ФУНКЦІОНАЛЬНО-ЛОГІЧНЕ ПРОЄКТУВАННЯ АПАРАТНОЇ ЧАСТИНИ КІБЕРФІЗИЧНОЇ СИСТЕМИ МОНІТОРИНГУ СТАНУ ВОДИ

Анотація

В рамках дослідження проаналізовано принципи побудови кіберфізичної системи моніторингу стану води, обґрунтовано вибір електронних компонентів, сенсорів, контролерів та засобів зв’язку, а також розроблено прототип пристрою, що функціонує в автономному режимі. Ключовими аспектами розробки є енергозбереження, точність вимірювань, модульність та адаптивність системи.

Успішно реалізовано повноцінну віртуальну модель пристрою на основі мікроконтролера Arduino Uno, який виступає центральним обчислювальним та керуючим елементом системи. Для симуляції фізичних процесів та взаємодії електронних компонентів було обрано інтерактивне онлайн-середовище Tinkercad. Ключовими функціональними модулями віртуального пристрою стали віртуальні потенціометри, які імітують аналогові сигнали з датчиків. Інформативний рідкокристалічний дисплей (LCD 16x2) з інтерфейсом I2C, який забезпечує зручне та ефективне виведення текстової та числової інформації, також є невід'ємною частиною віртуальної системи. У системі також активно застосовуються світлодіоди різних кольорів (червоний, синій, зелений) як візуальні індикатори перевищення встановлених порогів для контрольованих параметрів, що дозволяє оперативно оцінювати стан водного середовища. Підключення усіх компонентів здійснюється через віртуальну макетну плату (breadboard), що дозволяє зручно організувати спільну шину живлення та забезпечити ефективну взаємодію між модулями без паяння.

Результати роботи системи, отримані в ході симуляції, наочно демонструють її здатність оперативно реагувати на зміни значень параметрів, які симулюються потенціометрами, шляхом активації відповідних світлодіодів (зелений для нормального стану, червоний/синій для попередження) та оновлення інформації на екрані дисплея.