Αναζήτηση

Πλοήγηση

• Κοινότητες
• Συγγραφείς
• Έτος
• Τίτλοι
• Θέματα

Ο Χώρος μου

• Είσοδος

Ανάπτυξη ηλεκτρονικού συστήματος παρακολούθησης της λειτουργίας βιοαντιδραστήρων ξηρής αναερόβιας χώνευσης

Viskadouraki Evangelia

Πλήρης Εγγραφή

---

Περίληψη

Η παραγωγή ενέργειας από υπολείμματα που παράγονται στις ξηρικές ή ημιξηρικέςπεριοχές της λεκάνης της Μεσογείου, καθώς και από υπολείμματα τροφίμων, είναι ένα σημαντικό πεδίο έρευνας με πολλά υποσχόμενα αποτελέσματα. Ένας κύριος στόχος αυτού του ερευνητικού πεδίου είναι η ανάπτυξη ενός ξηρού αναερόβιουβιοαντιδραστήρα (Solid State Anaerobic Bioreactor), ο οποίος θα είναι σε θέση ναδιαχειρίζεται όλα τα υπολείμματα της μεσογειακής υπαίθρου (γεωργικής,κτηνοτροφικής, αγροτοβιομηχανικής και αστικής προέλευσης) με έναναυτοματοποιημένο και βέλτιστο τρόπο, προκειμένου να παραχθεί ο μέγιστος δυνατός όγκος και η βέλτιστη σύνθεση βιοαερίου. Οι κύριες λειτουργικές παράμετροι ενός τέτοιου βιοαντιδραστήρα πρέπει να παρακολουθούνται στενά και να ελέγχονται ενεργά προκειμένου να είναι ασφαλής η λειτουργία του και να αποδίδει τη μέγιστη παραγωγή βιοαερίου.Η ανάπτυξη ενός ηλεκτρονικού κυκλώματος, βασισμένου στην πλατφόρμα Arduino, για την παρακολούθηση και τον έλεγχο του αναερόβιου βιοαντιδραστήρα στερεάς κατάστασης ήταν το κύριο αντικείμενο της παρούσας μεταπτυχιακής εργασίας. Το σύστημα που αναπτύχθηκε βασίστηκε στον μικροελεγκτή Arduino nano (ATmega328), σε συνδυασμό με διάφορους αισθητήρες κατάλληλους για την παρακολούθηση των διαφόρων παραμέτρων λειτουργίας. Πιο συγκεκριμένα, χρησιμοποιήθηκε το ολοκληρωμένο LM35DZ για τη μέτρηση της θερμοκρασίας του βιοαντιδραστήρα, της θερμοκρασίας του περιβάλλοντος, καθώς και της θερμοκρασίας του νερού θέρμανσης του βιοαντιδραστήρα, με ακρίβεια της τάξης του 0.1 ο C. Για τη μέτρηση της υγρασίας μέσα στο βιοαντιδραστήρα χρησιμοποιήθηκε ο αισθητήρας DHT22 που παρέχει ακρίβεια μέτρησης υγρασίας ±2% και επικοινωνεί ψηφιακά με το Arduino. Για τη μέτρηση της οξύτητας (pH) του υλικού, μέσα στο βιοαντιδραστήρα, χρησιμοποιήθηκε ένα γυάλινο ηλεκτρόδιο μέτρησης pH, η έξοδος του οποίου ενισχύθηκε με κατάλληλο κύκλωμα ώστε να είναι μετρήσιμη από το Arduino. Χρησιμοποιώντας έτοιμα διαλύματα γνωστού pH, πραγματοποιήθηκε βαθμονόμηση όλου του συστήματος μέτρησης της οξύτητας και προγραμματίστηκε το Arduino προκειμένου οι μετρήσεις του να αντιστοιχούν σε πραγματικές τιμές pH.Για την άμεση απεικόνιση των δεδομένων που συλλέγονται από τους αισθητήρες,αρχικά, συνδέθηκε μια μικρή οθόνη τύπου OLED, δίπλα στο βιοαντιδραστήρα, στην οποία παρουσιάζονταν όλες οι πληροφορίες που αφορούν στη λειτουργία του. Στην οθόνη αυτή απεικονίζονταν, επίσης, μηνύματα σφάλματος, ή προειδοποίησης, σε περίπτωση που οι μετρούμενες τιμές ξεπερνούσαν προκαθορισμένα από το χρήστη όρια. Τα δεδομένα καταγράφονταν σε μια κάρτα μνήμης SD, ανά χρονικό διάστημα 30 δευτερολέπτων, ώστε να είναι εφικτή η μελλοντική ανάλυσή τους. Η συνδεσμολογία της κάρτας SD με το Arduino πραγματοποιήθηκε μέσω του πρωτοκόλλου SPI, χρησιμοποιώντας κατάλληλη πλακέτα επέκτασης.Προκειμένου να είναι εφικτός ο έλεγχος του συστήματος από απόσταση, αναπτύχθηκε η δυνατότητα απομακρυσμένης σύνδεσης μέσω Bluetooth και η μετάδοση των δεδομένων σε φορητή συσκευή (κινητό ή tablet), χρησιμοποιώντας κατάλληλη πλακέτα αμφίδρομης επικοινωνίας Bluetooth και την πλατφόρμα Virtuino. Με τον τρόπο αυτό κατέστη δυνατή η παρακολούθηση του συστήματος από απόσταση, ακόμα και έξω από το κτήριο του βιοαντιδραστήρα, ενώ η μεγάλη διάσταση της οθόνης του κινητού ή του tablet προσδίδει τη δυνατότητα καλύτερης παρουσίασης των μετρούμενων ποσοτήτων μέσω γραφικής απεικόνισης σε πραγματικό χρόνο. Για τις ανάγκες της παρούσας εργασίας σχεδιάστηκε στο περιβάλλον Virtuino μια οθόνη γραφικής απεικόνισης ώστε να φαίνονται με ευκρίνεια όλες οι μετρούμενες τιμές των αισθητήρων που αναφέρθηκαν παραπάνω, καθώς και ο χρόνος που έχει παρέλθει από την έναρξη λήψης των μετρήσεων.Αφού δοκιμάστηκαν όλοι οι αισθητήρες και τα επιμέρους εξαρτήματα του συστήματος σε διάτρητη πλακέτα, πραγματοποιήθηκε η κατασκευή της τελικής διάταξης και η σύνδεσή της στο βιοαντιδραστήρα. Στην παρούσα εργασία πραγματοποιήθηκαν δυο ξεχωριστές σειρές πειραμάτων, διάρκειας 6 ημερών και περίπου ενός μηνός, αντίστοιχα. Όπως αποτυπώνεται από τις μετρήσεις, η τιμή της σχετικής υγρασίας μέσα στο βιοαντιδραστήρα ήταν σταθερή και ίση με 100%, γεγονός αναμενόμενο, μιας και το περιεχόμενο βρίσκεται σε υδαρή μορφή. Η θερμοκρασία μέσα στο βιοαντιδραστήρα ήταν σχετικά σταθερή με μικρές διακυμάνσεις της τάξης των 1-2 o C, που οφείλονταν στη διακύμανση της θερμοκρασίας του νερού θέρμανσης. Η θερμοκρασία του νερούθέρμανσης έδειξε να επηρεάζεται ανεπαίσθητα από τη θερμοκρασία τουπεριβάλλοντος χώρου, αλλά διατηρήθηκε σταθερή με μικρές διακυμάνσεις της τάξης των 2 o C. Η τιμή της οξύ

Διαθέσιμα αρχεία

Υπηρεσίες