Разработка структурной схемы устройства автоматической кормушки для домашних животных | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 12 апреля, печатный экземпляр отправим 16 апреля.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №52 (551) декабрь 2024 г.

Дата публикации: 27.12.2024

Статья просмотрена: 37 раз

Библиографическое описание:

Гончаров, П. Л. Разработка структурной схемы устройства автоматической кормушки для домашних животных / П. Л. Гончаров. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2024. — № 52 (551). — С. 28-30. — URL: https://moluch.ru/archive/551/121257/ (дата обращения: 02.04.2025).



Целью исследования является предложение устройства автоматической кормушки для домашних животных с возможностью дистанционного управления. Актуальность исследования обусловлена тем, что существующие технические устройства не имеют возможности удаленного мониторинга и управления. Решением данной проблемы является разработка устройства управления на основе микроконтроллера, шнека с шаговым мотором, весов, модуля часов реального времени и GSM-модуля для организации информационного обмена с использованием мобильной связи.

Ключевые слова: GSM-модуль, автоматическое кормление домашних животных, бункерный контейнер кормушки, часы реального времени, микроконтроллер с архитектурой AVR.

Актуальность исследования обусловлена тем, что во многих существующих аналогах устройств кормушек с автоматическим кормлением нет возможности удаленного оповещения хозяина о том, что количество корма в бункерном контейнере минимально. Кроме того, возможность удаленного контроля устройством может позволить оперативно переназначить время кормления.

Предлагаемое устройство должно реализовывать следующие функции:

  1. Автоматическое кормление домашнего животного в заданные пользователем моменты времени (или же по таймеру, например, каждые 6 часов).
  2. Возможность регулирования порций кормления.
  3. Удаленное управление с использованием мобильной связи.
  4. Контроль остатка корма в бункерном контейнере и сигнализация при достижении предельно низкой массы.

Структурная схема предлагаемого устройства, удовлетворяющего обозначенным техническим и функциональным характеристикам, представлена на рис. 1.

Структурная схема устройства автоматической кормушки для домашних животных

Рис. 1. Структурная схема устройства автоматической кормушки для домашних животных

Основу работы устройства составляет микроконтроллер с архитектурой AVR , например, Atmega 8. [1], выбор которого обусловлен его распространённостью, относительной дешевизной и высокой функциональностью в сравнении с другими микроконтроллерами с архитектурой данного типа.

Принцип действия предлагаемого устройства аналогичен подобным техническим решениям. Он заключается в порционной подаче корма в бункерный контейнер кормушки с применением шнека. Скорость подачи корма должна быть не высокой и поддерживаться на заданном уровне, чтобы избежать измельчения корма (например, многие лечебные корма для зубов домашнего питомца могут утратить свою эффективность при его измельчении). Поэтому, как правило, для приведения шнека в движение используется шаговый мотор, предоставляющий высокие возможности по управлению и регулированию скорости за счет точности позиционирования вала шагового мотора.

Для управления шаговым мотором необходимо использование драйвера мотора для обеспечения требуемой нагрузочной способности, поскольку подавляющее большинство микроконтроллеров не способны напрямую управлять моторами, в том числе и шаговыми.

Для обеспечения требования 1) необходимо использование часов реального времени. В микропроцессорных системах для решения данной задачи используются модули RTC . Микроконтроллер при этом будет периодически опрашивать часы реального времени для проверки наступления времени очередного кормления.

Возможность регулирования порций кормления достигается за счет реализации в алгоритмах микроконтроллера нескольких скоростных режимов вращения шагового двигателя. В зависимости от скорости подачи корма при постоянстве времени кормления будет достигаться регулирование порций корма.

Для обеспечения требования 3) необходимо использование модуля удаленного информационного обмена [2]. Для этих целей может использоваться GSM -модуль, предназначенный для предоставления возможности некоторой микропроцессорной системе поддерживать информационный обмен с использованием сотовой связи, в результате чего устройства автоматической кормушки будет обладать наибольшей практичностью использования.

Контроль остатка корма в бункерном контейнере кормушки может быть выполнен с использованием весов, представляющих собой комплексный электромеханический механизм. За счет отклонения составных частей модуля весов формируется разница электрических сигналов, регистрируемая модулем АЦП весов и передаваемая в цифровом виде в микроконтроллер. Предварительная настройка минимального регистрируемого веса может быть выполнена также с использованием мобильной связи (то есть, учет веса самого бункерного контейнера кормушки без корма). При достижении минимально возможного веса корма в контейнере (или предварительного веса для сохранения запаса корма как минимум на 3–4 часа) будет передано соответствующее сообщение хозяину питомца по мобильной связи и включится на некоторое время звуковая сигнализация (например, если хозяин в данный момент дома).

В качестве источника питающего напряжения используется внешний блок питания. Включение устройства производится путём подачи питающего напряжения при нажатии кнопки «питание» с фиксацией.

Таким образом, было предложено устройство автоматической кормушки для домашних животных, представленное соответствующей структурной схемой, отражающей основные структурные узлы.

Литература:

  1. Кэмерон Н. Электронные проекты на основе EPS8266 и EPS32. Создание приложений и устройств с поддержкой Wi-Fi. — М.: изд. «ДМК Пресс», 2022. — 454 с.
  2. Таненбаум Э., Уэзеролл Д. Беспроводные сети. 5-е изд. — М.: Техносфера, 2016. — 323 с: ил.
Основные термины (генерируются автоматически): AVR, автоматическая кормушка, мобильная связь, реальное время, шаговый мотор, бункерный контейнер кормушки, предлагаемое устройство, автоматическое кормление, бункерный контейнер, информационный обмен.


Ключевые слова

часы реального времени, GSM-модуль, автоматическое кормление домашних животных, бункерный контейнер кормушки, микроконтроллер с архитектурой AVR

Похожие статьи

Проектирование функциональной схемы метеостанции с беспроводным интерфейсом для интеграции в систему домашней автоматизации

В статье целью исследования является предложение метеостанции с беспроводным интерфейсом. Актуальность исследования обусловлена тем, что существующие полезные устройства и технические решения, предназначенные для измерения и индикации параметров микр...

Проектирование функциональной схемы устройства дистанционного управления тепловизионной камерой

Целью исследования является предложение устройства дистанционного управления тепловизионной камерой. Актуальность исследования обусловлена тем, что существующие технические решения управления тепловизионными камерами спроектированы на базе высокопрои...

Проектирование функциональной схемы устройства питания трехканальной светодиодной лампы для рассады

В статье целью исследования является предложение устройства питания трехканальной светодиодной лампы для рассады. На рынке электронных устройств отсутствуют девайсы с оптимальными стоимостными характеристиками и функциональностью/энергетическими пара...

Проектирование приложения на ПК для полуавтоматизированного управления генератором сигналов различной формы

В данной статье выполнено обоснование актуальности и результат проектирования приложения на ПК для полуавтоматизированного управления генератором сигналов различной формы на основе микроконтроллера. Актуальность исследования обусловлена тем, что упра...

Роботизированное устройство для очистки и мониторинга качества воздуха в умном доме

В данной статье авторы предлагают возможное решение проблемы загрязнения воздуха в помещении. Особенностью предлагаемого устройства является использование материала с фотокаталитическими свойствами. Данное устройство также выполняет функцию мониторин...

Разработка прототипа мобильного робота для работы с системой интеллектуального управления

Статья посвящена созданию прототипа мобильного робота для работы с интеллектуальной системой управления. В работе кратко приведено описание системы управления, с которой предстоит работать разрабатываемому прототипу. Рассмотрены основные комплектующи...

Создание двухконтурной системы регулирования температуры в электрической печи на базе программируемого логического контроллера

Электрические печи потребляют много электроэнергии, от чего вопросы их рациональной эксплуатации и автоматизации имеют большое значение для промышленности. В работе описан вариант создания двухконтурной системы регулирования температуры в электрическ...

Разработка портативной метеостанции на базе микроконтроллера ESP8266

В данной статье излагаются взгляды на решение проблемы получения метеоданных при помощи специализированных станций. Показано преимущество использования цифровых метеостанций над аналоговыми устройствами. Особое внимание отводится описанию сборки и на...

Обзор проекта автоматической сигнализации на МК Arduino c применением модуля гироскопа-акселерометра

Данная обзорная статья представляет собой подробный обзор сигнализации на гироскопе-акселерометре Arduino. Систематически описаны возможности, принципы подключения, программирование, тестирование и настройка использованных модулей. Также рассматривае...

Радиоэлектронное устройство постоянного контроля состояния опьянения у водителя

Разработана модель устройства, ограничивающее управление автотранспортным средством в состоянии алкогольного опьянения, с элементом управления мощности на нагрузке при помощи широтно-импульсной модуляции. Рассмотрена практическая реализация устройств...

Похожие статьи

Проектирование функциональной схемы метеостанции с беспроводным интерфейсом для интеграции в систему домашней автоматизации

В статье целью исследования является предложение метеостанции с беспроводным интерфейсом. Актуальность исследования обусловлена тем, что существующие полезные устройства и технические решения, предназначенные для измерения и индикации параметров микр...

Проектирование функциональной схемы устройства дистанционного управления тепловизионной камерой

Целью исследования является предложение устройства дистанционного управления тепловизионной камерой. Актуальность исследования обусловлена тем, что существующие технические решения управления тепловизионными камерами спроектированы на базе высокопрои...

Проектирование функциональной схемы устройства питания трехканальной светодиодной лампы для рассады

В статье целью исследования является предложение устройства питания трехканальной светодиодной лампы для рассады. На рынке электронных устройств отсутствуют девайсы с оптимальными стоимостными характеристиками и функциональностью/энергетическими пара...

Проектирование приложения на ПК для полуавтоматизированного управления генератором сигналов различной формы

В данной статье выполнено обоснование актуальности и результат проектирования приложения на ПК для полуавтоматизированного управления генератором сигналов различной формы на основе микроконтроллера. Актуальность исследования обусловлена тем, что упра...

Роботизированное устройство для очистки и мониторинга качества воздуха в умном доме

В данной статье авторы предлагают возможное решение проблемы загрязнения воздуха в помещении. Особенностью предлагаемого устройства является использование материала с фотокаталитическими свойствами. Данное устройство также выполняет функцию мониторин...

Разработка прототипа мобильного робота для работы с системой интеллектуального управления

Статья посвящена созданию прототипа мобильного робота для работы с интеллектуальной системой управления. В работе кратко приведено описание системы управления, с которой предстоит работать разрабатываемому прототипу. Рассмотрены основные комплектующи...

Создание двухконтурной системы регулирования температуры в электрической печи на базе программируемого логического контроллера

Электрические печи потребляют много электроэнергии, от чего вопросы их рациональной эксплуатации и автоматизации имеют большое значение для промышленности. В работе описан вариант создания двухконтурной системы регулирования температуры в электрическ...

Разработка портативной метеостанции на базе микроконтроллера ESP8266

В данной статье излагаются взгляды на решение проблемы получения метеоданных при помощи специализированных станций. Показано преимущество использования цифровых метеостанций над аналоговыми устройствами. Особое внимание отводится описанию сборки и на...

Обзор проекта автоматической сигнализации на МК Arduino c применением модуля гироскопа-акселерометра

Данная обзорная статья представляет собой подробный обзор сигнализации на гироскопе-акселерометре Arduino. Систематически описаны возможности, принципы подключения, программирование, тестирование и настройка использованных модулей. Также рассматривае...

Радиоэлектронное устройство постоянного контроля состояния опьянения у водителя

Разработана модель устройства, ограничивающее управление автотранспортным средством в состоянии алкогольного опьянения, с элементом управления мощности на нагрузке при помощи широтно-импульсной модуляции. Рассмотрена практическая реализация устройств...

Задать вопрос