Разработка схемы электрической принципиальной - Разработка вычислительной системы для автоматизации жилого помещения с использованием системы умный дом

Разработанная схема представлена на листе схема электрическая принципиальная.

Питание нашей системы будет от стандартной сети 220В, 50 Гц. Для питания микропроцессора и других элементов схемы необходимо постоянное напряжение 5 В.

Выбор МК ATmega8 сделан с запасом умышленно, чтобы иметь возможность совершенствовать устройство и наращивать его функциональные возможности. При необходимости код может быть перенесен на другие МК семейства ATmega.

Будем использовать следующую схему:

Трансформатор TV1 понижает переменное сетевое напряжение до 12 В.

Диодный мост VD1...4 выпрямляет сетевое напряжение. Интегральный диодный мост выбранного типа RS510 коммутирует токи до 1 А.

В качестве стабилизатора напряжения включена микросхема интегрального стабилизатора КР142ЕН8В, схема включения -- стандартная, рекомендованная производителем.

Иногда нужно слабым сигналом с микроконтроллера включить мощную нагрузку, в нашем случае это включение различных ИУ. Реле использовать не будем так как во первых они дорогие, во вторых, чтобы запитать обмотку реле нужен усиливающий транзистор, так как слабый сигнал от микроконтроллера не способна это сделать. Ну, а в третьих, любое реле это весьма громоздкая конструкция, особенно если это силовое реле, рассчитанное на большой ток.

Необходимо сделать оптическое разделение. Для этого существует специальная сборка симисторный оптодрайвер MOC3021. Это нужно для того чтобы между высоковольтной и низковольтной частью не было прямого электрического соединения. В самом оптодрайвере, сигнал подается светодиодом.

На ИУ используется переменный ток, на схеме использованы симисторы он пропускает ток в одну сторону и не пускает в другую. Но есть у него одна особенность, отличающая его от диода кардинально -- управляющий вход. Если на управляющий вход не подать ток открытия, то симистор не пропустит ток. Но стоит подать хоть краткий импульс, как он тотчас открывается и остается открытым до тех пор, пока есть прямое напряжение. Если напряжение снять то симистор закроется.

По рекомендации ATMEL, для обеспечения надежной работы МК, в непосредственной близости от его выводов питания установлены блокировочные конденсаторы С2 (керамический) и С3 (танталовый электролитический). В данной схеме это особенно актуально, т. к. при коммутации затворов транзисторов, обладающих довольно высокой емкостью, возникают значительные импульсные токи.

На схеме также используется катушка SPDT или SPST реле. Когда катушка реле SPDT находится в состоянии покоя (без напряжения), общий контакт и нормально замкнутый контакт замкнуты между собой. Когда на катушку подано напряжением, общий контакт и нормально разомкнутый контакт замкнуты между собой.

Данные с датчика температуры считывается микропроцессором по интерфейсу 1-Wire. Обработка данных с датчиков температуры, датчиков газа, противопожарных датчиков, выработка сигналов на исполнительные устройства, вывод информации на устройство индикации осуществляется программно с помощью соответствующих средств микроконтроллера.

Для вывода визуальной информации об установленной температуре в коттедже используем двухстрочный на 16 символов дисплей.

В первой строке индикатора отображается температура воздуха на 1-м этаже коттеджа. Во второй строке индикатора отображается температура воздуха на 2-м этаже коттеджа.

DS18B20 - цифровой термометр с программируемым разрешением, от 9 до 12-bit, которое сохраняется в EEPROM памяти прибора. DS18B20 обменивается данными по 1-Wire шине и при этом может быть как единственным устройством на линии так и работать в группе. Все процессы на шине управляются центральным микропроцессором.

Диапазон измерений от -55°C до +125°C и точностью 0.5°C в диапазоне от -10°C до +85°C. В дополнение DS18B20 может питаться напряжением линии данных (parasite power), при отсутствии внешнего источника напряжения.

Каждый DS18B20 имеет уникальный 64-битный последовательный код, который позволяет, общаться с множеством датчиков DS18B20 установленных на одной шине. Такой принцип позволяет использовать один микропроцессор, чтобы контролировать множество датчиков DS18B20, распределенных по большому участку.

Принцип работы датчика обнаружения газа MQ-4 основан на свойстве изменения проводимости тонкопленочного слоя диоксида олова, SnO2 при контакте его с определяемым газом. Сам чувствительный элемент датчика, состоит из керамической микротубы с покрытием Al2O3 и нанесенного на нее чувствительного слоя диоксида олова. Внутри тубы проходит нагревательный элемент который нагревает чувствительный слой до температуры, при которой он начинает реагировать на определяемый газ. При попадании газа в датчик происходит абсорбция газа и вследствие чего сопротивление датчика падает.

При включении питания микроконтроллер принимает сигнал RESET, который определяет начальную синхронизацию встроенного калибруемого генератора. Узел программирования получает сигналы синхронизации от синхронизатора и управляет работой счетчика команд и FLASH-памятью программ.

Регистр команд содержит команду, которая выбирается из FLASH-памяти программ для выполнения. Дешифратор команд по коду операции определяет, какая команда должна выполняться. Далее происходит последовательная выборка и исполнение команд в соответствии с алгоритмом работы.

В системах пожарной сигнализации, извещатели ИП 212/101-3А-А1R предназначены для обнаружения конкретного фактора пожара или комбинаций факторов:

Дым. При оценке этого фактора извещателем анализируется наличие продуктов горения в воздухе в объеме защищаемого помещения. Для этого в оптической камере пожарного извещателя под определенным углом устанавливаются инфракрасный светодиод и фотоприемник. В дежурном режиме работы извещателя инфракрасное излучение от светодиода не попадает на фотоприемник. Однако при наличии в оптической камере дыма, его частицы рассеивают инфракрасное излучение, и оно достигает фотоприемника. При потоке отраженного света выше установленной величины извещатель пожарный дымовой формирует сигнал пожарной тревоги.

Открытое пламя. Извещатели пламени реагируют на такой фактор, как излучение пламени или тлеющего очага.

Управление микроклиматом. Для измерения температуры подается команда - снять текущую информацию с датчика температуры. Микроконтроллер опрашивает датчики температуры, и результат выводится на дисплей. При достижении температуры в помещении выше заданного, контроллер выдает сигнал для включения кондиционера. Если температура в помещении ниже заданного, выдается команда для включения отопления.

Для прошивки микроконтроллера используем программатор с разъемом USB. Схема соединения показаны на рисунках 5.12 и 5.13. Ищем аналогичные ножки у микроконтроллера и соединяем их. На ножку VCC нужно подать напряжение +5В, GND "земля" или минус питания.

разъем с usb 6 -- штырьков

Рисунок 4.12 Разъем с USB 6 -- штырьков.

соединение пинов микроконтроллера с разъемом usb

Рисунок 4.13 Соединение пинов микроконтроллера с разъемом USB.

Листинг выполнения программы.[20].

Далее рассмотрим ключевые моменты программной части проекта. Дополнительная информация содержится в комментариях, которыми снабжена практически каждая строка программы. Листинг программы приведен в приложении А. Команды, начинающиеся с символа комментария ("//") в начале строки, предназначены для облегчения разработки, отладки и тестирования.

В Code Vision AVR при разработке программы использованы следующие стандартные библиотеки : ds18b20 , Lcd, Stdio, delay.

Построение блок схемы

Блок схема программы приведен в приложении Б. Работа начинается с опроса датчиков газа, пожарных датчиков затем датчика дыма. Если на каком - нибудь из датчиков произошло срабатывание то соответственно посылается команда на ИУ.

Затем происходит опрос с датчиков температуры. Датчиков температуры два, которые расположены на 1-м этаже и на 2-м этаже коттеджа. Результат значений температуры выводится на дисплей. При достижении температуры в помещении выше заданного, контроллер выдает сигнал для включения кондиционера. Если температура в помещении ниже заданного, выдается команда для включения отопления. Затем происходит опрос если отопление на 1-м этаже включена газовый котел не отключать, если отключен идет проверка на втором этаже, если же он тоже отключен то отключаем газовый котел. Затем цикл повторяется.

Похожие статьи




Разработка схемы электрической принципиальной - Разработка вычислительной системы для автоматизации жилого помещения с использованием системы умный дом

Предыдущая | Следующая