Інтелектуальна енергозберігаюча система керування температурою у приміщенні - Статья

Інтенсивність використання автоматичних систем у побуті, зростає разом із стрімким розвитком науки та техніки. Собівартість виготовлення напівпровідникових систем значно знизилась, що позитивно впливає на використання напівпровідників не тільки в промисловості, але і у домашньому господарстві. Однією з найважливіших особливостей інтелектуальних систем керування являється зменшення витрат на електропостачання, та теплопостачання.Розроблена інтелектуальна система керування температурою у приміщенні, яка складається з контролера Arduino Uno, електропривода ролетів, датчик температури Dhtll, LCD-дисплей, панель клавіш. Для зчитування інформації з навколишнього середовища використовуємо датчик температури DHT11 (рис. Він складається з ємнісного датчика вологості і терморезистора LM35 для зчитування температури навколишнього середовища, дані видає в цифровій формі по шині типу І-wire. енергія інтелектуальний енергозберігаючий контролер Електропривод складається з крокового двигуна, який слугує виконавчим органом, та драйвер який підсилює керуючі сигнали з контролера Arduino Uno. Драйвер крокового двигуна L298, являє собою повний мостовий драйвер для управління двонаправленими навантаженнями з струмами до 2 А і напругою до 46 В (рис.Інтелектуальні системи керування, завдяки платформі Arduino, вже не являються предметом розкоші.

Розроблена інтелектуальна система керування температурою у приміщенні, яка складається з контролера Arduino Uno, електропривода ролетів, датчик температури Dhtll, LCD-дисплей, панель клавіш.

Вибір контролера Arduino Uno на базі ядра Atmega328 зумовлений його дешевизною, та доступністю в програмуванні.

На платформі Arduino Uno встановлено кілька пристроїв для здійснення звязку з компютером з іншими пристроями Arduino або мікроконтролерами. ATMEGA328 підтримують послідовний інтерфейс UART TTL (5 В), здійснюваний виводами 0 (RX) і 1 (ТХ). Встановлена на платі мікросхема ATMEGA8U2 направляє даний інтерфейс через USB, програми на стороні компютера «спілкуються» з платою через віртуальний СОМ порт.

Для зчитування інформації з навколишнього середовища використовуємо датчик температури DHT11 (рис. 1).

Рис. 1. Датчик температури DHT11

DHT11 - цифровий датчик температури і вологості. Він складається з ємнісного датчика вологості і терморезистора LM35 для зчитування температури навколишнього середовища, дані видає в цифровій формі по шині типу І-wire. енергія інтелектуальний енергозберігаючий контролер

У використанні він досить простий, але вимагає точного визначення тривалості тимчасових сигналів, щоб декодувати дані.

Для регулювання температури використовується електропривод ролет (рис. 2).

Рис. 2. Електропривод ролет: 1 - ролети; 2 - кроковий двигун

Електропривод складається з крокового двигуна, який слугує виконавчим органом, та драйвер який підсилює керуючі сигнали з контролера Arduino Uno. Драйвер крокового двигуна L298, являє собою повний мостовий драйвер для управління двонаправленими навантаженнями з струмами до 2 А і напругою до 46 В (рис. 3).

Рис. 3. Драйвер крокового двигуна L298

Для задавання параметру температури та показу її значення використовуємо модуль дисплею LCD 1602 (рис. 4). В даному дисплеї використовується 8-ми бітний паралельний інтерфейс. Більшість дисплеїв не мають підтримку кирилиці, мають її лише дисплеї з маркуванням СТК.

Рис. 4. Модуль дисплею LCD1602

Аналоговий вхід на контролері дозволяє зчитувати різні значення напруги та отримувати різні значення в діапазоні від 0 до 1024. На базі цього, за допомогою звичайних резисторів та тактових перемикачів, було розроблено меню керування, де користувач задає певні параметри. Електрична схема меню користувача зображена на рис. 5.

Рис. 5. Електрична схема пристрою вводу виводу даних

Суть роботи даного стенду базується на максимальному використанні сонячного світла яке надходить у кімнату через вікно.

При подачі живлення на контролер, спрацьовує датчик температури та вологості і показники виводяться на екран, таким чином ми перевіряємо температуру у приміщенні. За допомогою меню ми задаємо бажану нам температуру і контролер порівнює заданий параметр та дійсну температуру. Якщо задана температура менша від дійсної в кімнаті, спрацює кроковий двигун який приводить в дію вал на якому розміщені ролети. Тобто він зачиняє вікно, перекривши потік сонячного світла і тепла, і навпаки, якщо задана температура більша від дійсної, ролети відчиняють вікно.

Так звана інтелектуальність системи полягає у тому, що ролети в залежності від заданого параметру, відкриють або закриють доступ сонячному потоку променів через вікно автоматично, зберігаючи потрібний мікроклімат у кімнаті.

Рис. 6. Загальний вигляд лабораторного стенду: 1 - ролети; 2 - кроковий двигун; 3 - меню; 4 - дисплей; 5 - датчик температури та вологості; 6 - контролер Arduino Uno; 7 - драйвер крокового двигунаІнтелектуальні системи керування, завдяки платформі Arduino, вже не являються предметом розкоші. Контролери легкодоступні та прості у програмуванні, тому майже кожен може дозволити собі мати таку систему вдома.

Активне просування систем комплексної автоматизації приміщень, наштовхується на проблему збільшення собівартості. Ця ж сама проблема, знаходить вирішення за рахунок економії енергоспоживання. Інтелектуальна система керування температурою у приміщенні мінімізує споживання енергії кліматичною технікою, та максимізує використання природного освітлення для обігріву приміщення.

1. Марк Э. С. Практические советы и решения по созданию «Умного дома» / Э. С. Марк. - М. : НТ Пресс, 2007. - 328 с.

2. Гололобов В.Н. «Умный дом» своими руками / В. Н. Гололобов . - М. : НТ Пресс, 2007. - 416 с.

3. Петин В. А. Проекты с использованием контроллера Arduino. / В. А. Петин - СПБ. : БВХ-Петербург, 2014. - 400 с.

4. Блум Джереми Изучаем Arduino: инструменты и методы технического волшебства / Пер. с англ. - СПБ. : БВХ-Петербург, 2015. - 336 с.

5. Кенио Т. Шаговые двигатели и их микропроцессорные системы управления: Пер. с англ. - М.: Энергоатомиздат ,1987. - 200 с.

References

1. Mark Е. S. Praktycheskye sovety у reshenyia ро sozdanyiu «Umnoho doma» / E. S. Mark. - M. : NT Press, 2007. - 328 s.

2. Hololobov V.N. «Umnbii dom» svoymy rukamy / V. N. Hololobov . - M. : NT Press, 2007.-416 s.

3. Petyn V. A. Proekty s yspolzovanyem kontrollera Arduino. / V. A. Petyn - SPB. : BVKH-Peterburh, 2014. - 400 s.

4. Blum Dzheremy Yzuchaem Arduino: ynstrumenty у metody tekhnycheskoho volshebstva / Per. s anhl. - SPB. : BVKH-Peterburh, 2015. - 336 s.

5. Kenyo T. Shahovye dvyhately у ykh mykroprotsessomye systemy upravlenyia: Per. s anhl. - M.: Enerhoatomyzdat ,1987. - 200 s.