Управление приборами и системами
Основные понятия системы «умный дом».
Управление исполнительными устройствами. Подключение блока реле для управления исполнительными устройствами
Умные дома позволяют позабыть о многих технических моментах бытовой жизни и сосредоточится на других задачах, предоставив свободное время семье или отдыху. Развитие средств автоматизации привело к созданию комплексных систем, улучшающих качество жизни человека. Многие известные производители электроники и программных сред предлагают готовые типовые решения для различных объектов.
Ее особенность — в способности управлять различными системами без участия владельца, а суть заключается в объединении электронных устройств в одну сеть для экономии электроэнергии, управления освещением и электроприборами, оповещения о проникновении в дом посторонних лиц и решении других задач. Одним из главных элементов системы умный дом в рассматриваемом варианте является Arduino.
Классический “умный дом” состоит из автоматизированных блоков, которые выполняют следующие функции:
· собирают нужную информацию через датчики;
· анализируют данные и принимают решения с помощью программируемого микроконтроллера;
· реализовывают принятые решения, отдавая команды различным устройствам.
Платформа Arduino хороша именно тем, что не замыкается на определенном производителе, а позволяет подобрать подходящие компоненты. Их выбор огромен, поэтому можно реализовать практически любые задумки.
|
|
|
При этом надо понимать, что система “умный дом” необязательно должна быть завязана в блок управления на основе одной платы Arduino. Такие функции как, например, включение искусственного освещения придомовой территории в зависимости от времени суток и поддержание резерва воды в накопительном баке являются независимыми друг от друга.
С позиции обеспечения надежности работы электронной системы лучше разнести несвязанные между собой задачи по различным блокам, что концепция Arduino позволяет легко осуществить. Если же в одном месте объединить много устройств, то возможен конфликт программных библиотек и сложности при поиске и устранении программных и аппаратных неисправностей.
Для работы “умного дома” наиболее востребованы следующие датчики:
· Датчик звука. Цифровые варианты этого устройства используют для активации какого-либо события с помощью хлопка или подачи голоса. Аналоговые модели позволяют распознавать и обрабатывать звук.
· Датчик света. Эти приборы могут работать как в видимом, так и в инфракрасном диапазоне. Последние могут быть применены в качестве системы оповещения о возгорании.
|
|
|
· Датчик температуры. Для дома и улицы используют разные модели, так как наружные лучше защищены от воздействия влаги. Есть также выносные устройства на проводе.
· Датчик влажности воздуха. Для помещения подойдет модель DHT11, а для улицы – более дорогая DHT22. Оба устройства также могут давать и показание температуры. Подключаются к цифровому порту.
· Датчик давления воздуха. Для совместной работы с платами Arduino хорошо зарекомендовали себя аналоговые барометры фирмы Bosh: bmp180, bmp280. Они также измеряют температуру. Модель bme280 можно назвать метеостанцией, так как она выдает дополнительно еще и значение влажности.
· Датчики движения и присутствия. Их используют в охранных целях или для автоматического включения света.
· Датчик дождя. Реагирует на попадание воды на его поверхность. Он может быть также использован для срабатывания сигнализации о протечках водопроводного или отопительного контура.
· Датчик тока. Их применяют для обнаружения неработающих электроприборов (перегоревших ламп) или для анализа напряжения, чтобы не допустить перегрузку.
· Датчик утечки газа. Применяется для обнаружения и реагирования на повышенную концентрацию пропана.
|
|
|
· Датчик углекислого газа. Его используют для определения концентрации углекислоты в жилых комнатах и в специальных помещениях, таких как винные погреба, где происходит брожение.
Существует еще много разных датчиков под специфические задачи, например для измерения веса, скорости течения воды, расстояния, влажности почвы и т.д.
Управление приборами и системами
Кроме сбора и анализа информации “умный дом” должен реагировать на возникающие события. Присутствие на современных бытовых приборах продвинутой электроники позволяет обращаться к ним напрямую, используя Wi-Fi, GPRS или EtherNet. Обычно, для систем Arduino реализуют коммутацию микропроцессора и высокотехнологичных устройств посредством Wi-Fi.
Для того чтобы с помощью Arduino включить кондиционер при высокой температуре в доме, блокировать телевизор и интернет в ночное время в детской комнате или запустить бойлер отопления к приходу хозяев необходимо выполнить три действия:
1. Установить модуль Wi-Fi на материнскую плату.
2. Найти незанятые каналы частоты, чтобы избежать конфликта систем.
3. Разобраться в командах приборов и запрограммировать действия (либо воспользоваться готовыми библиотеками).
|
|
|
Помимо “общения” с компьютеризированными приборами часто возникают задачи, связанные с выполнением каких-либо механических действий. Например, к плате можно подключить сервопривод или модуль реле.
В случае необходимости подключения мощных устройств, работающих от внешнего источника питания, используют два варианта:
1. Включение в цепь реле.
2. Подключение силового ключа и симистора .
Включаемое в электрическую цепь электромагнитное или твердотельное реле замыкает и размыкает один из проводов по команде, поступающей от микроконтроллера. Основная их характеристика – максимально допустимая сила тока (например, 40 A), которая может проходить через этот прибор.
Что касается подключения силового ключа (мосфета) для постоянного тока и симистора для переменного, то они обладают меньшим значением допустимой силы тока (5-15 A), но могут плавно увеличивать нагрузку. Именно для этого на платах предусмотрены ШИМ-порты. Это свойство используют при регулировании яркости освещения, скорости вращения вентиляторов и т.д.
С помощью реле и силовых ключей можно полностью автоматизировать все электрические цепи дома и запускать генератор при отсутствии тока. Поэтому на базе Arduino реально осуществить автономное обеспечение квартиры или здания, включая все особо важные функции – отопление, водоснабжение, водоотведение, вентиляцию и систему охраны.
Реле
Компонент схемы «Реле» соединяет друг с другом электрические цепи с разными параметрами. Реле включает и выключает внешние устройства с помощью размыкания и замыкания электрической цепи, в которой они находятся. С помощью данного модуля, управление освещением происходит также, если бы человек стоял и самостоятельно переключал тумблер.
Реле Arduino
Светодиоды могут указывать состояние, в котором реле находится в данным момент времени. Например, красный – освещение выключено, зеленый – освещение есть. Схема подключение к лампе выглядит так.
Для более крупного проекта лучше применять шину реле, например, восьмиканальный модуль реле 5V.
Дата добавления: 2021-07-19; просмотров: 41; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!