РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИНТЕРНЕТА УМНЫХ ВЕЩЕЙ

IMPLEMENTATION OF THE TECHNOLOGICAL PROCESS MONITORING SYSTEM USING THE INTERNET OF SMART THINGS

Iurij Laptev

student, Faculty of Computer Science and Information Technologies, Saratov State University,

Russia, Saratov

Elizaveta Talalaikina

student, Faculty of Computer Science and Information Technologies, Saratov State University,

Russia, Saratov

АННОТАЦИЯ

В данной статье описываются процесс создания муфельной печи для нагревания содержимого до высоких температур, ее электронной части, и программирование управляющих частей.

ABSTRACT

This article describes the process of creating a muffle furnace for heating the contents to high temperatures, its electronic part, and programming the control parts.

Ключевые слова: Интернет вещей; муфельная печь; контроллер; JavaScript; React; C.

Keywords: Internet of Things; muffle furnace; controller; JavaScript; React; C.

Муфельная печь – это электрическое устройство, предназначенное для нагрева разнообразных материалов до определенной температуры [1].

История возникновения муфельных печей начинается в конце XVII – начале XVIII вв. В это время французский каретный мастер Жаго пытался создать прочную рулевую трапецию. Было решено закалить сталь в усовершенствованной печи для обжига керамики. Модернизация представляла собой контейнер (муфель), устойчивый к высоким температурам и имеющий непроницаемую для отвода тепла структуру. Со временем требования к термообработке значительно возросли, что вызвало необходимость уже к началу XIX века начать массовое применение таких печей в промышленных масштабах.

В современном мире главной особенностью муфельных печей является наличие управляющего модуля, позволяющего производить регулируемый и плавный нагрев внутри камеры.

На сегодняшний день основными отраслями использования муфельных печей являются:

• металлообработка;
• гончарное дело;
• сушка материалов;
• плавка металлов;
• ювелирное дело.

Нами была создана электрическая муфельная печь с максимальной температурой 800С°, программируемым контроллером Arduino Nano и Wi–Fi модулем ESP8266[4] для применения в художественных работах по созданию бижутерии из недрагоценных металлов. Также был разработан сайт для управления муфельной печью удаленно. Таким образом, данный проект можно отнести к интернету умных вещей.

Интернет умных вещей – технология, позволяющая объединить устройства в единую сеть и проводить анализ, сбор, обработку, передачу данных другим устройствам при помощи программного обеспечения.

Созданная печь имеет возможность как держать определенные температурные полки, так и ступенчато повышать нагрев до заданной температуры на протяжении всего времени конкретной температурной полки.

Рисунок 1. Схема подключения всех устройств цепи

На Рисунке 1 схематично изображен способ подключения всех устройств в одну цепь.

При создании электронной части муфельной печи были использованы следующие компоненты:

• сама муфельная печь – металлический короб, обшитый толстым слоем высокотемпературной теплоизоляции;
• твердотельное реле, позволяющее бесшумно включать и выключать нагреватели много раз во время работы;
• блок питания на 5В для питания электрических узлов цепи;
• термопара, позволяющая измерять температуру внутри муфеля на протяжении всего цикла работы;
• контроллер Arduino Nano [2] – основной управляющий модуль конструкции. Он получает измерения с термопары и управляет включением и выключением реле;
• дисплей, выводящий данные о протекающем внутри муфеля процессе;
• i-Fi модуль ESP8266 обеспечивает работу устройства в сети Интернет. Он выгружает в свою Wi-Fi сеть сайт для управления муфельной печью через электронные устройства (персональные компьютеры, смартфоны, ноутбуки, планшеты).

Для управления логикой печи был использован микроконтроллер Arduino Nano. Управляющее приложение, содержащееся на микроконтроллере, обладает следующим функционалом: автономная работа по заданным температурным полкам, вывод всей необходимой информации на дисплей, снятие данных с термопары, управление релейным модулем.

Разработанный сайт для управления муфельной печью дистанционно, загруженный в прошивку Wi-Fi модуля ESP8266 и написанный на фреймворке React [3], обладает следующим функционалом: просмотр графиков хода работы, создание и настройка температурных полок, редактирование и удаление выставленных температурных полок, выставление и поддержание определенной температуры.

Работа над проектом не остановлена. В продолжение разработки планируется собрать более изолированный корпус для достижения больших температур, перенести электронную часть в корпус, напечатанный на 3D-принтере и создать мультиплатформенное приложение для управления устройством через смартфон.

Список литературы:

1. Словари и энциклопедии на Академике [электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: https://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/205513 (дата обращения 01.10.2020)
2. Arduino Uno8битный микроконтроллерhttps://store.arduino.cc/usa/arduino–nano10
3. Алекс Бэнкс, Ева Порселло. React и Redux. Функциональная веб-разработкаПитер8336
4. В. П. Луговой.Конструирование и дизайн ювелирных изделийМинск «Вышэйная школа»7