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基于 Arduino 单片机的宠物可穿戴温度检测及调控装置
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发表于Sat Dec 29 15:57:45 CST 2018   |  只看该作者 1# 电梯直达

1 概述

1.1 控制器介绍。Arduino 是一块单板的微控制器,它的硬件是一个围绕 8 位的 ATM AVRmicrocontroller 设计的开源硬件的开发板,尽管通过新模式已经变成了一个围绕 32  Atmel AVR 的设计。其软件包含一个标准的编程语言编译器和一个微控制器执行的引导程序。Arduino  可以单独用于开发具有交互功能的项目,也可以将它与计算机相连,与网络甚至因特网相 连接,以此来接收或发送数据到 Arduino 并作出相应的回应。还可以与小电机,继电器,点阵或液晶显示器以及各类传感器等 相连接,另外 Arduino 的硬件和软件都是开放的资源,所以在软件编程方面会相对较容易学习并掌握。

1.2 传感器介绍。LM35 是由 National Semiconductor 所生产一种的温度传感器,输出电压采用摄氏度温标。LM35 由于其稳

它采用内部补偿的方式,所以输出从 0 摄氏度开始。LM35 内部采用科学的计算公式,将采集到的温度模拟量直接转换为数字 量传送给单片机。其电源供应模式有单电源与正负双电源两 种,其引脚如图一所示,正负双电源的供电模式可提供负温度 的量测;两种接法的静止电流-温度关系,在静止温度中自热效应低(0.08),单电源模式在 25下静止电流约 50μA,工作电压较宽,可在 420V 的供电电压范围内正常工作非常省电。工作电压 430V,在上述电压范围以内,芯片从电源吸收的电流几乎是不变的 50μA,所以芯片自身几乎没有散热的问题。这么小的电流也使得该芯片在某些应用中特别适合,比如在电池供 电的场合中,输出可以由第三个引脚取出,根本无需校准。

1.3 设计背景。随着人们生活水平的不断提高,喂养宠物的 人数也日益增多,对宠物成长环境的要求也不断提高,但是,也


定性与极高的性价比,在当今社会被广泛使用。在常温下, 有越来越多的人因为工作或其他事务的原因,不得不将宠物独

LM35 不需要额外的校准处理即可达到 ±1/4℃的准确率。由于 自留在家中,使得宠物无人看护。因此,其中一个比较转下页

 


 


浮体,利用磁斥性将悬浮体悬浮在电磁线圈上方,相对于上拉 式磁悬浮平台减少了上方的电磁结构,有更好的视觉冲击效 果。故采用下推式磁悬浮平台设计。

2.5 伪全息投影模块设计。使用透明材料制作四个大小形状完全相同的顶角为 70.5°的等腰三角形,将四个等腰三角形的斜边两两相连接形成正四棱锥,利用虚拟成像原理便可将特制影 像源投影至正四棱锥中心。

使用时将影像源中心与四棱锥锥顶相重合,使用者可遥控 切换影像源改变展示内容,由于不需要直接接触便可改变展示 内容,该装置亦具有远程的能力。

3 程序与控制方法

3.1 主程序流程图。装置开机后,首先访问远程控制模块,若 无应答则报警,若远程控制模块正常运行则返回数字信号。使 用者此时可遥控开启装置,推杆电机正转,推动悬浮体上升至 指定高度,启动磁悬浮平台下部线圈,使悬浮体稳定悬浮后开 启伪全息投影模块,推杆电机反转,下降至原位置。当装置接收 到关闭命令或附近长时间无人使用时。推杆电机正转上升至指 定高度,关闭伪全息投影模块与磁悬浮平台下部线圈,悬浮体 在自身重力作用下与推杆电机相接触,推杆电机反转至启动前 高度。 1

3.2 磁悬浮平台控制方法。磁悬浮平台的控制系统可分为模 拟控制与数字控制,模拟控制虽然响应速度快但由于参数的调 整限制完全受电子元器件影响,可靠性低。而数字控制可根据 不同需求采用多种控制方法[3]

以数字 PID 控制为例:数字 PID 是工业生产中最常用的一

种控制方式,现有小型磁悬浮平台多采用 PID 控制。PID 控制器由比例单元P、积分单元I和微分单元D组成。PID  控制作为基本控制方法之一,简单易懂并具有较强的鲁棒性,在磁悬浮 平台控制中大量使用。

4 结论

小型才悬浮展示台受其承载能力限制不具备对较大或较重 物件进行实物展示的能力,故采用立体影像代替实物,解决其 承载能力不足的问题,并具有一定美观效果。但由于利用干涉 和衍射原理记录并再现物体真实的三维图像的全息投影成本 较高,为进一步降低成本,且尽可能保留全息投影本身的展示效 果,故采用伪全息投影代替全息投影,具有一定的实用价值。 该装置由于使用了磁悬浮技术与伪全息投影技术,而具有较强 的视觉冲击力,可用于广告业,吸引顾客注意力。由于其具有远

程展示的能力,可间接展示原本无法展示或不适合展示的物品, 可运用于广告宣传业、危险品展示、远程展示等方面,具有良好的应用前景。

参考文献

[1] 游国民,王进美,李世朋.银纤维/羊毛混纺织物的电磁屏蔽性能研究[J].毛纺科技,201211112.

[2] 李长忠,张广明,杨振威,慕瑞佳.一种电力隧道红外和超声双实现人员定位的方法.中国,0250507.3[P].2015,7,8.

[3] 陈安安.磁悬浮平台控制系统的研究[D].济南:山东大学,2016.

本文系齐鲁理工学院大学生创新创业训练计划项目“全息投影 3D  磁悬浮自助式立体展示台设计  项目编号: 201713998016阶段性研究成果。


 
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