Директорія layout/ для файлів, що описують користувацький інтерфейс програми.

ЗМІСТ

ВСТУП.. 4

1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧІ ДОСЛІДЖЕННЯ.. 6

2. ОГЛЯД ІСНУЮЧИХ АНАЛОГІВ.. 8

2.1. Різновиди приладів з ІЧ. 8

2.2. Додаткові пристрої для керування. 14

3. ДОСЛІДЖЕННЯ ТА АНАЛІЗ ТЕХНОЛОГІЇ 20

3.1. ІЧ сигнал. 23

3.2. Фотодіод. 25

3.3. ІЧ діод. 27

3.4. Аналогічні додатки на Android. 29

3.5. Огляд середовища розробки. 34

4. РОЗРОБКА ПРИСТРОЮ... 45

4.1. Апаратна частина. 45

4.2. Програмна частина. 48

5. ОРГАНІЗАЦІЙНО-ЕКОНОМІЧНИЙ РОЗДІЛ.. 51

5.1. Витрати на аналітику і практичну роботу. 51

5.2. Відрахування від заробітної плати до фондів соціального страхування. 55

5.3. Розрахунок амортизаційних відрахувань. 55

6.4. Розрахунок матеріальних витрат на період реалізації проекту. 56

5.5. Розрахунок матеріальних витрат на придбання та налаштування роботи технічних засобів. 57

5.6. Розрахунок окупності 57

6. ОХОРОНА ПРАЦІ 59

6.1. Вступ. 59

6.2. Аналіз умов праці, небезпечних та шкідливих факторів. 59

6.3. Мікроклімат робочої зони. 60

6.4. Шум, вібрації, інфразвук. 61

6.5. Небезпека ураження електричним струмом. 61

6.6. Ергономіка, технічна естетика та організація робочого місця. 62

6.7. Пожежна безпека. 63

6.8. Розробка заходів з охорони праці 64

6.9. Розрахунок освітлення. 66

ВИСНОВКИ.. 69

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ.. 71

ДОДАТОК А 482.КНУТД.151065.002 Розробка програмного забезпечення комп'ютерної системи дистанційного управління приладами.………………….74

ДОДАТОК Б 482.КНУТД.151065.002 Розробка програмного забезпечення комп'ютерної системи дистанційного управління приладами. Текст програми…………………………………………………………………..………...75

ВСТУП

Актуальність теми дослідження.В сучасному світі настільки багато різноманітних пристроїв і техніки з різноманітними інтерфейсами передачі даних, що досить важко уже уявити сьогоднішнє життя без цих пристроїв.

Мета дослідження.Метою дипломної роботи є розробка програмного забезпечення комп'ютерної системи дистанційного управління приладами.

Для того щоб досягти поставленої мети необхідно вирішити такі поставлені завдання:

· визначити доцільність створення системи дистанційного керування приладами;

· підбір компонентів для створення даної системи;

· розробка і підбір методів для реалізації;

Об’єкт досліджень дипломної роботи:об’єктом даного дослідження є пристрій та програмне забезпечення, що дозволить віддалено керувати побутовими і іншими пристроями.

Методи та інформаційна база дослідження.У процесі створення дипломного дослідження автором використано методи порівняльного та економіко-статистичного аналізу, за допомогою яких виявлено економічну доцільність та ефективність створеного пристрою та ПЗ до нього.

Інформаційною базою дослідженнябули роботи вітчизняних та багатьох іноземних розробників ПЗ, інтернет джерела, а також нормативно-законодавчі акти України, матеріали наукових конференцій та матеріали технічного характеру.

Практичне значення одержаних результатів.В розробленому дипломному проекті досліджені сучасні пристрої, які використовуються в смартфонах та планшетах і дозволяють їм керувати різноманітними пристроями. Їх доцільність використання та можливості використання в повсякденному житті та побуті можна розглянути на простому прикладі. Наприклад коли одним смартфоном або планшетом, який у багатьох людей постійно з ними можна керувати багатьма приладами в домі або офісі і при цьому не потрібно шукати різні пульти дистанційного керування для кожного з пристроїв. І насправді така річ буде досить корисна через те, що вона разом з спеціально розробленим програмним забезпеченням може не тільки керувати пристроями, які вже є в базі, але також і запам’ятовувати нові сигнали від передавача, що дозволить розширити функціональність майже на всі пристрої с ІЧ портом. Крім того просте встановлення пристрою в роз’єм для звичайних наушників надасть смартфону або планшету нового функціоналу.

Структура та обсяг дипломної роботи.Дипломний проект містить 76 сторінки, 7 таблиць, 42 рисунки, список літератури з 43 найменувань, 2 додатки на 4 сторінках.

У вступі поставлене завдання дипломного проекту, також актуальність роботи, її корисність та практичне значення.

1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧІ ДОСЛІДЖЕННЯ

Метою даного дипломного проекту є розробка ІЧ передавача та приймача для дистанційного керування побутовими приладами та розробки програмного забезпечення для розробленого пристрою. Для того щоб повністю розкрити мету дипломного проекту потрібно визначити основні характеристики, яким повинна відповідати майбутня розроблена система.

Функціональні можливості програми: програма повинна відповідати специфікації сфери застосування, забезпечувати управління пристроєм з ІЧ діодом, який буде передавати і приймати сигнали.

Відповідність апаратним засобам: в гонитві за останніми новинками програм слід не забути уточнити, чи буде ця програма функціонувати на більшості Android пристроїв.

Вартість програмного продукту: не останнє значення при виборі програми має і її ціна. Існує дуже велике варіювання цін на програми, яке залежить як від складності самих програм, так і від їх популярності на ринку програмних продуктів. Тому, зрозуміло, необхідно зважено підходити до питання ціни і особливо – до вибору оптимального співвідношення ціни, якості та функціональності.

Таким чином, при виборі необхідної програми потрібно визначити для себе оптимальне поєднання функціональності, простоти, надійності і вартості програми.

Виходячи з вище сказаного можна визначити основні позитивні сторони розроблюваного програмного продукту:

· простий і зручний у використанні;

· має простий і зрозумілий інтерфейс;

· простота роботи з програмою зумовлюється тим, що користувач натискає на потрібні кнопки, які активують фотодіод і він передає потрібні сигнали на приймач пристрою.

· не висока вартість програмного продукту;

· не високі апаратні вимоги.

Дана розроблена система повинна бути масштабована, тобто в разі виникнення потреби в неї можна додати нові можливості або розширити уже наявні.

Крім цього, інтерфейс програми має бути не перевантажений непотрібним функціоналом та зрозумілий для користувача.

2. ОГЛЯД ІСНУЮЧИХ АНАЛОГІВ

В сучасному світі багато пристроїв можуть куруватися дистанційно за допомогою різноманітних пультів дистанційного керування. Деякі з цих пультів використовують для керування Wi-Fi і Bluetooth, але основними залишаються пристрої і пульти дистанційного керування на ІЧ діодах, які випромінюють ІЧ сигнали. І такими сигналами і керується більшість побутової техніки. Але все в наш час все більше і більше пристроїв в тому числі смартфони і планшети оснащується ІЧ портами і це дозволяє їм за допомогою спеціального ПЗ виконувати роль повноцінного пульту дистанційного керування.

2.1. Різновиди приладів з ІЧ

Так як вище було написано, що деякі планшети і смартфони мають ІЧ порт і можуть використані як звичайні пульти керування, то потрібно розглянути їх ефективність в даному плані і результативність. Буде розглянуто декілька моделей смартфонів, які стали досить полярними серед багатьох власників.

Samsung Galaxy S4 можна використовувати в якості дистанційного пульта за допомогою спеціального додатка WatchON, яке встановлено на смартфоні, а також флагман має ІЧ-порт. Все це дозволяє перемикати канали, вмикати/вимикати телевізор, регулювати гучність. Однак перед використанням смартфона в якості дистанційного пульта необхідно ввести ряд параметрів, які не дуже зручно вводити в програмі для того, щоб можна було керувати різними пристроями.

Рисунок 2.1 – Вигляд пульту в WatchON

Щоб Samsung Galaxy S4 зміг працювати з іншими телевізорами, то доведеться змінити налаштування у відповідності з моделлю телевізора і постачальником послуг. Після всіх налаштувань можна використовувати даний телефон як пульт дистанційного керування. Але не кожний смартфон має ІЧ порт і не завжди доцільно змінювати свій смартфон на інший лише через відсутність ІЧ порту.

Ще однією цікавим аналогічним пристроєм є пульт дистанційного керування, який реалізовувався з ІЧ передавачем і приймачем, що взаємодіяли з Raspberry на базі дистрибутиву Xbian.

На один з виходів GPIO потрібно встановити ІЧ LED від пульта і подавати на нього сигнали, які розуміє мій телевізор. Для управління телевізором потрібен ІЧ передавач, а щоб дізнатися, які сигнали передавати на телевізор потрібно просканувати пульт від цього телевізора. Для цього потрібен ІЧ приймач, тому плата для Raspberry буде складатися з приймача і передавача.

Рисунок 2.2 – Принципіальна схема плати

Плата займає мало місця і інсталюватися на GPIO. Приймач використовує GPIO 11, передавач GPIO 9, плюс живлення 3.3 В і земля, разом задіяно 4 виходи.

Сама плата достатньо проста і складається з таких компонентів:

R1 — 1 кОм (резистор, обмежує струм бази до 2.5 мА, максимальний струм бази, який може витримати GPIO і не згоріти 16 мА )

R2 — 33 Ом (резистор, обмежує струм на світлодіоді до 50 мА, завдяки цьому сигнал стабільний, дальність більше 5 метрів)

Q1 — BC547 (транзистор для посилення сигналу)

D1 — IR LED з пульта 36-38 кГц (ІЧ передавач)

IR — TSOP1738 (ІЧ приймач)

Для створення готово пристрою була створена плата за допомогою ЛУТ технології. Виготовлена плата встановлена у Raspberry і її модуль займає нижні 5х2 роз’єм GPIO, хоча її можна встановити і на 5х1 роз’єм.

Рисунок 2.3 – Виготовлена плата

Плата готова і встановлена, серед мінусів можна виділити те, що ІЧ приймач занадто громіздкий і не поміщається в корпус Raspberry, це можна побачити на рисунку 2.4.

Рисунок 2.4 – Плата Raspberry з встановленим ІЧ приймачем і передавачем

Для того щоб замінити приймач можна використовувати будь-який інший більш компактний ІЧ приймач на частоті 38 кГц. До мінусів також можна віднести те, що вартість Raspberry занадто висока, а для проектування такого пристрою потрібно мати хоча б базові навички в схемотехніці. Також сам по собі пристрій може використовуватися тільки для того, щоб керувати тільки одним телевізором і для цього використовувалася стороння плата Raspberry для якої була написана спеціальна програма, що дозволяла керувати ІЧ приймачем і передавачем.

Для того щоб налаштувати потрібне програмне забезпечення потрібно виконати наступні пункти:

– налаштувати Lirc для зчитування пульта і для передачі ІК команд;

– Сервер, який приймає HTTP команди, відправляє ІК сигнали через lirc;

– Клієнтський додаток для телефону, що передає HTTP команди сервера

Крім смартфонів на сучасних планшетах розробники почали встановлювати ІЧ порт. Першим із таких планшетів став достатньо популярний Samsung Galaxy Tab 7.

Рисунок 2.5 – Samsung Galaxy Tab4 з ІЧ портом

Даний пристрій, який зображений на рисунку 2.5 має вбудований ІЧ порт на верхній грані корпусу, який надає можливість використовувати його в якості пульта дистанційного керування для телевізора і інших пристроїв. Ця можливість і реалізована виробником за допомогою власної програми Smart Remote, що поставляється у стандартному наборі встановлених програм.

Рисунок 2.6 – Вікно SmartRemote

Додаток призначений для дистанційного управління телевізором з планшета. При першому включенні програми, вона запропонує вибрати одну із моделей телевізорів, слід зазначити, що підтримуються не тільки моделі від фірми Samsung, але і багато інших відомих брендів. Після вибору бренда, потрібно протестувати роботу програми з конкретним телевізором.

Планшет надішле сигнал включення, щоб дізнатися, чи правильні налаштування були обрані. Якщо телевізор не включився, то будуть тестуватися інші шаблони керування (для деяких брендів доступно до десяти шаблонів). За умови, якщо телевізор визначається планшетом, то можна відправити запит на додавання його підтримки. Але багато власників планшету пишуть, що не можуть добавити інший телевізор в базу Smart Remote і не мають змоги керувати багатьма телевізорами одночасно. Цю проблему можна вирішити за допомогою інсталювання в планшет іншого програмного забезпечення, але воно не безкоштовне і за нього потрібно заплатити. Крім цього не відомо чи дійсно воно буде якісним і задовольняти всі потреби користувача.

2.2. Додаткові пристрої для керування

Найбільші виробники смартфонів встановлюють на свої дорогі моделі ІЧ випромінювачі, але тепер на відміну від попереднього покоління смартфонів, де вони використовувалися для обміну даними між пристроями, тепер їх використовують у якості пульту дистанційного керування для домашньої електроніки.

Рисунок 2.7 – ІЧ пристрій підключений до Samsung Galaxy SIII

Функція пульта дистанційного керування достатньо корисна, але не всі готові віддавати великі гроші за модель смартфона або планшета з вбудованим ІЧ діодом. Все що потрібно це смартфон Android (версія не нижче 4.0.3) і підтримка OTG. USB OTG (On-The-Go) – це функція, яка дозволяє під’єднати до USB порту смартфона через спеціальний перехідник різні пристрої, такі як USB накопичувачі, мишки, клавіатури, хаби та інше.

При цьому живлення для пристрою береться з самого смартфона. ІЧ пристрій надійно розташовується в спеціальному утримуючому матеріалі. Хороше рішення для того, щоб носити смартфон разом із пристроєм в кишені. Даний пристрій підключається до мікро USB порту смартфона він показаний на рисунку 2.8.

Рисунок 2.8 – ІЧ пристрій для смартфону

Для роботи даного пристрою потрібно встановити спеціальне програмне забезпечення на смартфон. При першому підключенні ІЧ порту програма запитає доступ до USB пристрою. Необхідно дозволити доступ пристрою до системи смартфону. Інтерфейс додатку на англійській мові з функцією повороту екрану на 180 градусів. Це зручно якщо USB роз'єм розташовано в нижній частині корпусу телефону. Додаємо новий пристрій з доступної бази даних. Для пошуку можна скористатися підкатегоріями, або відразу ввести назву моделі в рядок пошуку.

Рисунок 2.9 – Вікно програми для підбору сигналу

Якщо потрібної моделі немає в базі, то можна скористатися іншим способом. Вибрати пункт всі моделі. При цьому програма буде по черзі пропонувати різні коди на одну дію, наприклад кнопку включення. Все що потрібно це підтвердити якщо код підійшов, або перевірити наступний. Таким чином, програма пропонує налаштувати декілька основних кнопок пульта, і при вдалому розкладі сама запропонує профіль з іншими кодами для вашої моделі. Якщо другий варіант не підійшов, тоді можна скористатися третім. Так як даний ІЧ порт може не тільки передавати інфрачервоний сигнал, але ще і приймати. На практиці це означає, що можна відсканувати коди своєї побутової техніки, маючи пульт від неї. Це досить хороша особливість даного пристрою і вона відрізняє його від багатьох інших в яких немає можливості сканувати пульти.

Рисунок 2.10 – ІЧ пристрій в розібраному вигляді

Переваг багато, але є і недолік який полягає в тому, що сам пристрій багато коштує хоча він сам складається з дешевих компонентів і його ціна повинна бути набагато нижча. Другим недоліком є те, що для багатьох таких пристроїв дуже мало безкоштовних, дійсно функціональних додатків для керування ІЧ портом, а за функціональні і повноцінні додатки потрібно заплатити.

Ще один ІЧ пристрій для смартфонів і інших пристроїв від компанії Apple під назвою IR-Beaming. Даний пристрій також надає смартфону або планшету додаткових функцій і дозволяє керувати побутовою технікою і майже усіма іншими пристроями в яких є ІЧ порт.

Рисунок 2.11 – Пристрій від Apple IR-Beaming

Для даного пристрою існує і безкоштовний додаток, але попри всі переваги існує один великий недолік – це ціна, яка перевищує 100 доларів при такому маленькому і простому с технічної сторони пристрої уже ніяк не може змусити нормальну людину його придбати.

І ще одним із найцікавіших і найперших смартфонів, що могли керувати побутовими пристроями є Siemens S65, що зображений на рисунку 2.12. В цьому смартфоні присутній ІЧ порт за допомогою якого можна будо передавати файли з одного смартфону на інший. Але його можна було використовувати і для керування побутовою технікою та всіма іншими пристроями, що мали ІЧ порт. Хоча даний пристрій і мав велику популярність в свій час, але в даний час коли розвиток техніки пішов на зовсім інший рівень.

Рисунок 2.12 – Телефон Siemens S65 с ІЧ портом

Цей телефон має більше недоліків чи переваг при використанні ІЧ порту. Даний пристрій уже не підтримує сучасні моделі телевізорів і іншої побутової техніки. Також не має можливості розробити максимально функціональні програму для даного телефону, яка могла максимально конкурувати с сучасними аналогами.

3. ДОСЛІДЖЕННЯ ТА АНАЛІЗ ТЕХНОЛОГІЇ

Рисунок 3.1– Пульт з ІЧ діодом

Рисунок 3.2– ІЧ приймач телевізора

Реалізація пультів дистанційного управління на основі апаратно-програмного комплексу досить просте. Існує багато різних варіантів як можна їх виготовити, використовуючи звичайний ІЧ фотодіод.

Рисунок 3.3 – Схема пристрою

Цей варіант передавача хоч і мало ефективний, але його просто зробити без якихось значних навичок і знань в схемотехніці.

Для його реалізації потрібні лише два ІЧ світлодіода (можна використовувати від старих/непотрібних пультів ДУ або придбати їх у найближчому радіомагазині) і аудіо стерео штекер 3.5 мм (підійде від самих дешевих китайських навушників, але було вирішено використовувати перехідник 3.5 мм->2x3.5 мм.

Рисунок 3.4 – Майже готовий пристрій

Після розбору перехідника, потрібно витягнути два металевих кільця — вони більше не потрібні. До мідних пластинок припаюються ІЧ фотодіоди і все збирається назад в корпус і для надійності схема заливається термоклеєм. Плюс в цієї розробки в тому, що схема дешева, але вона не має підсилювача і таким чином сигнал може передаватися тільки на близьку відстань.

Нижче буде показана більш складніша схема, яка містить підсилювач сигналу для більшого радіусу дії.

Рисунок 3.5 – Схема пристрою з підсилювачем

Але щоб реалізувати таку більш складнішу схему уже потрібно мати певні навички в схемотехніці і вміти виготовляти печатні плати. Крім того на для виготовлення такого пристрою потрібно придбати велику кількість радіотехнічних деталей і як можна побачити нижче на рисунку такий пристрій не буде компактним і зручним у використанні.

Рисунок 3.6 – Зібраний пристрій

Після огляду декількох аналогічних пристроїв були виявлені їх недоліки і переваги, які заключались в розмірах пристроїв, простоті і функціональності. І виходячи з вище описаних параметрів було вирішено взяти переваги окремих пристроїв і з’єднати їх в один, який не мав би недоліків своїх аналогів.

3.1. ІЧ сигнал

Інфрачервоне світло – оптичне випромінювання з довжиною хвилі більшою, ніж у видимого випромінювання, що відповідає довжині хвилі, більшій від приблизно 750 нм. Ми, люди, не можемо бачити цей колір тому, що він нижче видимого спектру. Це одна з причин, чому ІЧ-світло обраний для віддаленого керування, так як ми хочемо використовувати таке випромінювання, але люди не зацікавлені бачити це світло. Інша причина в тому, що ІЧ пристрої для управління досить легко розробити, і тому дешеві у виробництві. Хоча ми і не можемо побачити ІЧ випромінювання, але воно насправді існує і має свій колір.

Рисунок 3.7 – ІЧ сигнал

Відеокамера або цифровий фотоапарат може «бачити» інфрачервоне світло, яке можна по побачити на рисунку 3.7. Якщо, навести пульт дистанційного керування на веб-камеру і натисніть будь-яку кнопку, то можна побачити мерехтливий індикатор.

Інфрачервоні промені – найдешевший спосіб для віддаленого управління пристроєм в невидимому діапазоні світла. Практично всі аудіо і відео пристрої управляються ІЧ променями. У зв'язку з широким розповсюдженням використовуваних необхідних компонентів, ІК управління стало дуже дешевим, що робить його ідеальним у любителів використовувати для власних проектів.

При розробці пристрою потрібно врахувати і те, щоб він споживав мало енергії і ІЧ-сигнал повинен бути як можна більш стабільнішим, щоб досягти прийнятної дистанції управління.

Для цього можна використати чіпи, призначені для використання в якості ІЧ-передавачів. У нинішній час дуже низьке споживання у мікроконтролерів, що дозволяє використовувати їх в ІЧ-передавачах, а також вони є більш гнучкими у використанні. Якщо не натиснута кнопка вони знаходяться в режимі сну, в якому низький струм споживання. Процесор "прокидається" для того щоб передати відповідну команду ІК тільки при натисканні клавіші.

Кварцові кристали майже не використовуються в ІЧ пультах. Вони дуже крихкі і, як правило, легко ламаються, коли пульт падає. Керамічні резонатори набагато більш підходящі, тому що вони можуть витримувати великі фізичні перевантаження. Струм через світлодіод може варіюватися від 100 мА і до більш 1А. Для того щоб отримати прийнятну дистанцію управління світлодіодний струм повинен бути як можна більшим. І при проектуванні Іч передавачів і приймачів вибирається компроміс між параметром світлодіода і максимальної дистанції.

Рисунок 3.8 – Проста схема реалізації ІЧ передавача

Середня потужність випромінювання світлодіода не повинна перевищувати максимального значення. Ви також повинні домогтися того, щоб максимально швидкий погляд струму для світлодіодних не був перевищений. Всі ці параметри можна знайти в специфікації світлодіодів.

В розроблюваному пристрої буде використовуватися інфрачервоний сигнал. І для того, щоб зрозуміти, що собою представляє даний сигнал і як він генерується, які має переваги і недоліки. Інфрачервоний канал – канал використовує для передачі даних інфрачервоне випромінювання. Інфрачервоний канал працює в діапазоні високих частот, якому на сигнали майже не впливають електричні перешкоди. У відповідності з цим, передача даних здійснюється з невеликим числом помилок і достатніми швидкостями. Разом з цим для використання каналу необхідно, щоб приймач і передавач ІЧ сигналу був в зоні прямої видимості.

3.2. Фотодіод

Фотодіод активно використовується в сучасних електронних пристроях, з назви стає зрозуміло, що прилад являє собою конструкцію із застосуванням напівпровідника. Фотодіод – це напівпровідниковий діод, який має властивість односторонньої провідності при дії на нього оптичного випромінювання.

Фотодіод являє собою напівпровідниковий кристал, зазвичай з електронно – дірковим переходом (пн).

Рисунок 3.9 – Структура фотодіода

Він забезпечений двома металевими виходами і вмонтований в пластмасовий або ж в металевий корпус.

Розрізняють два режими роботи фотодіода.

1) фотодіодний – коли у зовнішньому ланцюзі фотодіода міститься джерело постійного струму, який створює на переході зворотне зміщення і вентильний, коли таке джерело відсутня. У фотодіодному режимі фотодіод, як і фоторезистор використовують для управління струмом. Фотострум фотодіода більшим чином залежить від інтенсивності падаючого випромінювання і не залежить від напруги зсуву.

2) Вентильний режим – коли фотодіод, як і фотоелемент, використовують в якості генератора ЕРС.

Рисунок 3.10– Різновиди фотодіодів

Основні параметри фотодіода – поріг чутливості, рівень шумів, область спектральної чутливості лежить в межах від 0,3 до 15 мкм (мікрометрів), інерційність – час відновлення фотоструму [10]. Існують також фотодіоди з прямою структурою. Фотодіод є складовим елементом у багатьох опто - електронних пристроях. фотодіоди і фотоприймачі широко застосовуються в оптроних парах, приймальниках випромінювання відео-аудіо сигналів. Широко застосовується для прийняття сигналу з лазерних діодів в CD та DVD дисководах.

Рисунок 3.11 – Фотодіод іншого типу

Сигнал від лазерного діода, який в собі містить кодовану інформацію, спочатку потрапляє на фотодіод, який в даних пристроях має складну конструкцію, потім після розшифровки інформація надходить на центральний процесор, де після обробки перетворюється в аудіо або відео. На такому принципі працюють всі сучасні дисководи. Так само фотодіоди застосовуються в різних охоронних пристроях, інфрачервоних датчиках руху і майже в усіх побутовій техніці, що може дистанційно керуватися.

3.3. ІЧ діод

Інфрачервоний випромінюючий діод (ІЧ діод) – це напівпровідниковий діод, який при протіканні через нього прямого струму випромінює електромагнітну енергію в інфрачервоній області спектра.

На відміну від видимого людським оком спектру випромінювання (яке, наприклад, виробляє звичайний світловипромінюючий діод на основі фосфіду галію) ІЧ випромінювання не може бути сприйняте людським оком, а фіксується за допомогою спеціальних приладів, чутливих до даного спектру випромінювання. Серед популярних фотоприймальних діодів ІЧ спектру можна відзначити фоточутливі прилади МДК-1, ФД263-01 і їм подібні.

Рисунок 3.12– ІЧ діод

Спектральні характеристики ІЧ випромінюючих діодів мають виражений максимум в інтервалі хвиль 0,87...0,96 мкм. Ефективність випромінювання і ККД даних приладів вище, ніж у світловипромінюючих діодів [16]. На основі ІЧ діодів (які в електронних конструкціях займають важливе місце передавачів імпульсів ІК спектру) конструюються волоконно-оптичні лінії, багатопланові побутові електронні вузли і, звичайно ж, електронні вузли охорони.

У цьому є своя перевага, ІЧ невидимий промінь людським оком і в деяких випадках (за умови використання кількох різноспрямованих ІЧ променів) визначити візуально наявність самого охоронного пристрою неможливо до його переходу в режим «тривога»). Якщо близько вдивитися в випромінюючу поверхню ІЧ діода (наприклад, АЛ147А, АЛ156А), коли на нього подано сигнал керування, то можна помітити слабке червоне світіння. Крім систем охорони, ІК випромінюючі діоди в даний час знаходять застосування в брелоках сигналізації для автомобілів, різного роду бездротові передавачі сигналів на відстань, а також в різноманітних системах дистанційного керування. Наприклад, підключивши до передавача модульований сигнал НЧ підсилювача, з допомогою ІЧ приймача на деякій відстані (залежить від потужності випромінювання і рельєфу місцевості) можна прослуховувати звукову інформацію, телефонні переговори. Цей спосіб сьогодні менш ефективний, але все ж є альтернативним варіантом домашньому радіотелефону. Найпопулярнішим (у побуті) застосуванням ІЧ випромінюючих діодів є пульти дистанційного керування різними побутовими приладами.

3.4. Аналогічні додатки на Android

«Розумна» техніка давно перестала бути чимось дорогим або рідкісним. В магазині техніки можна побачити телевізори з функцією Smart TV, інтелектуальні пилососи, кондиціонери і спліт-системи, пральні машини кухонні мийки з безліччю режимів роботи з дуже складним управлінням. Для комфортного використання інтелектуальних пристроїв розробники пропонують спеціальні пульти, які, в свою чергу, мають ряд недоліків.

Виробники останнім часом стали все більше випускати на ринок багатофункціональні пристрої, здатні об'єднувати всі пульти в одному. А не так давно у продажу з'явилися зручні пристрої для перетворення ІЧ сигнал у дані, які можуть керувати побутовою технікою. Wi-Fi або Bluetooth-сигналу зі смартфона в зрозумілий для домашньої техніки формат (ІК-декодери і передавачі), які можна розмістити по всій квартирі. Однак більш сучасна техніка просунулася ще далі.

Безумовно, багато компаній, що виробляють «розумну» побутову техніку, надають спеціалізовані утиліти (Sony, Samsung, LG та інші). В даному розділі будуть розглянуті включені як універсальні рішення, які використовують для підключення ІЧ-порт девайса або Wi-Fi (для телевізорів з функцією Smart TV), так і особливі, орієнтовані тільки на традиційне управління через інфрачервоне з'єднання (домашня техніка від кондиціонерів до Blu-Ray програвачів).

Однією з таких додатків є Remote Control for TV. Це простий, але зручний пульт управління телевізором. Розробники відкинули всі зайві кнопки, залишивши базовий набір з управління гучністю і вибору телевізійного каналу.

При всій зовнішній простоті пульт вміє працювати в трьох режимах: через звичайний ІЧ-порт, в режимі «ІЧ-Blaster» і за допомогою з'єднання через загальну Wi-Fi мережу.

Пульт дистанційного керування дозволяє управляти практично будь-який телевізор. Просто встановіть IP вашого телевізора, вибрати режим підключення, і ви добре йти.

Особливості Remote Control for TV:

· 3 режими підключення, доступні: ІЧ порт, ІЧ передавач і Wi-Fi Remote;

· Вібрація вкл/викл;

· Канал і регулятор гучності;

· Простий, легкий у використанні інтерфейс.

Дана програма була протестована на безліч популярних телевізорів, але деякі із моделей можуть не підтримувати старі та нові моделі телевізорів. Однак Remote Control for TV дуже часто оновлюється і кількість підтримуваних телевізорів збільшується.

Рисунок 3.13 – Головне вікно RemoteControlfor TV

Налаштування кожного з режимів не займе багато часу. Якщо з'єднання через ІЧ-порт не завжди спрацьовує, то коннект через домашню Wi-Fi точку напевно встановиться. База програми вміщує набір для більшості випущених за останні пару років телевізорів. Користувачеві залишається тільки вибрати свою модель зі списку і правильно провести підключення. У випадку, якщо з'єднання все-таки не встановилося, розробники передбачили можливість прямого введення IP-адреси телевізора. З мінусів програми можна відзначити тільки рекламу, яка помітно дратує і заважає.

Ще однією достатньо непоганою є програмою є Smartphone Remote Control. Принцип роботи даного пульта не особливо відрізняється від Remote Control for TV.

Рисунок 3.14 – Smartphone Remote Control

На головний екран виведені базові клавіші управління гучністю і вибору каналів, включення і виклику швидких функцій (перехід в режим 3D, виклик списку каналів, уподобання та вибір каналу за номером).
Настройка проводиться через ІЧ порт або Wi-Fi мережу. У випадку, якщо ваш телевізор не розпізнається, можна спробувати ввести в додатку його IP-адресу. Додаток безкоштовний, тому при активному інтернет підключенні також буде відображатися реклама.

Універсальний пульт Galaxy для управління різною побутовою технікою, використовує ІЧ порт. Цей додаток працює виключно через інфрачервоне з'єднання, однак при цьому підтримує більшість телевізорів, DVD-програвачів, кондиціонерів та іншої техніки завдяки величезній базі команд.

При цьому настройка програми не вимагає яких-небудь особливих навичок або знань. Єдине, що потрібно — вибрати потрібний тип і марку пристрою в запропонованому розробниками списку. При цьому вже складений список можна доповнювати та оновлювати, а функція збереження пресетів дозволить вам об'єднати всі домашні ПДУ в одному пристрої.

Рисунок 3.15 – Головне вікно «Універсальний пульт Galaxy»

При цьому, на відміну від аналогічних програм, даний віртуальний дистанційний пульт буде підтримувати більшу частину функцій рідного ПДУ. Додаток платне, і не має пробних версій, проте розробники передбачили інтелектуальну систему повернення витрачених на купівлю засобів, якщо ваш телевізор або інша техніка виявиться несумісна з базою команд.

На даний момент одним із найкращих програм для керування технікою є Smart IR Remote. По суті, це універсальне рішення, яке на даний момент, безперечно, є одним з кращих в даній ніші [17]. Розробник ColorTiger, правда, не гарантує ідеальну роботу на абсолютно всіх пристроях, але зазначає, що всі недоробки постійно латаються, а навіть якщо з якоюсь моделлю присутні глюки, всі основні клавіші все одно будуть працювати, тому дані відхилення некритичні.

Рисунок 3.16 – Головне вікно Smart IR Remote

Одною із особливостей Smart IR Remote є функція AIR Gestures, що дозволяє перемикати канали лише звичайним помахом руки зліва на (зліва направо) або керуванням звуком (вгору та вниз). Автоматичне вимкнення звуку на телевізорі, коли дзвонять на телефон. А після оновлення SmartRemote може автоматично приглушати поточний пристрій, коли надходить вхідний дзвінок.

Хочеться зазначити, що зазначені програми в більшості випадків дуже урізані в функціональності, особливо в порівнянні із звичайними телевізійними пультами. Більшість функцій, за які ми так любимо «розумні» телевізори, буде просто недоступні із-за специфічних команд. Тому має сенс приділити особливу увагу фірмовим утилітам від розробників вашої техніки або профільним аналогам від сторонніх розробників, таким як: LG TV Remote, LG TV Remote WEB OS (для управління через WEB-інтерфейс), Smart TV Remote, TV Samsung Remote Control, IR SmartRemote. Але такі фірмені утиліти можуть працювати тільки з технікою одноіменного бренда, а з іншими брендами навряд чи будуть коректно працювати.

3.5. Огляд середовища розробки

Сьогодні існує безліч підходів до розробки мобільних додатків. Складні апаратні пристрої, планшетні ПК і різні програмні платформи (Symbian OS, iOS, Android, Windows Phone і інші) відкривають безмежний простір для розробників. Отже, список додатків для початку розробки мобільних додатків величезний. І для створення додатку, який буде керувати пристроєм з ІЧ фотодіодом було обрано Androidчерез те, що він досить поширений у всьому світі і це відкрита платформа, заснована на ядрі Linux.

Зараз існує багато різноманітних інструментів для розробки додатків для цієї платформи серед яких можна виділити три основних: Eclipse, Android Studio і IntelliJ IDEA.

Так як існує декілька варіантів для розробки Android-додатку, то доцільно розглянути основні можливості кожного середовища розробки.

Для початку потрібно розглянуть Android Studio, яке на даний час є найпопулярнішим середовищем розробки Android програм і ігор.

Android Studio – офіційна середовище розробки додатків для операційної системи, покликана замінити собою Eclipse.

Рисунок 3.17 – Інсталяція Android Development Tools

Остання, між іншим, на даний момент є найпопулярнішим інструментом у колі Android розробників. Процес розробки в середовищі Android Studio став ще більш гнучким, ніж у головного конкурента. Це досягається за рахунок відображення всіх файлів робочих прямо в структурі проекту. Вкрай корисною є також можливість бачити всі візуальні зміни проекту в режимі реального часу. Ще дана SDK дає можливість протестувати роботу майбутнього застосування на різних пристроях. У вбудованому емуляторі Android девайсів можна встановити різноманітні технічні конфігурації і дозволу екрану для тіста. Крім того, при використанні емуляції є можливість отримати інформацію про приблизний рівень продуктивності для того або іншого пристрою.

Android Studio включає в себе інноваційні інструменти для упаковки і маркування коду, які допоможуть не загубитися у великому проекті. Також в програмі реалізована функція Drag-n-Drop, яка дозволяє перетягувати компоненти проекту прямо у вікні середовища розробки. Для реалізації можливості відправки майбутнім додатком Push-повідомлень, пакет Android Studio є спеціальний інструментарій під назвою Google Cloud Messaging. Ще дана SDK сильно спрощує процес локалізації додатків.

Ключові особливості та функції Android Studio:

· вміє відображати всі зміни, внесені в режимі реального часу;

· включає в себе потужний емулятор Android-пристроїв;

· має вкрай простий і зрозумілий інтерфейс;

· дозволяє легко локалізувати програми;

· підтримує можливість маркування коду.

З кожною версією Android Studio все більше і більше отримує нових функцій і можливостей. І з кожним новим релізом дане середовище розробки отримує все більше і більше прихильників.

JetBrains IntelliJ IDEA – це провідне середовище швидкої розробки на мові Java. IntelliJ IDEA являє собою високотехнологічний комплекс тісно інтегрованих інструментів програмування, що включає інтелектуальний редактор вихідних текстів з розвинутими засобами автоматизації, потужні інструменти рефакторінгу коду, вбудовану підтримку технологій J2EE.

Рисунок 3.18 – Середовище розробки JetBrains IntelliJ

Механізми інтеграції із середовищем тестування Ant/JUnit і системами керування версіями, унікальний інструмент оптимізації та перевірки коду Code Inspection, а також інноваційний візуальний конструктор графічних інтерфейсів. Унікальні можливості JetBrains IntelliJ IDEA звільняють програміста від важкої рутинної роботи, допомагають своєчасно усунути помилки і підвищити якість коду, піднімаючи продуктивність розробника на нову висоту.

Підтримка фреймворків і серверів додатків оновлено у відповідності з останніми версіями. Зокрема, додана підтримка Super Dev Mode для GWT, разом з покращеною інтеграцією з Source Maps і новою опцією в конфігурації, автоматично запускає сеанс налагодження JavaScript.

Eclipse є безкоштовною програмною платформою з відкритим вихідним кодом, контролюється організацією Eclipse Foundation. Написана на мові програмування Java і основною метою її створення є підвищення продуктивності процесу розробки програмного забезпечення.

Претендує на статус найбільш популярної Java IDE і є єдиним конкурентом такої потужної платформи як NetBeans.

Але на відміну від NetBeans який для створення елементів користувальницького інтерфейсу використовує платформо-незалежну бібліотеки Swing, в Eclipse використовується платформо-залежна бібліотека SWT – Standard Widget Toolkit.

IDE розроблені на базі платформи Eclipse застосовуються для створення програмного забезпечення на різних мовах програмування, так як Eclipse є платформою для розробки будь-яких інтегрованих середовищ програмування і розширень для себе ж, за принципом «Плагіни Eclipse розробляються в самій Eclipse».

Особливості платформи Eclipse

Кросплатформеність – працює під операційними системами Windows, Linux, Solaris і Mac OS X. Використовуючи Eclipse можна програмувати на безлічі мов, таких як Java, C і C++, PHP, Perl, Python, Cobol та інших. Є фреймворком для розробки інших інструментів і пропонує великий набір API для створення модулів. Використовуючи підхід RCP (Rich Client Platform) Eclipse є інструментом для створення практично будь-якого клієнтського програмного забезпечення. Робота над проектом Eclipse ведеться в декількох напрямках, основні три – робота над платформою Eclipse, розробка Java IDE, розробка плагінів для розширення функціональності Eclipse. Гнучкість і розширюваність досягається завдяки модульності платформи.

Рисунок 3.19 – Середовище розробки Eclipse

Після огляду трьох основних середовищ розробки для розробки було обрано оцінено їх переваги і недоліки. Так як всі оглянуті програми мають майже однаковий функціонал і гнучкість.

Для розробки додатку було обрано середовище розробки Eclipse. Це середовище було основним IDE для розробки під Android на протязі багатьох років і залишається популярним і досі. Новачкові буде простіше використовувати Eclipse, тому що більшість людей використовують його і є багато прикладів і уроків, які значно допоможуть в розробці.

Перед тим як почати розробку потрібно встановити Eclipse і Android SDK. Потрібно завантажити Android SDK для вашої платформи (Windows, Mac OS X або Linux). Потрібно розпакувати завантажені файли в будь-яке місце на жорсткому диску. Якщо Eclipse вже встановлено, потрібно завантажити та встановити пакет Eclipse IDE for Java Developers. Для програмування Google рекомендує використовувати Eclipse 3.6 (Helios). Далі потрібно запустити Eclipse і вибрати Help->Install New Software. Натисути Add у вікні Available Software і ввести Android Development Tools в полі Name і https://dl-ssl.google.com/android/eclipse/ у полі Location. Таким чином буде встановлено Android Development Tools і DDMS, налагоджувальний інструмент для Android.

Рисунок 3.20 – Інсталяція Android Development Tools

Далі потрібно завершити інсталяцію Android Development Tools і DDMS і перезапустити Eclipse.

Рисунок 3.21 – Встановлені версії Android

Після перезапуску Eclipse потрібно перейти в меню Window->Preferences де показні встановлені версії Android в списку категорій.Тепер потрібно вказати Eclipse, де розташований встановлений Android SDK. На наступному етапі потрібно вибрати платформу під яку буде розроблятись додаток. Для всіх платформ, які вищі версії Android 1.5 існує лише дві платформи: Android Open Source Project і Google.

Рисунок 3.22 – Інсталювання Android SDK

Android OpenSource Project – платформа з відкритим вихідним кодом, але не включає в себе розширення Google, такі як GoogleMaps і інші. На наступному кроці потрібно вибрати Window->Android SDK and AVD Manager. Натиснути Available Packages в лівій колонці і перевірте репозиторій, щоб показати список доступних платформ Android. Ви можете вибрати платформи для завантаження списку або залишити все зазначеними, щоб завантажити всі доступні платформи і інсталювати їх. Після успішного встановлення можна приступити до самої розробки Android додатку.

Рисунок 3.23 – Вікно створення нового проекту Android

Після налаштування всіх параметрів і натискання кнопки «Finish», Eclipse створить новий Android-проект, який готовий до запуску і подальшої розробки нового функціоналу.

Рисунок 3.24 – Головне вікно Eclipse

На рисунку вище можна побачити головне вікно середовища Eclipse в якому і буде проходить вся розробка додатку. Зліва можна побачити дерево с файлами и директоріями в яких зберігаються всі файли проекту. Одним з найголовніших файлів – це AndroidManifest.xml, який описує фундаментальні характеристики програми та визначає кожен його компонент.

Один з важливіших елементів, який ваш маніфест повинен включати - це <uses-sdk> елемент, що описує сумісність програми з різними версіями Android за допомогою атрибутів android: minSdkVersion і android: targetSdkVersion.

Директорія src/, яка містить основний вихідний код програми. За замовчуванням вона включає Activity-клас, який виконується при запуску програми (за натисканні на іконку програми).

Директорія res/ містить кілька піддиректорій для ресурсів програми. Ось кілька з них:

Директорія drawable-hdpi/ drawable-об'єктів (таких як картинки, bitmaps), які виготовлені для екранів з високою роздільною здатністю.

Директорія layout/ для файлів, що описують користувацький інтерфейс програми.