Жылыжайлар, ғылыми жоба

Мазмұны

Кіріспе	3
1 Бөлім. Жылыжай туралы жалпы түсінік
1.1 Жылыжай жағдаяттарын зерттеу	5
1.2 Зерттеу сараптамасы	7
2 Бөлім. Жылыжайға арналған автоматтандырылған жүйе құру
2.1Python бағдарламасында жылыжайға арналған температура,  ылғалдылықты анықтайтын бағдарлама құру	11
2.2 Ардуинада мәліметтер қорын құру	13
Қорытынды	16

—«Үй жағдайында ардуинаны пайдалана отырып «Ақылды жылыжай» құру» тақырыбына дайындаған ғылыми жобасына ғылыми жетекшісінің 

ПІКІРІ 

—«Үй жағдайында ардуинаны пайдалана отырып «Ақылды жылыжай» құру»зерттеу жұмысы бойынша зерттеуге арналған.

Жылыжайда тәулік бойына температура мен ылғалдылықтың ауытқуы шамалы болатын белгілі бір микроклимат сақталады. Мұндай жағдайды жылыту мен желдетуді дұрыс ұйымдастырғанда ғана жасауға болады.

Үй жылыжайы үшін жылу жүйесінің мағынасын бағалау қиын. Жылу жүйесінің әрбір түрінде  өзінің артықшылықтары да, кемшіліктері де болады.Ақылды жылыжайды автоматтандыруда ішіндегі және сыртындағы температураны, топырақтың ылғалдылығы мен жарықтануын өлшейтін әр түрлі датчиктер орналасқан. Ардуино көмегімен пайдаланушылар қашықтықтан басқарылатын көптеген құрылғыларды оңай жасайды. Сол құрылғылардың біріне қызықты, әрі күрделі біздің «Автоматтандырылған жылыжай» жүйесін жатқызуға болады. Автоматтандырылған жылыжай көптеген бағбандардың еңбектерін максималды түрде жеңілдетеді.

Зерттеудің мақсаты: Заманауи технологияларды пайдалана отырып, жылыжайдың ішкі температурасын, ылғалдылығын сервопривод, шамдар және сорғы құралдарымен қосып, үй жайының жұмыс үлгісін жасау.

Зерттеудің өзектілігі: Жылыжайды қашықтықтан бақылаудың және автономды жұмыс жасауын жүзеге асыру арқылы қарапайым жылыжай жасау.

Зерттеудің негізгі міндеттері:

Жоба нысанын зерттеу; зерттеулердің нәтижесінде бағдарламалық және техникалық қамсыздандыруын анықтау; жылыжай блок-схемасын құрастыру; ардуино көмегімен жылыжайдың ішкі ылғалдылығын сорғы көмегімен реттеп, сервопривод, шамдар және сорғы құралдарынқосу, реттеу.

Зерттеу жұмысының орындалу жақтары дұрыс бағытқа қойылған. Зерттеу төңірегінде әртүрлі ғылыми және әдістемелік материалдармен толық қамтылған.

Зерттеу жұмысының барысындаүй жағдайында ардуинаны пайдалана отырып «Ақылды жылыжай» құрып, оларды зертханалық жағдайда қолдану әдістері қарастырылған.

Бұл жұмыста «Ақылды жылыжай» құруда ардуина жұмысын арттырып, ылғалдылық пен температураның жұмыстарын жүргізу тиiмдiлiгi aнықтaлған. Зерттеу жұмысы нәтижесінде ардуина құралдарын байланыстыра отырып, Python бағдарламасы көмегімен арнайы ылғалды, температураны өлшеуге арналған бағдарлама жасалды. Үй жағдайында ардуинаны пайдалануға тиімді әдістермен жұмыс жүргізілді.

Зерттеу жұмысының мазмұны берілген талаптарға сай, өте жақсы өңделген, қойылған мақсат, міндеттеріне жеткен.

Ұсынылған жұмыстың тақырыбы өзектілігімен және практикалық маңызымен ерекшеленеді.

Кіріспе

Ақпараттық – телекоммуникациялық технология электрондық есептеуіш техникасымен жұмыс істеуге, оқу барысында компьютерді пайдалануға, модельдеуге, электрондық оқулықтарды, интерактивті құралдарды қолдануға, интернетте жұмыс істеуге, компьютерлік оқыту бағдарламаларына негізделеді. Ақпараттық коммуникациялық байланыс құралдарын пайдалану арқылы білім беруді жетілдіруді көздейді. Ақпараттық – коммуникациялық технологияның келешек ұрпақтың жан-жақты білім алуына, іскер әрі талантты, шығармашылығы мол, еркін дамуына жол ашатын педагогикалық, психологиялық жағдай жасау үшін де тигізер пайдасы аса зор.

Ақпараттық қоғамның негізгі талабы – кез келген білім алушыларға ақпараттық білім негіздерін беру, логикалық-құрылымдық ойлау қабілеттерін дамыту, ақпараттық технологияны өзіндік даму мен оны іске асыру құралы ретінде пайдалану дағдыларын қалыптастырып, ақпараттық қоғамға бейімдеу. Білім беру жүйесін ақпараттандыру дегеніміз – берілетін білім сапасын көтеруді жүзеге асыруға бағытталған үрдіс, яғни еліміздің ұлттық білім жүйесінің барлық түрлерінде кәдімгі технологияларды тиімді және компьютерлік ақпараттандыру технологияларына алмастыру, оларды сүйемелдеу және дамыту, нақты жүзеге асыру шаралары.

Автоматтандырылған ақпараттық жүйелер ақпарат пен адамды және техникалық құралдарды өңдеу процесіне қатысуды болжайды, мұнда басты роль компьютерге негізделген. Автоматтандырылған жобалау жүйесінің бағдарламалық қамтамасыз етуі – автоматтандырылған жобалауды орындайтын, қажет құжаттары бар бағдарламалар жинағы: жүйелік; қолданбалы; 3D моделдеу жүйесі; инженерлік талдау жүйесі; 2D жүйесі; эргономикалық талдау жүйесі;  қарапайым қосымшалар.

Жылыжайда тәулік бойына температура мен ылғалдылықтың ауытқуы шамалы болатын белгілі бір микроклимат сақталады. Жылыжай ол табиғи жолмен де (желгек немесе фрамуга арқылы) немесе қолдан да желдетіліп тұруы мүмкін. Қандай мақсатқа арналғанына, пайдалану мерзіміне, жылыту түріне, қолданылған құрылыс материалына байланысты жылыжайдың құралымы түрліше болуы ықтимал. Жылыжайды бір кеңісті, екі кеңісті, блокты деп бөледі. Көбінесе екі кеңісті жылыжайлар салынады, оның жарық түсетін жазықтығы шығысқа және батысқа қарап тұруы тиіс. Жабын ретінде әйнек немесе синтетикалық үлдір (міндетті түрде полиэтилен) пайдаланады.

Жылыжай дақылдарын тікелей топыраққа отырғызады немесе үлдіріктерде (стеллаж) өсіреді.

Жылыжай қолдану мақсатына қарай бірнеше түрлері бар:

1. Көкөністік жылыжай;
2. Көшеттік жылыжай;
3. Гүлбақтық жылыжай.

Өсімдіктердің тіршілік әрекеті температуралық режимге, ылғалдылыққа, жарықтандыруға және басқа факторларға тікелей байланысты. Қоршаған ортадағы шамалы ауытқулар өсу қарқынына және өнімділікке кері әсер етеді.Жылыжайдың қатаң шарттарын сақтау – бұл өте қиын және ауыр процесс. Сол себепті ардуино көмегімен ақылды жылыжай жасау, адамның қатысуын азайтады, уақытты босатады және көкөніс пен жеміс-жидек дақылдарының өсуін қашықтықтан басқаруға мүмкіндік береді. Жасанды өсіру ортасы жыл бойына егін жинауға ықпал етеді. Жылыжай кешендеріне арналған автоматтандыру жүйелерінің ішінде Arduino аппараттық-бағдарламалық жасақтамасы алдыңғы қатарда, бұл үй шаруашылығын роботтандыруға мүмкіндік береді.

Зерттеудің мақсаты: Заманауи технологияларды пайдалана отырып, жылыжайдың ішкі температурасын, ылғалдылығын сервопривод, шамдар және сорғы құралдарымен қосып, үй жайының жұмыс үлгісін жасау.

Зерттеудің өзектілігі: Жылыжайды қашықтықтан бақылаудың және автономды жұмыс жасауын жүзеге асыру арқылы қарапайым жылыжай жасау.

Зерттеудің негізгі  міндеттері:

1. Жоба нысанын зерттеу;
2. Зерттеулердің нәтижесінде бағдарламалық және техникалық қамсызданды

руын анықтау;

3. Жылыжай блок-схемасын құрастыру;
4. Ардуино көмегімен жылыжайдың ішкі ылғалдылығын сорғы көмегімен

реттеп, сервопривод, шамдар және сорғы құралдарын қосу, реттеу.

Жылыжайдың автоматтандырылған функциялары:

1. Ауа температурасын бақылау;
2. Ауа ылғалдылығын бақылау;
3. Жылыжайдағы топырақ ылғалдылығын бақылау;
4. Жылыжайды автоматты түрде суғару;
5. Қашықтықтан камера арқылы бақылау.

Автоматтандырылған жылыжайдың техникалық жабдықтамасы:

1. Ардуино Уно;
2. USB кабелі;
3. Сымдар;
4. Макет тақтасы;
5. Ауа ылғалдығын анықтайтын термометр;
6. Топырақ ылғалдығының модулі;
7. Пьезодомик;
8. LCD дисплей;
9. Камера.

• Бөлім

Жылыжай туралы жалпы түсінік

• Жылыжай жағдаяттарын зерттеу

Жылыжайда тәулік бойына температура мен ылғалдылықтың ауытқуы шамалы болатын белгілі бір микроклимат сақталады. Мұндай жағдайды жылыту мен желдетуді дұрыс ұйымдастырғанда ғана жасауға болады. Жылыжай күн сәулесімен, биологиялық (биологиялық отынның жылуы есебінен) және техникалық жолмен (ыстық су, бу, электр және т.б.) жылытылады. Ол табиғи жолмен де (желгек немесе фрамуга арқылы) немесе қолдан да желдетіліп тұруы мүмкін. Қандай мақсатқа арналғанына, пайдалану мерзіміне, жылыту түріне, қолданылған құрылыс материалына байланысты жылыжайдың құралымы түрліше болуы ықтимал. Жылыжайды бір еңісті, екі еңісті, блокты деп бөледі. Көбінесе екі еңісті жылыжайлар салынады, оның жарық түсетін жазықтығы шығысқа және батысқа қарап тұруы тиіс. Жабын ретінде әйнек немесе синтетикалық үлдір (міндетті түрде полиэтилен) пайдаланады. Жылыжай дақылдарын тікелей топыраққа отырғызады немесе үлдіріктерде (стеллаж) есіреді.

Жылыжай (орыс. теплица, ағылш. greenhouse)- жылу сүйетін жидектер мен көкөністерді, гүлдерді және басқа да өсімдіктерді жыл бойы өсіруге мүмкіндік беретін, қорғалған, жылытылатын құрылыс.

Жылыжайда көкөніс өсіруде орын, уақыт пен өсіру тәсілін таңдау олардың жарықсүйгіштігіне байланысты болады. Бұл ретте көкөніс өсімдіктерін 3 топқа бөледі:

1) жарықты көп мөлшерде қажет ететіндер – бұл ұрық егу арқылы өсірілетін барлық өсімдіктер (қияр, қызанақ, бұрыш, салат, пекин қырыққабаты), сондай‑ақ ашық топырақта өсетін көшеттер;

2) жарықты аз мөлшерде қажет ететіндер – қайта отырғызып, әрі қарай аяғына дейін өсіретін көкөніс дақылдары;

3) жарықты қажет етпейтіндер – қараңғыда өсірілетіндер – қояншөп, рауғаш, салат цикориясы.

Жақсы жылыжайда қыстыгүні  күй таңдағыш өсімдіктердің өзі жеңіл өседі. Бірақ, ғимаратты үздіксіз жылумен  қамтамасыз ету маңызды болады: жылу болмаған бір түннің өзінде барлық өсімдіктер өліп қалуы мүмкін.

Жылыжайда жылу жүйесі, судың берілуі, жарықпен қамтамасыз ету мәселелері ойластырылу және ұйымдастырылу керек, сөрелер салынуы қажет. Және мұнымен іс бітпейді.  Бұдан әрі қарай біз жылыжайды салар алдында ойлануға қажетті негізгі кезеңдерді қарастырамыз.

Қандай жылыжайды қалайсыз: кіші ме, әлде үлкен бе?

Егер сіздің болашақтағы жылыжайыңыздың көлемі қандай болатынын білмесеңіз, өзіңіздің мүмкіндігіңізге орай келетін ең үлкенін салыңыз немесе сатып алыңыз. Себебі, соңынан кеңейтуге талпынып жүгіргеннен гөрі,  үлкен көлемді жылыжайды сатып алған арзан және қарапайым болады. Кез келген жағдайда сіздің кең жылыжайыңыз өсімдікпен тез арада толып кетеді.

Үй жылыжайын үшін жылу жүйесінің мағынасын бағалау қиын. Өкінішке орай, жылу жүйесіне кететін шығынды алдын-ала есептеу қиынға түседі. Жылу жүйесі үшін электрлік, жанармайлық және газ қазандары пайдаланылады. Жылу жүйесінің әрбір түрінде  өзінің артықшылықтары да, кемшіліктері де болады.

Таңдау кезінде пайдалану ерекшеліктерін басшылыққа алу керек және күрделі жөндеу кезінде кейбір бөлшектерін шұғыл ауыстыра алуыңыз  үшін аймағыңыздағы осы қазан түрлерінің сатылуын есепке алу керек.

Электрлік жылытқыштар өте ыңғайлы, себебі олар қосымша желдеткіштікті талап етпейді, бірақ үздіксіз электр қуатының беріліп тұруын ешкім кепілдей алмайды, мысалы ауа райының қолайсыздығына байланысты. Көбінесе ағаш бөренелер пайдаланылады, бірақ алюминий, мырышпен қапталған болат барынша ұтымды болады.

Жылыжайдағы іргетас

Жылыжайды тұрғызу үшін тұрғын үйлердегідей  мықты бетондық іргетас қажет болмайды, бірақ сөрелердің астынағы топырақты жерге бекіткен артық болмайды. Еден ретінде бетонды салуға болады немесе бетін аяқжолдық плиткамен тегістеп тастауға болады. Егер сіздің таңдауыңыз бетондық плитаға түссе, дренажды ұйымдастыру қажет болады. Суланған кезде бетон тайғақ болады, сондықтан  плиталарды таңдауда, тайғанауға тежеу болатын  бедерлі тегісттері барларын алу керек.

Аяқжолдық  плитка дренаждауды қажет етпейді, бірақ оның да кемшіліктері бар.  Плитканың қиылысу жерлерінде арамшөптер өсіп кетуі мүмкін.  Жылыжайдың еденін де қиыршық таспен тегістеп тастауға болады, ол дренажды қамтамасыз етеді және ғимаратты кірленуден сақтайды.

Дайын жылыжайды сатып алу керек пе әлде өзіңіз саласыз ба?

Сіз жылыжайды тұрғызу үшін қажетті жиынтықты сатып алу туралы ойланып қалған боларсыз. Қазіргі кезде базарда барлық бөлшектері бір- бірімен жақсы қиылысатын, ал негізгі бұрыштары жинақталған бірнеше жақсы модельдер ұсынылады.

Көптеген жиынтықтар ішіне қаңқасының бөлшектері мен қаптау үішн қажетті материал ғана енген. Барлық қалған бөлшектерін сізге жекелеп сатып алу қажет болады.

Жоғарыда аталғандарды есепке алып, келесі жағдаяттарға көңіл бөлу керек:

1. Жылыжайды тұрғызу үшін тиісті қызметтердің рұқсаты қажет болуын анықтап алу керек;
2. Қосымша жәшіктер мен сөрелерді алу қажет болатынын немесе болмайтынын анықтап алу.
3. Егер жылыжай күннің көзі көп түсетін  ашық үлескіде орналасса, қорғаныш брезентін сатып алу керек болады.
4. Қажет болған жағдайда автоматтық суару жүйесін немесе жылыжайды бірнеше күнге сіздің қарауыңызсыз қалдыруға мүмкіндік беретін ұсақ тамшылы суару жүйесін сатып алып, керекті өлшемдерге пайдалану қажет.

• Зерттеу сараптамасы

Қазіргі заман талабына сай автоматтандыру құралдарын дұрыс таңдау автоматты бақылаушы және реттеуші жүйелері элементтерінің сенімді жұмыс жасауын қамтамасыз етеді. Arduino – бұл атау микроконтроллерлер үшін бірнеше стандартты орналасуы бар, сондай-ақ өнімнің бір моделінің шегінде бірдей өлшемдері бар бірнеше танымал баспа тақталарын қамтиды. Олардың кейбіреулері кернеу мен USB порты арқылы бақылауға мүмкіндік беретін қосымша элементтерге ие, бұл оның әмбебаптығы арқасында тақтаны қайта толтыруы және микроконтроллерді компьютерге қосу үшін қолданылуы мүмкін. Бұл тақталардың ең жақсы нұсқаларының бірі – Arduino UNO R3 үлгісі.[6]

Микросхема және компьютер бір-бірін қалай көреді? Ардуино UNO R3 драйверінің дұрыс жұмыс істеуі үшін, оны басқармада жұмыс істейтін компьютерде орнату керек. Драйверді таңдау амалдық жүйеге байланысты. Arduino UNO R3 үшін жеке бағдарламалық жасақтама бар: Windows 7, Windows Vista және XP үшін драйвер. Яғни, осы операциялық жүйелер орнатылған кез-келген аппараттық құралдың көмегімен сіз басып шығарылған схемамен жұмыс істей аласыз. Arduino UNO R3 нөлден босатылған барлық компьютерлермен үйлесімді.

Барлық дерлік көрінетін байланыстар тікелей микроконтроллерге қосылады. Олардың кейбіреулері қосылуға немесе ішкі схемаға қатыса алады. USB терминалы 5 В қуат көзін жеткізу үшін, сондай-ақ компьютермен ақпарат алмасу үшін пайдаланылуы мүмкін, бұл жағдайда құрылғыны синхронды емес бірізді порт деп таниды. [2]

Техникалық жағынан, микроконтроллер, компьютер және «байланыс» үшін деректермен алмасатын асинхронды сериялық порт. Arduino UNO R3-ді өз қолыңызбен байланыстыру оңай, мұнда ең бастысы – деректермен алмасу процесінің қалай жүріп жатқанын, оның ерекшеліктері қандай екенін түсіну. Ғылыми зерттеу жұмысымызды жүргізу үшін Arduino Uno құралдарымен басқарылған (1 кесте).

Arduino UNO R3 үлгісі төмендегі құрылғылардан тұрады.
Өндіруші MBiTECH Сериясы Смайл Электронный дизайнер Smail		Көлемі , мм 280 x 215 x 90 Салмағы , кг 1,7
Плата Arduino UNO R3 Ардуино платасы USB Cable	Кабель USB USB кабелі Set of connecting wires
Дисплей LCD 1602 LCD 1602 дисплейі Set of LEDs R, G, B. Y	Набор светодиодов R, G, B. Y Светодиодтардың жиынтығы R, G, B. Y Resistor set 220 Ohm
Набор соединительных проводов Қосылатын сымдар жиынтығы Prototyping board for mounting without soldering	Макетная плата для монтажа без пайки бұрғылаусыз монтаждауға арналған прототипті тақта LCD display 1602
Набор резисторов 220 Ом Резисторлар жиынтығы Adapter to Krona	Датчик воды и глубины погружения Су датчигі және тереңдікті өлшеу құрылғысы Temperature sensor module
Модуль датчика температуры DS18B20 Температура сенсорының модулі DS18B20	Модуль датчика температуры Температура сенсорының модулі Temperature and humidity sensor module  KY-015
Модуль датчика влажности и температуры Модуль датчика влажности и температуры 3color LED module	Модуль датчика температуры Температура сенсорының модулі Yin Yi 2color LED module 3MM
Модуль датчика касания Металл сенсорлық модулі Sensitive microphone sensor module	Модуль мигающего 7-цветами светодиода Жыпылықтайтын 7 түрлі-түсті жарықдиодты модулі Class Bihor magnetic sensor

1 кесте. Қажетті құрылғылар тізімі

Температура датчигін таңдау керек. Температураның шекті мәндерін, датчиктердің қолдану диапазонын, сондай-ақ шығыс сигналының түрін ескере отыру керек. Кедергі термометрі және термопара 0.5% дәлдікпен, ал манометрлік және жанасқан термопара (контактные)  1.5%-2.5%  дәлдіктен артық емес өлшеуді қамтамасыз ету керек. Қызудың – 50 до +200 аралығында платинадан емес мыстан жасаған термометрлерді қолдану керек. Тармопараны қол жетпейтін, өлшемі шектелген аймақтарда жоғарғы температураны  өлшеуге қолдану өте ыңғайлы (1 сурет).

Жасанды интеллект  адам ойлау процесі туралы білімге сүйенеді. Бұл ретте адам миының қалай жұмыс істейтіні белгілі емес, алайда жасанды интеллект элементтері бар тиімді жұмыс істейтін бағдарламаларды əзірлеу үшін бүгінгі күні Ғылым бар адам интеллектінің ерекшеліктері туралы білімдері жеткілікті. Сонымен қатар, жасанды интеллект адам миының жұмысын дəл көшіруге тырыспайды, ал есептеу техникасы құралдарының көмегімен оның функцияларын модельдеуге тырысады. [11]

Бүгінгі күні, жасанды интеллекттің бірыңғай табиғи интеллекттен айырмашылығы жоғары. Осы ғылыми саладағы көптеген көзқарастардың ішінде қазір үшеуі басым.

1. ЖИ саласындағы зерттеулер іргелі зерттеулер болып табылады, оның шеңберінде дəстүрлі түрде интеллектуалды болып саналған жəне бұрын формализация мен автоматтандыруға келмейтін есептерді шешудің модельдері мен əдістері əзірленеді.
2. ЖИ-бұл ЭЕМ-де есептерді шешудің жаңа идеяларымен, бағдарламалаудың принципті басқа технологиясын əзірлеумен, ЭЕМ архитектурасына көшумен, классикалық архитектураны қабылдамайтын, ол алғашқы ЭЕМ-ге дейін өрлеумен байланысты информатиканың жаңа бағыты.
3. ЖИ саласындағы жұмыстардың нəтижесінде есептерді шешетін көптеген қолданбалы жүйелер пайда болады, олар үшін бұрын құрылған жүйелер жарамсыз. Бірінші тəсілді бейнелеу үшін калькулятормен мысал келтіруге болады. Ғасыр басында көп мəнді сандармен арифметикалық есептеулер аз дарынды тұлғалардың еңбегі мен ақылда мұндай арифметикалық əрекеттерді жасау қабілеті табиғаттың бірегей сыйы болып саналып, ғылыми зерттеулердің объектісі болып табылды. Қазіргі уақытта калькулятордың өнертабысы бұл қабілетті тіпті үшінші сынып оқушысы қол жетімді етті. ЖИ-де бірдей: ол бұрын қалыптаспайтын міндеттерді шеше отырып, адамның зияткерлік мүмкіндіктерін күшейтеді.[12]

Ғылыми жобаны зерттеу барысында Python бағдарламасында жылыжайға арналған температура, ылғалдылықты анықтайтын бағдарлама құрып, ардуино құралдарымен байланыстырдық. Егілген гүлдің топырағындағы ылғалды, температураны арнайы датчиктермен анықталды. Әр аптада жасалған зерттеу жұмыстарын арнайы кестеге жаздық (2 сурет).

2. Бөлім

Жылыжайға арналған автоматтандырылған жүйе құру

2.1 Python бағдарламасында жылыжайға арналған температура, ылғалдылықты анықтайтын бағдарлама құру 

Компьютер пайдаланушы нұсқауларына сәйкес жұмыс істейді. Белгілі бір тапсырманы орындау үшін жазылған нұсқаулар жиынтығы – бұл компьютерлік бағдарлама.

Компьютерлік бағдарламалар жиынтығы бағдарламалық жасақтама деп аталады. Компьютерлік бағдарламалар немесе бағдарламалық қамтамасыздандыру компьютерлік бағдарламалау тілі арқылы жазылады. Әлемде көптеген бағдарламалау тілдері бар.

Компьютерлік бағдарламалау тілдерін екі негізгі категорияға бөлуге болады. Олар жоғары деңгей және төменгі деңгей тілдері.

Жоғары деңгей тілі адамға немесе бағдарламашыға жақын. Жоғары деңгейлі тілдердің кейбір мысалдары – Java, C #, Python. Бұл бағдарламалау тілдері адамдарға оңай түсініледі және әртүрлі тапсырмаларды орындау үшін бағдарламаларды жасауға мүмкіндік береді. Әрбір бағдарламалау тілінде бағдарламаларды жазуға арналған ерекше сөздер мен синтаксистер жиынтығы бар. Олар машинадан тәуелсіз және портативті.[15]

Жоғары деңгейлі тілдердің ағылшын тіліне ұқсас синтаксисі бар, сондықтан адам оқи алатын бағдарламаны компьютерде оқылатын машиналық кодқа түрлендіруде компилятор немесе аудармашы қолданылады. Бұл тілдер аппараттық құралдармен тікелей әрекеттеспейді. Сондықтан, жоғары деңгейлі тілдерді орындауға уақыт қажет. Жоғары деңгейлі тілдер де жадқа әсер етпейді. Олар нақты жұмыс ортасын қажет етуі мүмкін.

Жоғары деңгейлі тілдерді қолданудың көптеген артықшылықтары бар. Программист тілді оңай түсінеді. Олар программистке ыңғайлы, жөндеу және жөндеу оңай. Жалпы, жоғары деңгейлі тілдер әртүрлі қосымшаларды құру үшін пайдалы.

Төмен деңгейлі тіл – бұл машинаға ыңғайлы тіл. Ол тіркеушілермен және жадпен тікелей әрекеттесе алады. Төмен деңгей тілі бағдарламаны машиналық кодқа түрлендіруді құрастырушыдан немесе аудармашыдан талап етпейді, сондықтан Төмен Тіл жоғары деңгейлі тілге қарағанда жылдамырақ. Бұл бағдарламалар құрылғыға тәуелді және портативті емес. Төмен деңгейдегі ең көп таралған тілдер – бұл машиналар тілі және ассамблея тілі.

Машина тілі – аппараттық құралға ең жақын тіл. CPU сол нұсқауларды тікелей орындайды. Машина тілі нөлдерден және тілдерден тұрады. Машиналармен жұмыс жасайтын бағдарламалар машинаға тәуелді. Ассамблея тілі машина жасау тілінен бір қадам алға. Программист Ассемблер тілін қолдана отырып бағдарламалау үшін компьютер архитектурасын және процессорды жақсы білуі керек. Ассемблер тілінің бағдарламасы ассемблер көмегімен машина тіліне ауыстырылады. Ассемблер тілінде төмен деңгейлі нұсқауларға ие мнемоника бар. Ассамблея тілінің кейбір командалары – MOV және ADD. Жалпы, Төмен деңгейлі тілдер жылдам орындалатын қосымшалар құру үшін қолданылады. Оларды құрылғы драйверлері мен амалдық жүйелер сияқты аппараттық қосымшаларды жасау үшін де пайдалануға болады. Төмен деңгейлі бағдарламалау тілдерін үйрену қиын. Ол компьютер архитектурасын жақсы білуді қажет етеді.

Python – әртүрлі мақсаттарда қолданылатын, заманауи әрі кең таралған бағдарламалау тілі. Ардуино Уно бағдарламасы Python тілінде құрылған скрипттерді басқаруына болады. Бұл бағдарлама мәліметтерді сақтауға және өзгертуге мүмкіндік береді.

Жылыжайға қажетті температура және ылғалдылықты реттеу үшін Python  тәуелді түрде бағдарламаның орындалуы үшін және белгілі бір шарттарды орнату қажет, ол үшін тармақталу алгоритмі қолданылады. [7]

// подключение библиотеки DHT

#include «DHT.h»

// тип датчика DHT

#define DHTTYPE DHT11

// контакт подключения входа данных модуля DHT11

int pinDHT11=9;

// контакт подключения аналогового выхода модуля влажности почвы

int pinSoilMoisture=A0;

// контакт подключения аналогового выхода датчика температуры TMP36

int pinTMP36=A1;

// контакт подключения аналогового выхода фоторезистора

int pinPhotoresistor=A2;

 

// создание экземпляра объекта DHT

DHT dht(pinDHT11, DHTTYPE);

 

void setup()

{

// запуск последовательного порта

Serial.begin(9600);

dht.begin();

}

 

void loop()

{

// получение данных с DHT11

float h = dht.readHumidity();

if (isnan(h))

{

Serial.println(«Failed to read from DHT»);

}

else

{

Serial.print(«HumidityDHT11= «); Serial.print(h);Serial.println(» %»);

int val0=analogRead(pinSoilMoisture);

Serial.print(«SoilMoisture= «); Serial.println(val0);

// получение значения с аналогового вывода датчика температуры TMP36

int val1=analogRead(pinTMP36);

// перевод в мВ

int mV=val1*1000/1024;

// перевод в градусы цельсия

int t=(mV-500)/10;

Serial.print(«TempTMP36= «); Serial.print(h);Serial.println(» C»);

// получение значения с аналогового вывода фоторезистора

int val2=analogRead(pinPhotoresistor);

Serial.print(«Light= «); Serial.println(val2);

// пауза 5 секунд

Serial.println( );

delay(5000);

}

Тармақталу операторлары “if” командасы арқылы «егер» қойылған шарт «ақиқат» болса, онда бағдарлама командалар блогын орындайды. Ал керісінше шарт «жалған» болса, бағдарлама ішіндегі командалар блогын өткізіп, келесі шартқа көшеді. Одан басқа, шарттар жиынтығының соңында, “else” (әйтпесе) командасы болуы керек. Бұл командада шарт жоқ, яғни барлық шарттар орындалмаған жағдайда, программа «else» командасының командалар блогын шығарады. Егер шарттар бірнеше болса, «if» командасынан кейін «elif» (әйтпесе егер) командасын қолдану қажет.

• Ардуинада мәліметтер қорын құру 

Мәліметтер қоры – бұл бір тектес критерий бойынша реттелген ақпарат.

Мәліметтер қоры деп- компьютер жадында сақтайтын, арнайы түрде ұйымдасқан, өзара байланысқан мәліметтер жиынтығын айтамыз. Мәліметтер қорын басқару жүйесі (ДҚБЖ) ақпараттарды кестелік өңдеу.

Мәліметтер қоры (ДҚ) – aқпараттық жүйелердің өңделетін обьектісі, қоршаған ортаның белгілі бір саласының немесе бір пән аймағының нақты обьектілері жайлы берілген мәліметтер жиыны. Екі өлшемді кестелерден, яғни жолдар мен бағаналардан тұратын мәліметтер базасы реляциялық база болып саналады.

Ақпараттық жүйелердің  мысалына: банктік жүйелер, кәсіпорындарда, автаматты түрде басқару жүйелері, авияция немесе темір жол билеттерін, мейрамхана номерлерін алдын ала белгілеу және тағы басқа жатады.

Пайдалану облысы бойынша келесі класстарды бөліп айтуға болады:

1) Ғылыми зерттеуге арналған;

2) Автоматталған жобаларға арналған;

3) Ұйымдастырушы басқарудағы ақпараттық жүйелер;

4) Технологиялық процессорды баспаға арналған.

Мәліметтер қорын басқару жүйесін көптеген қолданушылар мәліметтер қорын құру, енгізу, бірлесіп пайдалану және програмалау құралдардың жиынтығын айтады. Мәліметтер қоры – мәліметтерді сақтауға арналған ұйымдасқан құрылым. Бұл мәліметтер қорының құрылымына ақпаратпен қатар, оларды ұйымдастыруға, қолдануға арналған тәсілдер мен әдістер кіреді.

Мәліметтер қоры мәліметтер қорын басқару жүйесімен (ДҚБЖ) тығыз байланысты. Бұл программалық құрылымдар кешені жаңа қордың құрылымын құруға, оны мәліметтермен толтыруға, мазмұнын редактрлеуге және ақпаратты визуалдандыруға арналған. Қор ақпараттарын визуалдау дегеніміз берілген критерий бойынша экранға шығаратын мәліметтерді таңдап, оларды белгілі бір ретке келтіріп, безендіріп артынан баспаға немесе байланыс каналдарына беруді айтамыз. Әлемде мәліметтер қорын басқаратын көптеген жүйелер бар.

Ардуино – бұл қарапайым компьютерлер сияқты шағын басқару элементтері, физикалық әлеммен өзара әрекеттесетін бағдарламалар жасауға мүмкіндік беретін қарапайым енгізу / шығару тақтасы мен даму ортасына негізделген микроконтроллерлер тобы.

Arduino негізінен физикалық әлеммен әрекеттесе алатын кішкентай компьютерлерді құруға арналған құрал. Arduino платформасы үш негізгі құрамдас бөлікке негізделген: Arduino тақтасы, сыртқы жабдық және Arduino біріктірілген даму ортасы (IDE). Бұл компоненттер сіздің Arduino-мен кез-келген нәрсені жасауға мүмкіндік беретін тандемде жұмыс істейді. Ардуино жасаған барлық заттар дыбыс, жанасу, жарық, діріл және т.б. көре және оларға жауап бере алады. Бұл технология ұялы телефондардан бастап автомобиль электроникасына дейінгі заттардың барлық түрлерінде қолданылады. Arduino жобалары немесе электроника жиынтығы – бұл балалар үшін электроника туралы білудің интерактивті тәсілдерінің бірі.[8]

Arduino – интерактивті электрондық нысандарды әзірлеуге және сатуға мамандандырылған ашық бағдарламалық жасақтама және бағдарламалық жасақтама компаниясы. Компания физикалық әлеммен өзара әрекеттесе алатын цифрлы құрылғыларды құруға арналған бір тақталы микроконтроллерлерді (шағын компьютерлер) және интерактивті электрондық жиынтықтарды шығарады.

Біз осындай жылыжай жасай бастаймыз, оны ақылды деп атайық. Arduino контроллері бізге ақылды жылыжай жасауға көмектеседі. Ақылды жылыжай қандай функцияларды орындайды? Электроника жобасы ретінде мен Arduino-да өз қолыммен ақылды жылыжай салуды шештім. Менің мақсатым – жылыжайдағы температураны шам мен терезе мен желдеткішті ашатын серво көмегімен реттеу. Мен ылғалдылық деңгейіне сорғымен қол жеткізгім келді, сонымен қатар температура, топырақ ылғалдылығы және жарық туралы мәліметтер алғым келді. Ақылды жылыжайды автоматтандыруда ішіндегі және сыртындағы температураны, топырақтың ылғалдылығы мен жарықтануын өлшейтін әр түрлі датчиктер орналасқан. Ішкі температура сенсоры ішкі температура базалық нүктеден жоғары көтерілгенде желдеткіш пен серво терезені ашуға мүмкіндік береді, ал егер температура бастапқы нүктеден төмен түссе, онда терезе жабылады. Желдеткіш тоқтайды және одан да көп, өсімдікті жылыту үшін шам қосылады. Жер тым құрғақ болған кезде, топырақтың ылғал сенсоры сорғыны және суару жүйесінің электромагнитті клапанын іске қосуға мүмкіндік береді. Arduino тақтасы Raspberry Pi 3-ке USB кабелі арқылы қосылады. Бұл байланыс дискілердің сақтауға және барлық деректерді мәліметтер қорына жіберуге мүмкіндік береді. Мәліметтер қоры арқылы біз керекті ылғалдылық пен темератураның өлшемдерін бере аламыз. Ақылды құрылғы кернеуі 5В жеті логикалық шығыспен жабдықталған. Серво және сызықтық жетектерді басқаруға арналған 3 бөлек арна бар. Жұмыс барысында кездескен кемшіліктер мен ерекшеліктер болды (2 кесте).

+	–
Автоматты және қашықтықтан басқару	Қоректендіру көздеріне тәуелділігі
Нақты режимді қадағалау	Құрылғыларды алу шығыны
Адамның минимальды кірісуі	Жеке элементтердің істен шығуы

2-кесте. Жұмыс ерекшіліктері мен кешіліктері

Қорытынды 

Ғылыми жобамызды қорыта келе, Ардуино жобасының көмегімен пайдаланушылар қашықтықтан басқарылатын көптеген құрылғыларды оңай жасайтындығына көз жеткіздік. Ардуино құрылғыларының біріне қызықты әрі күрделі біздің «Автоматтандырылған жылыжай» жүйесін жатқызуға болады. Автоматтандырылған жылыжай көптеген бағбандардың еңбектерін максималды түрде жеңілдетеді.

Сонымен, Arduino – электроника және бағдарламалау туралы білуге ​​арналған қарапайым платформа болады. Бұл аппараттық және бағдарламалық қамтамасыздандыру жиынтығы. Arduino негізінен физикалық әлеммен әрекеттесе алатын кішкентай компьютерлерді құруға арналған құрал болып табылады. Arduino көмегімен сіз жарық, дыбыс, жанасу, діріл және қозғалысқа жауап беретін және / немесе басқара алатын объектілерді жасай аласыз. Компьютерге ұқсас, Arduino көптеген функцияларды орындай алады, бірақ оны пайдалы ету үшін енгізу және шығару түрінде нұсқаулық қажет.

Бағдарламалық қамтамасыз етуді өңдеу кезінде негізгі талабы мәліметтер базалардың ұйымдасуы болып келеді. Жүйелердің үш типтері қарастырылған, атап айтқанда, инвертироланған тізімдерге негізделген жүйелер, иерархиялық және мәліметтер базаларын басқару желілі жүйелер. Ерте жүйелердің жалпы мінездемелері келтірілген. Сонымен қатар, қазіргі реляциялы мәліметтер базалардың ұйымдастыру және оны басқару мәселелері қаралған.

Автоматтанған жұмыс орны негізінен есептеуіш техниканы пайдалану бойынша арнайы дайындығы жоқ пайдаланушыға бағытталған. Автоматтанған жұмыс орнының маңызды белгіленуі жұмыс орнында мәліметті орталықтанбаған өңдеушілігін, автоматтанған жұмыс орны және дербес компьютермен локальдік желіге,  есептеуіш желілерге бірдей уақыт ішінде ену мүмкінлігі кезінде «өзінің» тиісті мәліметтер қорын пайдаланушылығын есептеуге болады.

Жылыжайда көкөніс өсіруде орын, уақыт пен өсіру тәсілін таңдай отырып, олардың жарықсүйгіштігіне байланысты температурасын, ылғалдылығын Ардуино көмегімен анықтадым.

Бұл жұмыста «Ақылды жылыжай» құруда ардуина жұмысын арттырып, ылғалдылық пен температураның жұмыстарын жүргізу тиiмдiлiгi aнықтaлған. Зерттеу жұмысы нәтижесінде ардуина құралдарын байланыстыра отырып, Python бағдарламасы көмегімен арнайы ылғалды, температураны өлшеуге арналған бағдарлама жасалды. Үй жағдайында ардуинаны пайдалануға тиімді әдістермен жұмыс жүргізілді.

Қазіргі таңда техниканың басым көпшілігі осы жүйе негізінде жұмыс істейтіндіктен болашақта компьютер мен ғылымның дамуына сәйкес қашықтықтан басқару жүйелеріне де сұраныстар арта беретіні сөзсіз.