Розробка автономної системи збору метрологічних показників

Санжарівський, Дмитро Анатолійович

Будь ласка, використовуйте цей ідентифікатор, щоб цитувати або посилатися на цей матеріал: https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/8065

Назва:	Розробка автономної системи збору метрологічних показників
Автори:	Воробкало, Тетяна Василівна Санжарівський, Дмитро Анатолійович
Ключові слова:	система збору метрологічних показників;мікроконтролер;кліматичні датчики;wi-fi
Дата публікації:	2021
Короткий огляд (реферат):	Метою роботи є розробка та дослідження багатофункціональної автономної системи збору метрологічних показників з передачею даних по Wi-Fi.
URI (Уніфікований ідентифікатор ресурсу):	https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/8065
Розташовується у зібраннях:	172 Електронні комунікації та радіотехніка (Радіотехніка та робототехнічні системи)

Файли цього матеріалу:

Файл	Опис	Розмір	Формат
М_172_Санжарівський_Воробкало.pdf Restricted Access		2.6 MB	Adobe PDF	Переглянути/Відкрити Запит копії

Показати повний опис матеріалу Перегляд статистики

Усі матеріали в архіві електронних ресурсів захищено авторським правом, усі права збережено.

Extracted text

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
ФАКУЛЬТЕТ ЕЛЕКТРОННИХ ТЕХНОЛОГІЙ І РОБОТОТЕХНІКИ
КАФЕДРА РОБОТОТЕХНІЧНИХ І ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙНИХ СИСТЕМ
ТА КІБЕРБЕЗПЕКИ

Допущений до захисту
“____” грудня 2021 р.
Завідувач кафедри РТСК
д.т.н., професор
_________ Палагін В.В.

Пояснювальна записка
до кваліфікаційної роботи
магіста
(освітній ступінь)

на тему: Розробка автономної системи збору
метрологічних показників

Виконав: студент 2 курсу, групи РТ-005
спеціальності
172 «Телекомунікації та радіотехніка»
(шифр і назва напряму підготовки, спеціальності)
(освітня програма – «Радіотехніка та
робототехнічні системи»)
Санжарівський Д.А.
(прізвище та ініціали)
Керівник Воробкало Т.В.
(прізвище та ініціали)
Рецензент Ключка К.М.
(прізвище та ініціали)

Черкаси – 2021 року
Форма № Н-9.01
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Факультет електронних технологій і робототехніки
Кафедра Робототехнічних і телекомунікаційних систем та кібербезпеки
Освітній рівень магістр
Спеціальність 172 – Телекомунікації та радіотехніка
Освітня програма Радіотехніка та робототехнічні системи

ЗАТВЕРДЖУЮ:
Завідувач кафедри Палагін В.В.
« » 2021 р.

ЗАВДАННЯ
НА ДИПЛОМНУ РОБОТУ СТУДЕНТУ
Санжарівському Дмитру Анатолійовичу
(прізвище, ім’я, по батькові)
1. Тема проекту (роботи) Розробка автономної системи збору метрологічних
показників

Керівник проекту (роботи) Воробкало Тетяна Василівна, к.т.н., доцент
(прізвище, ім’я, по батькові, науковий ступінь, вчене звання)
затверджені наказом по університету від « 02 » вересня 2020 р. № 244/01
2. Термін здачі студентом закінченої роботи 15.12.2021
3. Вихідні дані до проекту (роботи) Параметри, що підлягають вимірюванню –
температуру; вологість; тиск; швидкість вітру; напрямок вітру; наявність опадів;
ультрафіолетове випромінення; фонове освітлення. Передача даних по Wi-Fi

4. Зміст розрахунково-пояснювальної записки (перелік питань, що їх належить розробити)
1. Аналіз існуючих рішень та прототипів метеостанції.
2. Засоби і інструменти реалізації проекту.
3. Розробка схеми електричної принципової.
4. Розробка стартап проекту.
5. Перелік графічного матеріалу (з точним зазначенням обов’язкових креслень)
1. Вступ та мета кваліфікаційної магістерської роботи
2. Існуючі рішення та їх порівняння
3. Структурна схема метеостанції
4. Перелік елементів
5. Схема електрична принципова

6. Консультанти розділів проекту (роботи)
Прізвище, ініціали та посада Підпис, дата
Розділ
консультанта завдання видав завдання прийняв

7. Дата видачі завдання 01.09.2021

КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН
№ Назва етапів дипломного Строк виконання етапів
Примітка
з/п проекту (роботи) проекту (роботи)

1. П ошук та огляд літератури 15.09.2021
А наліз існуючих рішень та прототипів 05.10.2021
2.
метеостанції.
3. Ро зробка структурної схеми 27.10.2021
4. Ро зробка схеми електричної 17.11.2021

принципової. Підбір елементної бази.
5. О формлення пояснювальної записки 08.12.2021
6. О формлення плакатів 14.12.2021

Студент-дипломник Санжарівський Д.А.

(підпис)

Керівник проекту Воробкало Т.В.

(підпис)

ЗМІСТ
сторінка
ВСТУП ………………………………………………………………………………5
1. АНАЛІЗ ІСНУЮЧИХ РІШЕНЬ ТА ПРОТОТИПІВ
МЕТЕОСТАНЦІЇ ……...…………….......................................................................6
2. ЗАСОБИ І ІНСТРУМЕНТИ РЕАЛІЗАЦІЇ ПРОЕКТУ……………………….15
3. РОЗРОБКА СХЕМИ ЕЛЕКТРИЧНОЇ ПРИНЦИПОВОЇ……………….........29
4. РОЗРОБКА СТАРТАП ПРОЕКТУ……………………………………………50
ВИСНОВКИ ............................................................................................................62
СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ.........................................................63
РТ005.021.112.248 ПЗ
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
Розроб. Санжерівський Д А. Розробка автономної Літ. Арк. Акрушів
Перевір. Воробкало Т.В. системи збору 3 64
метрологічних показників
Н. Контр. Воробкало Т.В ЧДТУ
Затверд. Палагін В.В.

ВСТУП

Метеостанції знаходять досить широке застосування у різних сферах
життєдіяльності, де необхідний регулярний моніторинг температури,
вологості та атмосферного тиску. У сучасному світі з високим рівнем
розвитку технологій можна отримувати інформацію про погоду різними
способами. Прогноз погоди передають по телебаченню і радіо, аналогічну
інформацію вам пропонують різні сайти у мережі Інтернет або розсилки по
електронній пошті.
Метеостанцію, яка розробляється в даному проекті, буде
розміщуватись у віддаленому місці (на вулиці, заміському будинку, тощо).
Для постійної працездатності метеостанції використовуємо акумулятор,
таким чином, буде запропонована сонячна схема зарядки, щоб метеостанція
вільно отримувала від сонця енергію для зарядки акумулятора. Метеостанція
буде створена на мікроконтролері ESP32 – це серія мікроконтролерів, що
мають інтегровані контролери Bluetooth і Wi-fi. Тому така платформа краще
підходить для проектів з віддаленим розміщенням і управлінням.
Метеостанція буде вимірювати декілька показників, такі як:
- температуру;
- вологість;
- тиск;
- швидкість вітру;
- напрямок вітру;
- наявність опадів;
- ультрафіолетове випромінення;
- фонове освітлення;
Розроблена спеціальна друкована плата для цього проекту. Вона
розроблена таким чином, що ви можете зручно інтегрувати різні комбінації
датчиків відповідно до ваших реальних потреб у застосуванні.
Лист
РТ005.021.112.248 ПЗ
4
Изм. Лист № докум. Подпись Дата

Візуалізація даних буде представлена у вигляді двох способів, через
готову програму на телефон користувача або на сайті ThingSpeak.
Метою цього проекту є створення автономної метеостанції.
Відповідно до зазначеної мети проекту поставлені такі завдання:
1. Вивчення інформації на тему проекту.
2. Вибір компонентів для створення метеостанції.
3. Проектування метеостанції з урахуванням Arduino.
4. Повний збір метеостанції.
Об'єкт дослідження: довкілля.
Предмет дослідження: метеодані довкілля.
Методи дослідження: огляд та аналіз літератури, інтернет ресурсів.
Теоретична значущість моєї проектної роботи полягає в тому, що
людина потребує достовірних відомостей про навколишнє середовище.
Практична значущість моєї проектної роботи полягає в тому, що
потрібна робота для зняття даних приладів та оцінки реальних погодних умов
для різних потреб.

Лист
РТ005.021.112.248 ПЗ
5
Изм. Лист № докум. Подпись Дата

РОЗДІЛ 1
АНАЛІЗ ІСНУЮЧИХ РІШЕНЬ ТА ПРОТОТИПІВ МЕТЕОСТАНЦІЇ
1.1 Призначення та галузі застосування розробки

На сьогоднішній день на ринку існує величезна кількість різноманітних
електронних виробів які збирають метеорологічні показники, тому, що важко
уявити сферу діяльності людини, що б не потребувала відомостей погодних
умов, наприклад зліт та посадка літаків, річковий транспорт, будівельних
організацій, виконання навантажувальних робіт на кранах, в військовій
діяльності і т.п. Всі ці сфери потребують інформацію про зовнішнє
середовище, яку можна отримати за допомогою метеостанції. Все це
говорить про актуальність даної роботи. Такий прилад можна зараз вільно
купити в магазинах, і всі вони працюють за одним і тим же принципом,
тільки відрізняються кількістю функцій і дизайном. Але у всіх у них є один
великий недолік, це високе споживання електроенергії, та мало
функціональність і на цю проблему було поставлено основний упор при
розробці.
Розрізняють аналогові і цифрові метеорологічні станції. Аналогова
метеостанція - це механічна погодна станція, яка вимірює три мете
показника: температуру повітря, атмосферний тиск і вологість повітря.
Настінна аналогова метеостанція дозволить передбачити зміну погоди і
випадання опадів на підставі зміни тиску. Цифрова метеостанція - це
портативний прилад, який обладнаний електронним дисплеєм; на екрані
відображається температура за вікном і в приміщенні. Крім того, пристрій
показує рівень вологості і атмосферного тиску
Підсумовуючи вище описану інформацію, можна зробити висновок, що
розробка має великий потенціал та універсальність, знаходить застосування в
різних галузях, значною перевагою є доступність, можливість інтегрування
даної метеостанції під різні потреби.
Лист
РТ005.021.112.248 ПЗ
6
Изм. Лист № докум. Подпись Дата

1.2 Огляд існуючих метеостанцій

Сучасні метеостанції діляться на дві основні категорії:
- портавивні;
- стаціонарні (професійні).
Портативні пристрої зазвичай використовую корпус всередині якого
розміщуються датчики, але точність вимірів в таких пристроях невисока [1]

Рисунок 1.1 Переносна метеостанція Clatronic WSU 7023

Стаціонарні метеостанції мають більш габаритний розмір, але також
мають більш вдосконалене програмне забезпечення, все це збільшує точність
вимірювання [2]

Лист
РТ005.021.112.248 ПЗ
7
Изм. Лист № докум. Подпись Дата

Рисунок 1.2 – Професійна метеостанції Vantage Pro2 Plus

Для аналізу розглянемо декілька професійних метеостанцій.
1. Метеостанція «Bresser WIFI» є найбільш доскональним продуктом
європейської компанії, що працює на ринку з 1952 року. Система полягає у
бездротовості, тобто всі дані, що збирають давачі, надходять у режимі
реального часу на дисплей встановленого у приміщенні блоку керування та
на ваш смартфон по зачищеному каналу.
Давачі, що йдуть в комплекті з метеостанцією представлені на рисунку
1.3 та мають такі параметри:
швидкість вітру 0…159 км/год.
зовнішня температура -40…60 ℃
вологість 16…98% відносної вологості
тиск 300…1100 гПа
напрямок вітру 0…359 градусів

Лист
РТ005.021.112.248 ПЗ
8
Изм. Лист № докум. Подпись Дата

Рисунок 1.3 Метеостанція Bresser WIFI

Основним недоліком цієї метеостанції можна назвати – неможливість
встановлення додаткових давачів у разі розширення функціоналу системи.
Ціна за систему починається від 120 $ [3]

2. Професійна метеостанція «MISOL WS-2310CA» - автономна
метеостанція з безпровідною передачею даних з сенсорів (до 100 метрів) для
моніторингу погодних характеристик: швидкість вітру, напрямок вітру,
кількість опадів, температура (в приміщенні та на назовні), вологість (в
приміщенні та на назовні), тиск, УФ випромінювання, кількість сонячного
випромінювання, індекс тепла. Автономність станції забезпечує живлення
датчиків від сонячної батареї, та від акумулятору.

Лист
РТ005.021.112.248 ПЗ
9
Изм. Лист № докум. Подпись Дата

Давачі, що йдуть в комплекті з метеостанцією представлені на рисунку 1.4
та мають такі параметри:
швидкість вітру 0…50 м/с (0 ~ 100 миль/год)
зовнішня температура -40…60 ℃
вологість 10…99 %
тиск 300 ~ 1100 гПа
напрямок вітру від 0 до 359 градусів
вимірювання освітленості 0…200 000 люкс
ультрафіолетового випромінювання 0…15

Рисунок 1.4 MISOL WS-2310CA

Основним недоліком цієї метеостанції можна назвати – неможливість
підключення до ПК. Ціна за систему починається від 270 $ [4]

Лист
РТ005.021.112.248 ПЗ
10
Изм. Лист № докум. Подпись Дата

3. Професійна метеостанція WH2900 WIFI.
Комплект складається з базової станції з великим кольоровим екраном
і додаткового блоку живлення, зовнішнього комбінованого блоку і комплекту
кріплень. Зовнішній блок має високу вологозахист. Дані про погоду постійно
надходять на базову станцію по радіосигналу.
Зовнішній бездротової блок працює від двох акумуляторів і
заряджається від великої сонячної панелі. Така система живлення забезпечує
автономність. Базова станція працює від батарейки або блоку живлення 6v.
швидкість вітру 1…68 м/с
зовнішня температура -35…60 ℃
вологість 0…99 %
тиск 700 ~ 1100 гПа
напрямок вітру від 0 до 359 градусів
вимірювання освітленості 0…200 000 люкс
Індекс тепла в діапазоні +14… 52℃
Температура грунту -10…60 ℃
Вологість грунту 0…100%

Рисунок 1.5 Професійна метеостанція WH2900 WIFI.

Лист
РТ005.021.112.248 ПЗ
11
Изм. Лист № докум. Подпись Дата

Основним недоліком цієї метеостанції можна назвати ціну. Така система
коштує від 360 $ [5]
Порівнявши характеристики метеостанцій з дипломним проектом:
Метрологічні станції
Особливості Дипломний Bresser MISOL WH2900
метеостанції проект WIFI WS2310CA WIFI

Датчик + + + +
температури
Датчик + + + +
вологості
Вимірювання + + + +
швидкості вітру
Вимірювання + + + +
напрямку руху
Вимірювання + + + +
наявності опадів
Легкість + + + +
встановлення
Дача сонячного + + + -
випромінення
Давач УФ- + - + +
випромінення
Частота + - + -
оновлення
інформації
Ціна 80$ 120$ 270$ 360$

Лист
РТ005.021.112.248 ПЗ
12
Изм. Лист № докум. Подпись Дата

Висновок: є багато різних метеостанцій в яких є недоліки. В
розробленому дипломному проекті буде створена недорога метеостанція, яка
буде виконувати базові функції не гірше аналогів. Особливістю даної
метеостанції буде система живлення, яка зроблена на системі заряду
акумулятора через сонячну батарею завдяки контролеру заряду.

1.3 Технічні характеристики
Система збору метрологічної інформації побудована на базі датчиків і
мікроконтролера. Розглянемо технічні характеристики метеостанції.
Напруга 4.2 В
Діапазон температури -40…+85 ° C
Діапазон вологості 0…100% 0…100%
Точність вимірювання вологості 3%
Межі вимірювання тиску 300…1100 гПа
Передача даних По WI-Fi
Діапазон виміру освітленості 0-65535 лк
Точність вимірювання освітленості 1 лк
Вимір швидкість вітру 2,4 км / год
Вимір напрямок вітру від 0 до 359 градусів
Ультрафіолетового випромінювання 0…15 нм.

Лист
РТ005.021.112.248 ПЗ
13
Изм. Лист № докум. Подпись Дата

Основним елементом є мікроконтролер ESP32, який керує збором
інформації. Отримані параметри запам’ятовуються та потім передаються по
wi-fi на телефон чи комп’ютер .
Для керування передачею використовуємо модуль wi-fi, який
вистроєний в мікроконтролері.

Лист
РТ005.021.112.248 ПЗ
14
Изм. Лист № докум. Подпись Дата

РОЗДІЛ 2
ЗАСОБИ І ІНСТРУМЕНТИ РЕАЛІЗАЦІЇ ПРОЕКТУ
2.1 Розробка структурної схеми

Початковим етапом проектування виробів електронної техніки є
розробка структурної схеми. Структурна схема визначає основні
функціональні частини виробу, їх призначення і взаємозв'язок. Окремі вузли
або частини пристрою позначаються прямокутниками, а зв'язки між ними
показуються лініями, стрілки на яких вказують напрям проходження
сигналів. Щоб «дерева» не загороджували «лісу» на першому етапі розробки
і не доводилося відволікатися на дрібниці (наприклад скільки і яких
резисторів, конденсаторів і транзисторів поставити), обдумувати ідею, (та й
розповідати про неї) краще на рівні прямокутників. У такому вигляді
простіше уявити взаємодію між функціональними вузлами: величину і форму
сигналів, черговість їх надходження і т. п. І лише потім, зібравши окремі
вузли між собою і пов'язавши сигнали, можна створювати принципові схеми.
Структурна схема зображена на рисунку 2.1
Лист
РТ005.021.112.248 ПЗ
15
Изм. Лист № докум. Подпись Дата

Рисунок 2.1 Структурна схема метеостанції

Зі структурної схеми можемо побачити, що основним елементом
метеостанції є мікроконтролер який має інтегрований контролер Wi-fi, цей
модуль може бути запрограмований на передачу інформації, яка буде
зчитуватись з датчиків. Живитись схема буде за рахунок акумулятора. Для
безперервної роботи пристрою буде використана сонячна панель.

Лист
РТ005.021.112.248 ПЗ
16
Изм. Лист № докум. Подпись Дата

2.2 Обгрунтування модулів для метеостанції
Використовуємо компоненти:
- Мікроконтролер ESP32
- Контролер заряду TP4056
- Барометр BME280
- Датчик для вимірю зовнішньої температури - DS18B20
- Датчик ультрафіолетового випромінення - GY1145
- Датчик освітленості - BH1750
- Комплект датчиків для виміру погодних умов
- Сонячна панель – 5 В ( 110 x 69 мм )
- Акумулятор 18650

Першою частиною метеостанції є плата розробника ESP32 DevKit v1 на
основі Wi-Fi / Bluetooth мікроконтролера ESP32-WROOM-32. Він має
вбудований стабілізатор CP2102 USB для TTL, щоб забезпечити нормальний
послідовний зв'язок. Є підтримка автоматичного завантаження, немає
необхідності вручну перемикати режим завантаження і запуску. Має низьке
енергоспоживання. Є Підтримка системи Windows (середа емуляції cygwin і
msys32) і розробка системи Linux. Підтримка ESP32-Arduino
Лист
РТ005.021.112.248 ПЗ
17
Изм. Лист № докум. Подпись Дата

Рисунок 2.2 Мікроконтролер ESP32 [6]

Таблиця 2.1 Технічні характеристики ESP32
Флеш пам `ять 4 МБ
Безпровідний зв'язок Wi-Fi 802.11b/g/n до 150 Мб/c,
Bluetooth 4.2 BR/EDR/BLE
Живлення через microUSB.
Максимальний струм споживання
260 мА, в режимі сну - 10 мА
Частота 160 або 240 МГц
Процесор Дво- або одноядерний 32-розрядний
процесор Tensilica Xtensa LX6

Лист
РТ005.021.112.248 ПЗ
18
Изм. Лист № докум. Подпись Дата

Другою частиною метеостанції є контролер заряду TP4056.
Акумулятор підключається до контактів B+ та B- а навантаження
подключаться до контактів OUT+ та OUT-

Рисунок 2.3 Зовнішній вигляд контролер заряду TP4056 [7]

Таблиця 2.2 Технічні характеристики TP4056
Струм заряду 1А (з можливостями регулювання
Похибка 1.5%
Вхідна напруга DC 4.5-5.5 В
Напруга повного зарядку 4.2 В

Робоча температура -10…85°C

Лист
РТ005.021.112.248 ПЗ
19
Изм. Лист № докум. Подпись Дата

Крім контролера зарядки TP4056 на платі є ще 2 чіпа : DW01 (схема
захисту) + ML8205A (здвоєний ключ MOSFET). Ці два чіпа додають нам в
схему:
- Вбудований захист від короткого замикання по виходу ( обмеження на
3А);
- Вбудований захист від глибокого зарядку акумулятора (+2.4 В);

Рисунок 2.4 Принцип підключення джерела живлення
Четвертою частиною метеостанції є барометр BME280, який може
вимірювати тиск, температуру і вологість. Барометр BME280 має три
режима роботи, перший – (sleep) режим сну, наступна (Forced) команда для
процесу вимірювання та зчитування значень. І останьой командой є (Normal)
це коли датчик працює циклічно, наприклад після вимірю значень датчик
входить в режим сну і так циклічно.
Лист
РТ005.021.112.248 ПЗ
20
Изм. Лист № докум. Подпись Дата

Рисунок 2.5 Барометр BME280 [8]

Таблиця 2.3 Технічні характеристики BME280
Інтерфейс підключення I2C I2C
Робочий діапазон температури От -40 до 85 °C
Точність вимірювання температури От 0.5 до 1 °C
Робочий діапазон вологості От 0 до 100%
Точність вимірювання вологості 3%
Робочий діапазон тиску От 300 до 1100 гПа
Точність вимірювання тиску 1гПа
Напруга живлення От 1.8 до 5 В

Лист
РТ005.021.112.248 ПЗ
21
Изм. Лист № докум. Подпись Дата

П’ятою частиною є датчик для водонепроникний датчик вимірю
зовнішньої температури - DS18B20.

Рисунок 2.6 Датчик температури DS18B20

Шостою частиною є датчик ультрафіолетового випромінення GY1145-
це цифровий датчик, який працює над I2C, тому будь-який мікроконтролер
може використовувати його. Новий датчик з SiLabs з каліброваним УФ-
чутливим елементом, який може обчислювати УФ-індекс.

Лист
РТ005.021.112.248 ПЗ
22
Изм. Лист № докум. Подпись Дата

Рисунок 2.7 Датчик УФ GY1145 [9]

Таблиця 2.4 Технічні характеристики GY1145
Довжина віміру ультрафіолету 0…15 нм
Наруга живлення 3.3 В

Сьомим елементом є датчик освітленості BH1750. Модуль призначений
для вимірювання фонового освітлення. Пристрій має високу чутливість і
розповсюджений інтерфейс I2C. Спектр чутливості датчика збігається з
кривою чутливості ока людини.
Лист
РТ005.021.112.248 ПЗ
23
Изм. Лист № докум. Подпись Дата

Рисунок 2.8 датчик освітленості BH1750 [10]

Таблиця 2.5 Технічні характеристики BH1750
Чіп BH1750FVI
Напруга 3-5 В
Диапазон данных 0-65535 лк.
Точность измерения 1 люкс.
Интерфейс I2C

Лист
РТ005.021.112.248 ПЗ
24
Изм. Лист № докум. Подпись Дата

Восьмою частиною метеостанції є комплект датчиків для вимірю
погодних умов. Комплект включає в себе наступні частини:

Рисунок 2.9 Датчик дощу

Рисунок 2.10 Датчик напрямку вітру

Лист
РТ005.021.112.248 ПЗ
25
Изм. Лист № докум. Подпись Дата

Рисунок 2.11 Датчик швидкості вітру

Дев’ятой частиной метеостанції є сонячна панель. З технічного
завдання домашньої метеостанції робиться висновок, що середнє споживання
струму складає 9,3 мА. Необхідний струм для роботи пристрою протягом
всього дня = 9,3 мА х 24 години = 223,2 мАг. Кількість сонячного
випромінювання залежить від того, в якій частині земної кулі ви перебуваєте.
Отже, ціль – отримати 223.2 мАч за 1 годину. Для зарядки літій-іонної
батареї 3.7 В, досить сонячної панелі з напругою от 5 до 6 В. Необхідна
номінальна потужність сонячної панелі = 223.2 мА при напрузі от 5 до 6 В.
Номінальна потужність сонячної батареї = 223.2 мА х 5 В = 1.1 Вт. Отже
потрібна сонячна батарея 1Вт / 5 В… 6 В. А розмір панелі 99 x 69 мм.

Лист
РТ005.021.112.248 ПЗ
26
Изм. Лист № докум. Подпись Дата

Рисунок 2.12 Зовнішній вигляд сонячної панелі

Таблиця 2.6 Технічні характеристики сонячної панелі.
Потужність 1 Вт
Напруга 5 … 6 В
Розмір 99 х 69

Лист
РТ005.021.112.248 ПЗ
27
Изм. Лист № докум. Подпись Дата

Десятою частиною пристрою є акумулятор. Метеостанція працює на
18650 Li-Ion акумуляторі. Зовнішній вигляд зображений на рисунку 2.13

Рисунок 2.13 Акумулятор NCR18650B [11]

Таблиця 2.7 Технічні характеристики акумулятора NCR18650B
Ємність 3400 mAh
Мінімальна напруга 2.5 В
Номінальна напруга 3.6 В
Максимальна напруга 4.2 В
Максимальний струм розряду 8 А

Лист
РТ005.021.112.248 ПЗ
28
Изм. Лист № докум. Подпись Дата

РОЗДІЛ 3
3.1 Розробка схеми електричної принципової
Схема працює наступним чином. При ввімкненні приладу відбувається
запуск основної програми. Як описано в технічному завдані, мікроконтролер
буде працювати в режимі сон / вимірювання. Програмуватись ESP32 буде
так, щоб пристрій зчитував датчики через кожні 9 хвилин 30 секунд на
протязі 30 секунд. Спочатку міроконтролер виконує запит датчика
температури. Після датчика температури виконується запит датчика
вологості повітря. Наступним слідує датчик тиску і так далі. Програма
виконує аналогічну операцію запиту через запрограмований період часу.
Коли інформація з датчиків була отримана і передана в мікроконтролер,
останній виконує обробку й передає дані на екран пристрою відображення
інформації.

Лист
РТ005.021.112.248 ПЗ
29
Изм. Лист № докум. Подпись Дата

Лист
РТ005.021.112.248 ПЗ
30
Изм. Лист № докум. Подпись Дата

Рисунок 2.14. Електрична принципова схема метеостанції

3.2 Вибір та обґрунтування методу виготовлення друкованої плати
Для між контактних з'єднань в конструкціях РЕА на першому
ієрархічному рівні застосовується в основному друкований монтаж (за
допомогою друкованих плат). Використання друкованих плат створює
передумови для механізації і автоматизації процесів зборки РЕА, підвищує її
надійність, забезпечує повторюваність параметрів монтажу (ємність,
індуктивність) від зразка до зразка.
Види друкованих плат:
1. За кількістю шарів провідного матеріалу:
- односторонні,
- двосторонні,
- багатошарові (БДП).
2. За гнучкістю:
- жорсткі,
- гнучкі.
3. За технологією монтажу:
- для монтажу в отвори,
- для поверхневого монтажу.
Плата для данного проекту виготовляється з фольгованого
склотекстоліту марки СФ-1-35-1,5.
В процесі збірки приладу виконується встановлення плати в корпус та
кріплення роз’ємів.
Монтажна операція закладається в розпаюванні проводів по
контактних площадках плати та виводах елементів, які встановлюють поза
платою.
Після збірки та монтажу проводять візуальний огляд якості проведених
операцій.
Для збірки та монтажу застосовують:
- ручний паяльник;
- утконоси;
Лист
РТ005.021.112.248 ПЗ
31
Изм. Лист № докум. Подпись Дата

- пінцет;
- тепловідводи.

Рисунок 2.15 Друкована плата метеостанції

3.9 Створення корпусу для метеостанції

Корпус був з модульований в програмі Autodesk Fusion 360.
Вона може вмістити наступні компоненти:
1. Друкована плата 20x20 cм.
2. Батарейка АА
3. Сонячна панель 99 x 69 мм х 3 мм
Лист
РТ005.021.112.248 ПЗ
32
Изм. Лист № докум. Подпись Дата

Рисунок 2.16 Збір зовнішньої частини метеостанції
Лист
РТ005.021.112.248 ПЗ
33
Изм. Лист № докум. Подпись Дата

Рисунок 2.17 Збір внутрішньої частини метеостанції

Лист
РТ005.021.112.248 ПЗ
34
Изм. Лист № докум. Подпись Дата

РОЗДІЛ 3
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ ТА
ВДОСКОНАЛЕННЯ КОНСТРУКЦІЇ МЕТЕОСТАНЦІЇ
3.1 Дослідження розрахунків датчику вітру

Флюгер - це прилад для визначення напрямку і швидкості вітру. Він
має вісім герконових вимикачів, кожен з яких підключений до іншого
резистора. Під час обертання лопатки магніт закриває герконові вимикачі і
може закривати дві одночасно через їх близькість один до одного,
дозволяючи вказати до 16 різних положень.
Зовнішній резистор може бути використаний для формування дільника
напруги, що виробляє вихідну напругу, яку можна виміряти за допомогою
аналого -цифрового перетворювача, на мікроконтролері це дозволяє
визначити напрямок вказівника вітрового лопаті.
Для вимірювання вихідної напруги використовується зовнішній
резистор 10кОм для формування дільника напруги з резистором лопаті вітру
(Rvane). Резистор 10кОм підключений до 3.3V, як показано на рисунку 3.1.
Потім я підключаю середину дільника до аналогового цифрового
перетворювача ESP32 (GPIO 35), вимірюю напругу і, звертаючись до таблиці
3.1, перетворюю на напрямок вітру.
Коли вказівник вітрового лопаті потрапляє між двома вимикачами,
значення опору вважається еквівалентним опором між двома сусідніми
опорами. У цій ситуації магніт лопаті активує два вимикачі одночасно, в
результаті чого вони з'єднані паралельно.
Лист
РТ005.021.112.248 ПЗ
35
Изм. Лист № докум. Подпись Дата

Рисунок 3.1 Датчик напрямку вітру

Коли вказівник вітрового лопаті потрапляє між перемикачами S1 і S2,
еквівалентний опір визначається за такою формулою:
Rvane = R1x R2 / (R1 +R2) = 33 x 8,2 / (33 +8,2) = 6,57 К

Таблиця 3.1 Залежність кута напрямку вітру від опору
Кут Rvane (Ом)

0 33,000
22,5 6570
45 8200
67,5 0891
90 1000
112,5 0688
Лист
РТ005.021.112.248 ПЗ
36
Изм. Лист № докум. Подпись Дата

135 2200
157,5 1410
180 3900
202,5 3140
225 16000
247,5 14120
270 120000
292,5 42120
315 64900
337,5 21880

Щоб розрахувати вихідну напругу використовуємо формулу:
 Rvane 
Uвих =Uвх  
 Rвих + Rvane 
 33000 
Uвих1 = 3.3  = 2.533
10000+33000 
 6570 
Uвих2 = 3.3  =1.31
10000+ 6570 
 8200 
Uвих3 = 3.3  =1.49
10000+8200 
 0891 
Uвих4 = 3.3  = 0.27
10000+ 0891
 1000 
Uвих5 = 3.3  = 0.30
10000+1000 
 0688 
Uвих6 = 3.3  = 0.21
10000+ 0688 
 2200 
Uвих7 = 3.3  = 0.60
10000+ 2200 
 1410 
Uвих8 = 3.3  = 0.41
10000+1410 
 3900 
Uвих9 = 3.3  = 0.93
10000+3900 
Лист
РТ005.021.112.248 ПЗ
37
Изм. Лист № докум. Подпись Дата

 3140 
Uвих10 = 3.3  = 0.79
10000+3140 
 16000 
Uвих11 = 3.3  = 2.03
10000+16000 
 14120 
Uвих12 = 3.3  =1.93
10000+14120 
 120000 
Uвих13 = 3.3  = 3.05
10000+120000 
 42120 
Uвих14 = 3.3  = 2.67
10000+ 42120 
 64900 
Uвих15 = 3.3  = 2.86
10000+ 64900 
 21880 
Uвих16 = 3.3  = 2.26
10000+ 21880 

Таблиця 3.2 Залежність кута напрямку вітру від вихідної напруги
Кут Rvane (Ом) Вихідна напруга (мВ)

0 33,000 2,53
22,5 6570 1,31
45 8200 1,49
67,5 0891 0,27
90 1000 0,30
112,5 0688 0,21
135 2200 0,60
157,5 1410 0,41
180 3900 0,93
202,5 3140 0,79
225 16000 2,03
247,5 14120 1,93
270 120000 3,05
292,5 42120 2,67
Лист
РТ005.021.112.248 ПЗ
38
Изм. Лист № докум. Подпись Дата

315 64900 2,86
337,5 21880 2,26

Отже отримавши різну вихідну напругу ми використовуємо аналогове-
цифрове перетворювання для передачі даних.
Uвих
АЦП = 4095
Uвх
2.53
АЦП1 = 4095 = 3142,67
3.3
1.31
АЦП2 = 4095 =1623,67
3.3
1.49
АЦП3 = 4095 =1845,00
3.3
0.27
АЦП4 = 4095 = 335,01
3.3
0.30
АЦП5 = 4095 = 372,27
3.3
0.21
АЦП6 = 4095 = 263,60
3.3
0.60
АЦП7 = 4095 = 738,44
3.3
0.41
АЦП8 = 4095 = 506,04
3.3
0.93
АЦП9 = 4095 =1148,96
3.3
0.79
АЦП10 = 4095 = 978,56
3.3
2.03
АЦП11 = 4095 = 2520,00
3.3
1.93
АЦП12 = 4095 = 2397,24
3.3
3.05
АЦП13 = 4095 = 3780,00
3.3
2.67
АЦП14 = 4095 = 3309,31
3.3
2.86
АЦП15 = 4095 = 3548,27
3.3
2.26
АЦП15 = 4095 = 2810,50
3.3

Лист
РТ005.021.112.248 ПЗ
Изм. Лист № докум. Подпись Дата 39

Таблиця 3.3 Значения АЦП від напруги
Кут Напрямок Напруга (мВ) Значення АЦП

0 Північ 2,53 3142,67
22,5 Північно-східний 1,31 1623,67
45 Північно-східний 1,49 1845,00
67,5 Північно-східний 0,27 335,01
90 Східний 0,30 372,27
112,5 Південно-східний 0,21 263,60
135 Південно-східний 0,60 738,44
157,5 Південно-східний 0,41 506,04
180 Південний 0,93 1148,96
202,5 Південно-західний 0,79 978,56
225 Південно-західний 2,03 2520,00
247,5 Південно-західний 1,93 2397,24
270 Західний 3,05 3780,00
292,5 Північно західний 2,67 3309,31
315 Північно західний 2,86 3548,27
337,5 Північно західний 2,26 2810,50

3.2 Розрахунок електроспоживання метеостанції

Метеостанція живиться літій-іонним акумулятором 18650, тому
важливо контролювати стан акумулятора. Максимальна вхідна напруга на
платі ESP32 становить близько 3,2 ~ 3,3 В, але повністю заряджена напруга
батареї 18650 становить 4,2 В. Отже, щоб виміряти цю напругу, ми повинні
знизити напругу за допомогою мережі дільника напруги
Дільник напруги складається з 27кОм (R1) і 100кОм (R2).
Лист
РТ005.021.112.248 ПЗ
40
Изм. Лист № докум. Подпись Дата

Рисунок 3.2 Дільник напруги

Формула дільника напруги така:
(Uбатареї R2)
Uвих =
(R1+ R2)
Отже, якщо ми використовуємо R1 = 27кОм і R2 = 100кОм,
Отримуємо:
(4.2 100кОм)
Uвих = = 3.307В
(27кОм +100кОм)
Серце даної метеостанції - це ESP8266, який є енергоємним чіпом.
Коли метеостанція живиться від розетки, як правило ніхто не дбаєте про
енергоспоживання. Але якщо живити проект від батарейок, кожен мА має
значення.

Лист
РТ005.021.112.248 ПЗ
41
Изм. Лист № докум. Подпись Дата

Щоб запустити ESP32 за допомогою акумулятора, доведеться
зменшити загальне споживання енергії. Для цього ми використаємо режим
глибокого сну, який є найбільш енергоефективним варіантом для чіпу ESP.
Це дозволяє перевести ESP32 в режим глибокого сну та економить заряд
акумулятора. Метеостанція може регулярно пробуджувати ESP, щоб
проводити вимірювання та публікувати їх.
ESP32 споживає близько 75 мА в нормальній роботі і досягає близько
150 мА під час передачі даних через WiFi. а в глибокому сні близько 10 мкA.
ESP32 потрібно приблизно 30 секунд для завантаження даних.
Розрахунок часу автономної роботи:
Використовуємо акумулятор: 3400мAч 18650 Li-Ion
Інтервал публікації = 10 хвилин (час увімкнення: 30 секунд та час сну:
9 хвилин 30 секунд)
Загальна кількість показань / година = 60/10 = 6
Споживана потужність на годину (час увімкнення) = 6 x 150 мА *
30/3600 = 7,5 мА
Час сну = 6 x 10мкA * 570/3600 = 0,0095 мA
Загальний час у годинах роботи від акумулятора = 3400 / (7,5 + 0,0095)
= 452,76 год
Загальна кількість днів від батареї = 452,76 / 24 = 18,86 днів

Лист
РТ005.021.112.248 ПЗ
Изм. Лист № докум. Подпись Дата 42

Таблиця 3.4 Розрахунок часу автономної роботи.
Розрахунок терміну служби батареї
Ємність акумулятора 3400 мAч
Інтервал завантаження 10 Хвилин
Кількість вимірювань за годину 6 Разів
Споживання напруги в режимі вимірювання 150 мA
Споживання напруги в режимі сну 20 мA
Час пробудження 30 Секунд
Час глибокого сну 570 Секунд
Загальне споживання пробудження 27000 мAч
Загальне споживання пробудження за годину 68,4 мAч
Загальне споживання глибокого сну 7,5 мA
Загальне споживання глибокого сну за годину 0,019 мA
Загальне споживання 7,519 мA
Термін служби батареї 452,76 Годин
Кількість днів 18,86 Днів

Лист
РТ005.021.112.248 ПЗ
43
Изм. Лист № докум. Подпись Дата

Для того щоб обрати сонячну панель потрібно зробити розрахунки.

Рисунок 3.3 Кількість сонячної інсоляції в м.Черкаси

З попереднього кроку зроблено висновок, що середнє споживання
струму становить 7,5 мА
Необхідна зарядка для роботи пристрою протягом усього дня = 7,5 мА
x 24 години = 180 мАг
Отже, наша мета - генерувати 180 мАг за 1 годину.
Для зарядки літій-іонної батареї на 3,7 В достатньо сонячної панелі
напругою від 5 до 6 В.
Необхідний показник сонячної батареї = 180 мА при напрузі приблизно
від 5 до 6 вольт.
Показник сонячної панелі = 180 мА х 5 В = 0,9 Вт, враховуючи деякі
втрати, я обрав сонячну панель вищого рейтингу. Вибрано сонячну панель: я
використовував сонячну панель напругою 5 В, 250 мА (110 х 69 мм).

Лист
РТ005.021.112.248 ПЗ
44
Изм. Лист № докум. Подпись Дата

3.2 Програмування та створення алгоритму роботи метеостанції

Для відображення інформації може використовуватись два варіанти:
1.ThingSpeak – це сайт для моніторингу температури, вологості і т.д.
Зовнішній вигляд інтерфейсу зображений на рисунку 3.4
2. Blynk — це найпопулярніша платформа для підключення будь-якого
обладнання через WI-FI, програма має готові шаблони для керування
вимірювальними параметрами та масштабного керування. За допомогою
бібліотеки Blynk ви можете підключити до Blynk понад 400 моделей
обладнання, включаючи ESP8266, ESP32, NodeMCU та Arduino. Дана
платформа не потребує наявності серверу або хмарного рішення адже вона
виконує всі операції у власному хмарному рішенні. Це значно спрощує
налаштування платформи.
Blynk підійде для будь-якого проекту: від зчитування даних з вашої
особистої метеостанції, до управління роботами і автоматизації будинку.
Blynk дозволяє створити зручний пульт управління для широкого спектра
мікрокомп'ютерів і мікроконтролерів менше ніж за 5 хвилин. Лише потрібно
додати доступні модулі (віджети), такі як: перемикачі, слайдери, графіки,
дисплеї та інші. І використати Blynk код на мікроконтролері.
Лист
РТ005.021.112.248 ПЗ
45
Изм. Лист № докум. Подпись Дата

Рисунок 3.4 Зовнішній вигляд інтерфейсу зображений ThingSpeak

Розташування метеостанції є найважливішою частиною установки.
Якщо метеостанція розташована під деревом або під навісом, дані про
кількість опадів, виміряні станцією, будуть невірними. Якщо ви поставите
свою метеостанцію в провулку, ви цілком можете отримати ефект
аеродинамічної труби на анемометрі, що призведе до помилкових даних про
вітер. Якщо ви хочете вимірювати сонячне світло, ви не можете
розташовувати датчик у тіні. Тому переконайтеся, що навколо та над
метеостанцією є достатній простір.

Лист
РТ005.021.112.248 ПЗ
46
Изм. Лист № докум. Подпись Дата

Рисунок 3.5 Приклад інтерфейсу програми

Щоб підключити програму Blynk і ваше обладнання, вам потрібен код
автентифікації.
1. Створіть новий обліковий запис у додатку Blynk.
2. Відскакувати QR код в меню приведений в додатку.
3. Після цього у вас буде створений проект, на вашу пошту прийде код
(набір цифр для ідентифікації аккаунту) і пароль вашого маршрутизатора
який потрібно завантажити в корінь коду Arduino.
Для сайту ThingSpeak, ця операція аналогічна де замість ХХХХ буде
код ідентифікації.
Лист
РТ005.021.112.248 ПЗ
47
Изм. Лист № докум. Подпись Дата

Рисунок 3.6 Ідентифікація аккаунту користувача

Щоб використовувати пристрій з бібліотекою Arduino, необхідно
встановити IDE Arduino з підтримкою плат ESP8266. Перед завантаженням
коду необхідно встановити наступні бібліотеки: ESP8266, BMP280, Blynk.
Настройки повинні бути такі: -
- PU Frequency: 80MHz 160MHz
- Flash Size: 4M (3M SPIFFS)
- 3M File system size 4M (1M SPIFFS)
- 1M File system size - Upload Speed: 921600 bps
Лист
РТ005.021.112.248 ПЗ
48
Изм. Лист № докум. Подпись Дата

Рисунок 3.7 Алгоритм роботи програми

Лист
РТ005.021.112.248 ПЗ
49
Изм. Лист № докум. Подпись Дата

РОЗДІЛ 4
РОЗРОБКА СТАРТАП ПРОЕКТУ

Розробка інноваційних продуктів є актуальною як у всьому світі, так і в
Україні. Кількість інноваційних ідей зростає завдяки інструментам
комунікацій, які спростили систему пошуку ресурсів, технологій, інвесторів,
споживачів та виробників. Ринок стартапів розвивається і
поширюється. Проте успішними стають лише 10-20 % розроблених і
запропонованих стартап-проектів. Важливо не тільки розробити
інноваційний продукт, а й перетворити ідею проекту у працюючу бізнес-
модель, яка враховує цінність продукту або послуги, сегмент
споживачів, канали збуту, взаємодія з споживачами, монетизація,
визначені ключові види діяльності, ресурси та партнери.
Стартап - це форма малого ризикового підприємства. Щоб називатися
стартапом, за ідеєю повинна стояти молода амбіційна команда, яка для
просування свого проекту готова віддати всі сили і засоби. Ще одним
головним атрибутом запускається проекту є допомога інвесторів. Натхненні
ідеєю стартаперів, як правило, потребують фінансування. Без інвестицій
навіть найкраща ідея не зможе бути реалізована. Стартап проекти повинні
бути затребуваними. Розвиток ідеї і її реалізація повинні цікавити цільову
аудиторію. Жоден інвестор не стане ризикувати фінансами і відмовиться
вкладати гроші в просування. Для того, щоб представляти інтерес для
цільової групи, проекту не обов'язково бути комерційним. Навіть науково-
технічні, дослідні або інформаційні проекти мають право на життя, якщо
представники соціуму зацікавлені в них.
Для розроблення стартапу потрібну зробити декілька кроків.
Узагальнено етапи стартапу мають такий вигляд:
1. Провести маркетинговий аналіз
2. Організувати стартап

Лист
РТ005.021.112.248 ПЗ
50
Изм. Лист № докум. Подпись Дата

3. Оцінити ризики проекту а саме фінансові і економічні ризики
4. Заходи в комерції проекту

Таблиця 4.1 Опис потреби споживача
Потреба, що Цільова аудиторія Фактори, що Вимоги
формує ринок формують споживачів до
товару
поведінку
клієнта

Своєчаснеий Люди Поведінку Якість та
контроль які слідкують за клієнта точність роботи
параметрів своїм здоровям, формують: кінцевого
середовища Держава, 1.мала ціна. продукту, його
будівельні 2.зручність у низька ціна.
організації використанні.
3.мобільність
приладу.

4.1 Опис ідеї
Для визначення принципової можливості ринкового впровадження та
можливих напрямків реалізаціїї проекту проводимо маркетинговий аналіз

Таблиця 4.2 Опис ідеї стартап проекту

Зміст ідеї Напрямки Вигоди для
застосування користувача
Ідея проекту – надання 1. Повсякдений, Точний прогноз
можливості спостерігати за для контролю за рахунок
метео показниками зовнішнього температури, метеостанції.
середовища. тиску, вологості.
Лист
РТ005.021.112.248 ПЗ
51
Изм. Лист № докум. Подпись Дата

2. Промисловий,
для вимірювання
параметрів
повітря

Превагою метеостанції є:
1. Наявність великої кількості датчиків, наприклад датчик температури,
вологості, тиску, швидкості вітру, напрямок вітру, наявність опадів,
ультрафіолетове випромінення, фонове освітлення.
2. Низька ціна.
3. Просте використання.
4. Легкість встановлення.
Таблиця 4.3 Порівняльна характеристика конкурентів
Метрологічні станції
Особливості Дипломний Bresser MISOL WH2900
метеостанції проект WIFI WS2310CA WIFI

Датчик + + + +
температури
Датчик + + + +
вологості
Вимірювання + + + +
швидкості вітру
Вимірювання + + + +
напрямку руху
Вимірювання + + + +
наявності опадів
Легкість + + + +
Лист
РТ005.021.112.248 ПЗ
52
Изм. Лист № докум. Подпись Дата

встановлення
Дача сонячного + + + -
випромінення
Давач УФ- + - + +
випромінення
Частота + - + -
оновлення
інформації
Ціна + + - -

4.2 Аналіз ринкових можливостей запуску стартап-проекту

Таблиця 4.4 Характеристика потенційних клієнтів стартап-проекту
Потреба, що формує Цільова Фактори, що Вимоги
ринок аудиторія формують споживачів до
товару
поведінку
клієнта

Своєчаснеий Люди Поведінку Якість та точність
контроль параметрів які слідкують клієнта роботи кінцевого
середовища за своїм формують: продукту, його
здоровям, 1.мала ціна. низька ціна.
Держава, 2.зручність у
будівельні використанні.
організації 3.мобільність
приладу.

Лист
РТ005.021.112.248 ПЗ
53
Изм. Лист № докум. Подпись Дата

Таблиця 4.5 – Фактори загроз
Фактор Зміст загрози Можлива реакція
компанії

Потрібні Потрібні люди з Рекрутинг персоналу з
кваліфіковані кадри професійними вищих навчальних
навичками закладів
Економічна Зниження рівня Збільшення ціни за
проблема продажу пристрій. Пошук нових
ринків

Конкуренти в цій галузі
Визначаємо загальні аналіз конкуренції на ринку. На данний момент є
прямі і непрямі конкуренти:
Прямі конкуренти – це підприємства, які виробляють аналогічні
товари на ринку.
Непрямі конкуренти – пропонують різні товари одним і тим же
категоріям споживачів.

Лист
РТ005.021.112.248 ПЗ
54
Изм. Лист № докум. Подпись Дата

Таблиця 4.6 Загальний аналіз конкурентів.

Особливості В чому появляється Вплив діяльності
конкурентного дана характеристика підприємства( можливі
середовища
дії компанії, щоб бути
конкурентоспроможною)

1. Тип конкуренції - На ринку домінує Використовувати більш
олігополія невелика кількість передові технології та
компіній зменшення ціни
продукту
2. За рівнем Компанія не Налагоджене
конкурентної боротьби - обмежується однією росповсюдження
національна теріторією. Даний продукту по всьому
товар виробляється в світу. Адаптувати
різних країнах світу рекламу на різні
континенти.
3. За галузевою ознакою Товар виробляється За рахунок однієї галузі
- внутрішньогалузева тільки в одній галузі досліджувати прилади з
покращенням їх якості.
4. За характером Перевагою пристрою Збільшення кількості
конкурентних переваг - є кількість та товару та розширення
нецінова функціонал продукту функціоналу продукту

Після загального аналізу конкуренції проводиться детальний аналіз
умов конкуренції.
Підприємство-конкуренти, які будуть впливати на даний стартап
проект:
1. Компація «MISOL» - спеціалізується на виготовлені метеостанцій.
Найбільш популярним пристроєм компаціє є метеостанція «WS-2310CA».
Лист
РТ005.021.112.248 ПЗ
55
Изм. Лист № докум. Подпись Дата

Перевагою системи представлють у бездротовості, тобто всі дані надходять
на дисплей, який знаходиться в приміщенні (кімната,балкон, т.п) в режимі
реального часу по захищеному каналу. Проте представлений продукт не має
давача УФ- випромінювання, а зв'язок реалізований через радіоканал.
2. «Bresser» - професійний засіб збирання та зберігання метео
інформації із можливістю прогнозуванням погоди приблизно до 2-х днів.
Компанія являється лідером в цій галузі останні 5 років. Спеціалізується
компація на виготовлені метерологічного обладнення.
Можна зробити висновок, що на даний момент на ринку є товари, які
мають певні функції з даного пристрою. Тому можна сказати, що пристрій
можна спробувати представити на ринку.

4.3 Аналіз та обгрунтовання факторів конкурентоспроможності
пристрою

На основі конкурентів і їх особливостей визначаємо перелік факторів
конкурентоспроможності

Таблиця 4.7 Обгрунтування факторів конкурентноспроможності

Фактор Обґрунтування (чинники що роблять
конкурентоспроможності фактор конкурентоспроможності
значущим)
Ціна Низька ціна товару, невеликі витрати на
обслуговування та ремонт пристрою.
Масовість виробництва Вчасні поставки по всій країні та зниження
ціни з ростом продукції
Якість продукції Пристрій має високу надійність,
функціональність, та швидкодію
Безпека Пристрій виготовлений з високоякісних
матеріалів
Лист
РТ005.021.112.248 ПЗ
56
Изм. Лист № докум. Подпись Дата

Зовнішній вигляд Виготовлений пристрій виготовлений з
пластику та зібраний в компактному
естетичному корпусі

Так як всі основні фактори конкурентноспроможності, які виділяють
пристрій серед конкурентів, можна сказати, що пристрій є
конкурентноспроможним.

4.4 SWOT – аналіз стартап-проекту

Після вищевказаного аналізу впровадження проекту проводимо
SWOT-аналіз, тобто, створюємо матрицю сильних та слабких сторін,
загроз та можливостей.

Таблиця 4.8 SWOT – аналіз стартап-проекту
Сильні сторони Слабкі сторони
1. Висока надійність 1. Невідомий бренд на ринку
2. Непогана якість продукту 2. Відсутність інтелектуальної обробки
3. Доступна цінова категорія 3. Малий стартовий капітал
4. Гнучність у використанні
5. Автономність виробу
6. Простота в виготовлені

Можливості Загрози
1. Розробити інтелектуальну 1. Економічна криза
обробку 2. Активізація конкурентів
2. Використати сильний 3. Новий прорив у цій галузі
Лист
РТ005.021.112.248 ПЗ
57
Изм. Лист № докум. Подпись Дата

маркетинг
3. Залучення спонсорів

Таблиця 4.9 Вибір цільових груп потенційних поживачів.
Опис профілю Готовність Орієнтований Інтенсивність Простота
цільової групи споживачів попит в конкуренції в входу в
потенційних сприйняти сегменті сегмент
сегменті
клієнтів продукт

Агрофірми готові високий низька високий
Домогоспода готові високий низька низька
рства
Невеликі готові високий висока високий
підприємства
Одиничні готові середній висока низька
клієнти

4.5 Маркетингова програма стартап-проекту

Кожному стартапу потрібна маркетингова програма, яка буде включати
в себе:
1. Визначення ключових переваг
2. Визначення ціни
3. Формування збуту
4. Концепція маркетингових комунікацій

Лист
РТ005.021.112.248 ПЗ
58
Изм. Лист № докум. Подпись Дата

Таблиця 4.10 Визначення ключових переваг проекту
Потреба Вигода, яку прогнозує Ключові переваги
товар
Низька ціна Невисока Найнижча ціна на
собівартість ринку
Багатофункціональність Розширення Висока
функціоналу функціональність
Автономність Пристрій на сонячній Можливість
батареї використовувати на
відстанці

Таблиця 4.11 визначення рівня ціни на товар
Рівень ціна товари- Рівень цін на Рівень доходів Верхня та
замінники товари-аналоги цільової групи нижня межі
споживачів встановлення
ціни на
товар/послугу
98$ 98$ Від 500$/м 50% - 300$
367$ 367$
240$ 240$

Щоб викликати інтерес у потенційних клієнтів компаніє на початку
шляху виставить низьку ціну.

Лист
РТ005.021.112.248 ПЗ
59
Изм. Лист № докум. Подпись Дата

Таблиця 1.11 визначення рівня ціни на товар
Специфіка Форма збуту Глибина каналу Оптимальна
закупівельної- збуту система збуту
поведінки цільових

клієнтів
Набільший Налагодження Канал першого Через
функціонал за низьку контакту з рівня посередників
ціну клієнтами

Після визначення системи збуту товару необхідно зробити концепцію
маркетингових комунікацій.

Специфіка Канали Ключові Завдання Концепція
поведінки комунікацій, позиції, рекламного рекламного
цільових якими обрані для
повідомленн звернення
клієнтів користують позиціонуванн
ся цільові я я
клієнти
Покупки через B2C Прямі - канал Надання Хороші
інтернет комунікації, повної характеристик
коли інформації и за низької
інформація про ціни
передається переваги звернення
безпосереднь виробу
о від
інформатора

Лист
РТ005.021.112.248 ПЗ
60
Изм. Лист № докум. Подпись Дата

Висновок цього розділу є те, що з точки зору ринку товар є
перспективним через його переваги, а саме низьку ціну, просте
використання, та легкість встановлення. Проект має високу
конкурентноспроможність, але завдяки цьому поріг входження на ринок
досить низький. Використовуючи дану роботу можна з легкістю виробляти
такий пристрій, збільшувати його функціонал та застосовувати нові методи
вдосконалення проекту.

Лист
РТ005.021.112.248 ПЗ
61
Изм. Лист № докум. Подпись Дата

ВИСНОВКИ

В роботі розроблено структуру системи збору метеорологічної
інформації, виконано вибір окремих вузлів, що дозволило розробити
принципову схему метеостанції. Метеостанція виконує збір інформації про
стан основних метеорологічних параметрів: температуру повітря, напрямок
та швидкість вітру, атмосферний тиск, вологість, сонячну радіацію та рівень
опадів. Основним вузлом модуля обробки інформації є сучасний
мікроконтролер ESP32, який виконує первинну обробку параметрів
контролю, керує їх відображенням, зберіганням та передачею на віддалений
пункт керування. Значну увагу в роботі приділено автономності приладу, був
проведений розрахунок роботи акумулятора. Повністю описаний програмний
код, призначення кожної функції та інших тонкощів, з якими можна
зіткнутись. Використовуючи дану роботу можна з легкістю виробляти такий
пристрій, збільшувати його функціонал та застосовувати інші методи
вдосконалення.

Лист
РТ005.021.112.248 ПЗ
62
Изм. Лист № докум. Подпись Дата

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

1. CLATRONIC WSU 7023 — [Електронний ресурс]. Режим доступу:
https://clatronic-shop.com.ua/ru/katalog_tovarov/meteostancii/meteostanciya-
chasy-clatronic-wsu-7023.htm
2. Vantage Pro2 Plus — [Електронний ресурс]. Режим доступу:
http://www.2davis.kiev.ua/scope/private_sector
3. Bresser WIFI Colour 3-in-1— [Електронний ресурс]. Режим доступу:
https://astroscope.com.ua/meteostanciya_bresser_wifi_colour_3-in-
1_wind_sens/142603.htm
4. MISOL WS-2310CA— [Електронний ресурс]. Режим доступу:
https://astroscope.com.ua/meteostanciya_bresser_wifi_colour_3-in-
1_wind_sens/142603.htm
5. WH-2900 — [Електронний ресурс]. Режим доступу:
https://www.umax.pro/?product=%D0%BC%D0%B5%D1%82%D0%B5%D0%B
E%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BD%D1%86%D0%B8%D1%8F-wh-2900
6. ESP32 — [Електронний ресурс]. Режим доступу:
http://developer.alexanderklimov.ru/arduino/esp32/
7. TP4056 — [Електронний ресурс]. Режим доступу:
https://www.robostore.com.ua/elementy-pitaniya/kontrollery-zaryada/zaryadnoe-
ustrojstvo-tp4056-s-kontrolem-zaryada-batarei-1865/
8. BME280 — [Електронний ресурс]. Режим доступу:
https://arduino.ua/prod1930-bme280-5v-i2c-datchik-temperatyri/vlajnostidavleniya
9. GY1145 — [Електронний ресурс]. Режим доступу:
https://www.joom.com/ru/products/5f2a2f8504dd2f01069afe49
10. BH1750 — [Електронний ресурс]. Режим доступу:
https://arduino.ua/prod1116-datchik-osveshhennosti-cifrovoi-bh1750fvi
11. Panasonic NCR18650 — [Електронний ресурс]. Режим доступу:
https://bestbattery.com.ua/li_ion_1850/li_ion_18650/panasonic_ncr_18650b_3400
12. https://vse.ua/info/kak-vybrat-bytovuyu-meteostantsiyu-431/?city=lv
Лист
РТ005.021.112.248 ПЗ
63
Изм. Лист № докум. Подпись Дата

13 https://goo.su/15yn
14 https://aggeek.net/ru-blog/meteostantsiya-varto-chi-ni
15. ГОСТ 2.104-68. ЕСКД. Основные надписи.
16. ГОСТ 2.105-95. ЕСКД. Общие требования к текстовым документам
17. ГОСТ 2.109-73. ЕСКД. Основные требования к чертежам.
18. ГОСТ 2.201-80. ЕСКД. Обозначение изделий и конструкторских
документов.
19. ГОСТ 2.301-68. ЕСКД. Форматы.
20. ГОСТ 2.302-68. ЕСКД. Масштабы
21. ГОСТ 2.316-68. ЕСКД. Правила нанесения на чертежах надписей
технических требований и таблиц
22. ГОСТ 2.701-84. ЕСКД. Схемы. Виды и типы. Общие требования к
выполнению.
23. ГОСТ 2.702-75. ЕСКД. Правила выполнения электрических схем.

Лист
РТ005.021.112.248 ПЗ
64
Изм. Лист № докум. Подпись Дата

Репозиторій ЧДТУ