Выполнение индивидуального задания Предметная область. Er-диаграмма

Предметной областью данной учебной (технологической) практики является отслеживание изменения заряда аккумулятора от солнечной батареи. Сущности предметной области: микроконтроллер, аккумулятор, солнечная батарея, фоторезистор, кнопка, ЖК-экран, транзистор. На рисунке №1 представлена ER-диаграмма – схема, описывающая сущности предметной области и их атрибуты.

Рисунок 1 - ER-диаграмма

При помощи кнопок и ЖК-экрана реализуется интефейс системы. Экран выводит состояние аккумулятора, процент его заряда и напряжение, а при нажатии кнопки мы записываем все эти показатели в базу данных.

Макета устройства

Список необходимых для сборки макета компонентов:

1. Плата Arduino Uno R3;

2. Монтажная макетная плата;

3. Аккумулятор (6 В);

4. Солнечная батарея;

5. ЖК-экран 16х2 (I2C);

6. Лампа накаливания;

7. Резисторы (47 кОм – 1 шт., 1 кОм – 2 шт., 10 кОм – 2 шт.);

8. Кнопка;

9. Соединительные провода;

10. Фоторезистор;

11. PNP – транзистор

12. Диод

На рисунке 2 представлена построенная из указанных выше элементов цепь.

Рисунок 2 - Схема цепи

На рисунке 3 представлен чертёж схемы устройства.

Рисунок 3 - Чертёж схемы устройства

Принцип работы устройства

Прерывание заряда аккумулятора происходит автономно, без участия Arduino, лишь с помощью диода и транзистора. Если солнечная батарея получает питание, то оно заряжает аккумулятор, когда же освещения недостаточно, транзистор пропускает ток дальше по сети, питание аккумулятора прекращается и он напротив начинает расходовать заряд. В качестве индикатора данного события имеется лампочка накаливания, а так ж это устройство можно использовать как умный фонарь: когда света достаточно, энергия накапливается, когда нет – расходуется в искусственное освещение.

Пользователь может отслеживать состояние цепи с помощью кнопки либо данных на ЖК-экране. При нажатии кнопки данные выводятся в монитор последовательного интерфейса. На ЖК- экране они отображаются всегда.

С помощью фоторезистора устройство узнает, идет ли зарядка в данный момент (достаточно ли освещения). Так же устройство считывает напряжение на аккумуляторе, и из этих данных высчитывается степень его заряда.

Работа цепи. Интерфейс устройства.

Графический интерфейс – это некая система средств, позволяющая пользователю взаимодействовать со смоделированным устройством, визуализирующая схему и возможные инструменты взаимодействия с ней в виде графических компонентов: окна, кнопки, выпадающие списки и т. п.

Взаимодействие с помощью графического интерфейса со схемой происходит следующим образом: пользователь нажимает на копку и может видеть данные о состоянии аккумулятора в мониторе, который выступает в качестве базы данных. Так же пользователь может узнать состояние цепи на ЖК-экране. Это продемонстрированно на рисунках №№ 4 – 6.

Рисунок 4 – Вид ЖК-экрана при режиме разрядки

Рисунок 5 – Вид ЖК-экрана при режиме зарядки

Рисунок 6 – Вид базы данных после нажатий на кнопку

Считывание напряжения с аккумулятора происходит с помощью схемы делителя напряжения (два резистора на 47 кОм и 10 кОм, соединительные провода).

При режиме зарядки аккумулятора лампа накаливания не горит. Когда света становится недостаточно, она загорается. Это показано на рисунках №№ 7 – 8.

Рисунок 7 – Режим зарядки

Рисунок 8 – Режим разрядки

Достаточно ли в данный момент света отслеживает фоторезистор.