Linux operativni sistem. Hardverskamo Arduina nije na zavidnom nivou, pre svega zbogprocesorske moi i koliine podataka koje moe da obradi u jedinici vremena, pa je optimizovanjeprogramskog koda jako bitno kako bi kompletan sklop radio bez kanjenja. Ovo je vrlo bitno kodkontrolisanjaelektromehanikihsklopova,gdejeneophodnoobezbeditikorisnikuradurealnomvremenu.UokviruovogprojektaArduinomikrokontrolerimanekolikorazliitihuloga:

1. Vri napajanje i komunikaciju sa senzorima za oitavanje atmosferskog pritiska, nadmorske visine,temperaturevazduha,vlanostivazduha,koliineugljenmonoksida,kaoijaineosvetljenostisredine.

2. IspisujepredefinisanitekstnaLCDdispleju[6].3. Naosnovupodataka kojeoitava sa senzoraudaljenostiodpreprekeupravljapogonskimmotoromu

ciljuzaobilaenjaprepreke.4. PrekopovezanogBluetooth[7]modulakomunicirasaAndroidureajemiprimasignalezakontrolisanje

kretanjarobotakojisezatimprosleujupogonskimmotorima.5. TakoeprekoBluetoothmodula,ArduinomikrokontrolerprosleujeAndroidureajuvrednostiizmerene

senzorima.

SENZORIZAAKVIZICIJU

Onotoomoguavaakvizicijupodatakasredine jesusenzori.Navozilu jemontirano4senzora (Slika3.) ifotootpornikkakobiprikupilitovieinformacijaopodrujuukomesevozilokree.Vozilojeopremljeniiinfracrvenomkameromtoomoguavasnimanjeterenaiupotpunommraku.HCSR04Ultrazvunisenzor[8]omoguavabeskontaktnomerenjerazdaljineuopseguod2cmdo400cmuzvelikupreciznostodoko3mmzavisnooduslovaukojimasesenzornalazi.Napajasenaponomod5VDCapotronjastrujeiznosimanjeod2mA.Ultrazvunisenzorsepovezujena2digitalnapinaArduina(trigeriecho) i na kontrolisani napon 5V. Senzor alje ultrazvuni impuls i meri vreme njegovog povratka, asoftverskisenaosnovutogaizraunavarazdaljina.Kadatavrednostdoedodefinisanekritinevrednosti(10cm),Arduinozaustavljapogonskimotor.

XL nauno struni skup ODRAVANJE MAINA I OPREME

*VisokatehnikakolastrukovnihstudijaNi,AleksandraMedvedeva20,18000Nislavimir.stosovic@vtsnis.edu.rs

377

DHT22 Senzor relativne vlanosti vazduha [9] se sastoji od kapacitivnog senzora vlanosti vazduha,termistora za merenje temperature i elektronike za komunikaciju sa mikrokontrolerom. Fabriki jekalibrisaninezahtevanikakvaposebnapodeavanja,asaArduinomsepovezujeprekodigitalnogpina.

HCSR04Ultrazvunisenzor

DHT22Senzortemperatureivlanosti

MQ7Ugljenmonoksidsenzor

BMP085Senzoratmosferskog

pritiskaSlika3.Senzoriugraeninavozilu

MQ7 Ugljenmonoksid senzor [10]merikoncentracijuugljenmonoksidauvazduhu,veoma jeosetljiv ipovezujeseprekoanalognogsignalanaArduinu,dovodimuse+5Vnainternigrejaivezujemuseotpornikkamasi.Senzoroitavavrednosti tekn