Projektet har valt att utg˚a ifr˚an kravspecifikationen f¨or att analysera resultatet. Under utvecklingsfasen gjordes mindre tester kontinuerligt f¨or att sedan i testfasen g¨ora st¨orre tester p˚a delsystemen. I slutet gjordes integrationstestning p˚a slutprodukten f¨or att s¨akerst¨alla att kraven var uppfyllda. Bed¨oming av systemets funktionalitet har gjorts genom att se till s˚a att n¨atverket av sensorer, och deras data kommer fram och kan tolkas av styrenheten. Funktionaliteten innefattar ¨aven att ventilerna och cirkulationspump g˚ar att styra med hj¨alp av signaler fr˚an styrenheten. Prototypen har anv¨ants f¨or att se s˚a att det t¨ankta resultatet ¨ar uppn˚att.
4 Resultat
4.1 Nod-kort
Testning av Nod-korten har gjorts i flera steg under utvecklingsfasen. F¨or att testa de olika delarna kopplades allt upp p˚a en kopplingsplatta, varje komponent testades separat f¨or att f¨ors¨akra sig om att de fungerade och att metoden st¨amde.
CAN-bussen testades mellan en Arduino Uno och en Raspberry Pi. Ett oscilloskop kopplades p˚a bussen f¨or att se s˚a att meddelanden skickades och togs emot korrekt.
Kretskort ritades upp i OrCad och skickades iv¨ag f¨or tillverkning. Tre stycken nod-kort har gjorts f¨or systemet.
Kretskorten som var best¨allda j¨amf¨ordes med schemat i OrCad, komponenterna l¨oddes dit och funktionen testades. Test i form av summerm¨atning och sp¨anningsm¨atning gjordes p˚a varje kort separat. D¨arefter kopplades korten ihop och testades genom att CAN meddelanden skickades och togs emot.
Alla korten har tillverkats med matningssp¨anning p˚a 12 VDC f¨or att enkelt kunna anv¨anda en och samma sp¨anningssk¨alla samt att fl¨odesm¨atare och aktuatorer kr¨aver 12 VDC. P˚a samtliga nod-kort sitter det en sp¨anningsregulator L7805 som l¨amnar 5 VDC til samtliga ic-kretsar och temperatursensorer.
Nod-Rpi
P˚a Nod-Rpi kopplas Raspberry Pi 2. Raspberry Pi kommunicerar via SPI till stand-alone controllern som genererar CAN-protokollen. Denna kommunicerar med transceivern som genererar CAN-high och CAN-low. Via CAN-bussen f˚ar noden information om fl¨ode och temperatur, detta l¨aggs sedan upp p˚a en server och sparas. Raspberry Pi tillhandah˚aller servern, se figur 12.
Figur 12: Noden d¨ar Raspberry Pi kopplas in. H¨ar kommer datan fr˚an sensorer och l¨ases av Raspberry Pi som sedan l¨aggs upp p˚a server.
Nod-1
P˚a Nod-1 kopplades Atmega328p. Atmega328p kommunicerar via SPI till stand-alone controllern som genererar CAN-protokollen. Denna kommunicerar med en transciver som genererar CAN-high och CAN-low. Denna nod l¨aser av alla temperatursensorer p˚a One-wire bussen samt l¨aser av fl¨odet och skickar datan via CAN-bussen till Nod-Rpi.
Regleringen f¨or systemet g¨ors fr˚an denna nod och via CAN-bussen skickas meddelanden till Nod-2 som styr ventilerna. Noden reglerar ocks˚a hastigheten p˚a cirkulationspumpen.
Hastigheten l¨ases av med hj¨alp av fl¨odesm¨ataren, se figur 13.
Figur 13: Nod d¨ar sensorer, cirkulationspump och fl¨odesm¨atare ¨ar inkopplade. Denna nod adresserar noden d¨ar ventilerna styrs.
Temperaturm¨atning
Det sitter en sensor i toppen och en i botten av varje brunn. De ¨ar som tidigare n¨amnt uppdelade p˚a tv˚a separata bussar. Sensorerna ¨ar f¨orkalibrerade fr˚an fabrik med en nog-grannhet p˚a ± 0.5 ◦ C. Noggrannheten kontrollerades med hj¨alp av en referenstermo-meter. Det medf¨orde att en 9 bitars konfiguration valdes f¨or detta system. Resultatet av det blev att det tar 94 ms att l¨asa av en sensor och en noggrannhet p˚a ± 0.5 ◦ C f˚as.
Temperaturensorerna uppfyller kraven.
Fl¨odesm¨atning
I b¨orjan p˚a r¨orsystemet sitter det en fl¨odesm¨atare. Enda kravet p˚a fl¨odesm¨ataren var att den ska kunna l¨asas av med hj¨alp av ATmega328p. Fl¨odesm¨ataren har en matnings-sp¨anning p˚a 12 volt. Fl¨odesm¨ataren ger ut pulser, d¨ar varje puls motsvarar 2.25 ml som sedan ATmega328p tolkar. V¨ardet ATmega328p tolkar g¨ors om till l/s och visas sedan p˚a hemsidan. N¨ar systemet ¨ar ig˚ang och cirkulationspumpen k¨ors, anv¨ands fl¨odesm¨ataren f¨or att kontrollera s˚a att ventilerna ¨oppnas och att det blir ett fl¨ode i systemet. Vid ett v¨arde som ¨ar 0 l/s st¨anger systemet av sig.
Cirkulationspump
Kraven som fanns p˚a cirkulationspumpen var att den skulle kunna cirkulera vatten med ett fl¨ode p˚a 0-1 m3/h. Pumpen ¨ar egentligen utformad f¨or att anv¨andas vid vattenkylning till datorer men l¨ampade sig ¨aven bra till detta. Effekten ligger p˚a 18 W vilket medf¨or att den drar 1.5 A vid full effekt. Detta togs h¨ansyn till n¨ar s¨akringar till kretskorten tillverkades.
Nod-2
P˚a Nod-2 kopplas ATmega328p. ATmega328p kommunicerar via SPI till stand-alone controllern som genererar CAN-Protokollen. Denna kommunicerar med en transceiver som genererar CAN-high och CAN-low. Noden tar emot meddelande via CAN-bussen fr˚an Nod-1 och tolkar detta s˚a att r¨att ventil aktiveras, se figur 14.
Figur 14: Nod d¨ar ventiler ¨ar inkopplade. Denna nod tar emot meddelande fr˚an Nod-1 och ser till att r¨att ventil aktiveras.
Ventiler
Kravet p˚a ventilerna var att de skulle vara normalt st¨angda och att det skulle g˚a att styra med en elektriskt signal. Styrningen fungerar som t¨ankt och vid 12 VDC matning till ventiler drar dessa 320 mA. Ventilerna som valts klarar kraven.
4.2 Koppling av ventiler och cirkulationspump f¨or prototyp
Figur 15: Slutgiltiga uppkopplingen av prototypen. Ring ett beskrivs av den r¨oda sling-an, som har den h¨ogsta temperaturen. Ring tv˚a beskrivs av den gr¨ona slingan, som in-neh˚aller ett l¨agre tempererat vatten ¨an den r¨oda. Ring tre beskrivs av den bl˚aa slingan, som inneh˚aller det kallaste vattnet.
Fr˚an b¨orjan var det t¨ankt att prototypen skulle byggas s˚a att det fanns m¨ojlighet att b˚ade lagra och ta ut v¨arme. Det har aldrig varit en h¨og prioritet att ta ut v¨arme utan detta skulle implementeras om tid fanns. Efter att ha pratat med uppdragsgivaren och kollat upp tidsplanen implementerades inte detta. Det resulterade i att det sitter sju stycken tv˚a-v¨ags ventiler som styr vattnet, se figur 15. En ventil f¨or inlopp till varje ring, och en ventil vid utlopp fr˚an varje ring. Att ha ventiler p˚a utloppet resulterade i att backventiler ej beh¨ovdes. Ventilen med slingan i svart finns d¨ar f¨or att endast kunna cirkulera vattnet i solf˚angaren ifall vattnet inte ¨ar tillr¨ackligt varmt.
Bygget av prototypen l¨opte under hela projektets g˚ang. Borrh˚alen gjordes av ett avloppsr¨or som har en diameter p˚a 50mm och en h¨ojd p˚a 300mm. I borrh˚alen finns det ett r¨or som g˚ar ner till botten och ett r¨or som sitter i toppen, se figur 16. R¨oret fr˚an botten ska alltid vara inloppet i borrh˚alet och r¨oret fr˚an toppen ska alltid vara det som ¨ar returen. Mellan borrh˚alen anv¨andes genomskinlig PVC-slang f¨or att g¨ora det l¨attare att koppla samman borrh˚alen och f¨or att se cirkulationen i systemet. F¨or att h˚alla slangen p˚a plats s˚a anv¨andes buntband. P˚a ventilerna fanns det g¨angor och f¨or att undvika l¨ackage vid dessa anv¨andes g¨angtejp samt slangkl¨ammor. R¨orkopplingar s˚asom T-kors och L-kors anv¨andes f¨or att kunna f˚a ihop konstruktionen. Allt byggdes p˚a en EU-pall f¨or att f˚a en portabel prototyp. P˚a EU-pallen sattes tv˚a stycken pallkragar som delades upp i tv˚a sektioner. En sektion med m˚atten 750x750 mm, denna del ¨ar brunnparken.
En presenning lades i brunnparken f¨or att sand inte ska l¨acka ut. ¨Ovriga delen av pallen med m˚atten 750x40 mm anv¨andes f¨or att montera tank samt all elektronik, se figur 17 och 18.
Figur 16: Bilden till v¨anster visar tv˚a monterade sensorer i varje r¨or, en i botten och en i toppen. Det vita r¨oret ¨ar inloppet. Utloppet best˚ar av ett kortare r¨or och syns ej p˚a bilden. Till h¨oger ¨ar en principeill skiss p˚a hur ett borrh˚al ser ut. Ett inloppsr¨or och ett utloppsr¨or. P˚a inloppsr¨oret sitter temperatursensorerna. Det ljusgr˚a representerar
Figur 17: Brunnparken med dess brunnar.