Інтелектуальна енергозберігаюча система керування температурою у приміщенні
Принцип роботи інтелектуальної енергозберігаючої системи. Засоби автоматичного регулювання потрапляння сонячного світла у будинок. Переваги використання контролера Arduino Uno. Електрична схема пристрою вводу виводу даних. Мінімізація споживання енергії.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | статья |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 15.12.2017 |
| Размер файла | 493,7 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://allbest.ru
2
Київський національній університет технологій та дизайну
УДК 628.95.004.94
Інтелектуальна енергозберігаюча система керування температурою у приміщенні
Черниченко Ю. М., Злотенко Б. М.
2017
Вступ
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. Це здійснюється за рахунок раціонального використання природних ресурсів автоматизованою системою. Один з прикладів такого заощадження є регулювання температури у будинку, використовуючи природне освітлення.
У теплу пору року, коли інтенсивність сонячного світла є найвищою, робота охолоджувальних приладів, забирає велику кількість електричної енергії. Тому регулювання потрапляння сонячного світла у будинок стає важливою задачею Така задача вирішується за допомогою автоматичного піднімання та опускання ролетів. Тепло в будинку накопичується до заданої температури, якщо температура перевищує задану, то електропривод ролетів закриває вікно. Система зберігає, та в разі необхідності накопичує отримане сонячне тепло.
Постановка завдання: Розробити лабораторний стенд який демонструє принцип роботи інтелектуальної системи керування температурою у приміщенні, а також експериментальне дослідження електроприводу та його структури.
Результати досліджень
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 зв'язку з комп'ютером 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 комп'ютера «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 двигуна
Висновки
Інтелектуальні 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.
Список використаних джерел
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.
Анотація
УДК 628.95.004.94
Інтелектуальна енергозберігаюча система керування температурою у приміщенні. Черниченко Ю.М., Злотенко Б.М. Київський національній університет технологій та дизайну
Стаття присвячена розробці інтелектуальній системі керування температурою у приміщенні за допомогою контролера Arduino та електроприводу ролет.
Система дозволяє з максимальною ефективністю регулювати надходження природного світла та тепла, яке потрапляє в кімнату,створюючи комфортний мікроклімат.
Ключові слова: інтелектуальна система керування, температура, мікроклімат, електропривод, Arduino, кроковий двигун, драйвер, цифровий дисплей
Аннотация
Интеллектуальная энергосберегающая система управления температурой в помещении. Черниченко Ю.М., Злотенко Б.М. Киевский национальный университет технологий и дизайна
Статья посвящена разработке интеллектуальной системе управления температурой в помещении с помощью контроллера Arduino.
Система позволяет с максимальной эффективностью регулировать поток естественного света и тепла, которое попадает у комнату, создавая комфортный микроклимат.
Ключевые слова: интеллектуальная система управления, температура, микроклимат, электропривод, Arduino, шаговый двигатель, драйвер, цифровой дисплей
Annotation
Intelligent temperature control system in room . Chernychenko Y.M, Zlotenko В.M. Kyiv National University of Technology & Design
The article is devoted to development of intelligent temperature control system in room with controller Arduino.
The system allows you to adjust the flow of natural light and heat with maximum efficiency, which falls in the room, creating a comfortable microclimate.
Keywords: intelligent control system, temperature, microclimate, electric drive, Arduino, stepper motor, driver, digital display
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Основні властивості й функціональне призначення елементів системи автоматичного керування (САК). Принцип дії та структурна схема САК. Дослідження стійкості початкової САК. Синтез коректувального пристрою методом логарифмічних частотних характеристик.
контрольная работа [937,5 K], добавлен 19.05.2014Лінійна система автоматичного керування температурним режимом. Корекція параметрів якості, моделювання і дослідження імпульсної системи: побудова графіка усталеної похибки; розрахунок логарифмічних псевдочастотних характеристик коректуючого пристрою.
курсовая работа [396,0 K], добавлен 26.01.2011Синтез функціональної схеми модуля запам’ятовуючого пристрою, модуля вводу-виводу. Вибір елементів елементної бази. Програми управління модулем вводу-виводу. Датчики атмосферного тиску, швидкості вітру, вологості. Алгоритм виведення даних на LCD дисплей.
курсовая работа [701,9 K], добавлен 29.01.2013Структурна схема неперервної системи автоматичного керування. Визначення стійкості системи за критерієм Найквіста. Графіки перехідної характеристики скорегованої САК, її логарифмічні псевдочастотні характеристики. Визначення періоду дискретизації.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 27.08.2012Математичний опис лінійних неперервних систем автоматичного керування (САК). Інерційні й не інерційні САК, їх часові та частотні характеристики. Елементарні ланки та їх характеристики. Перетворення схеми математичної моделі САК до стандартного вигляду.
курсовая работа [444,8 K], добавлен 10.04.2013Опис роботи, аналіз та синтез лінійної неперервної системи автоматичного керування. Особливості її структурної схеми, виконуваних функцій, критерії стійкості та її запаси. Аналіз дискретної системи автокерування: визначення її показників, оцінка якості.
курсовая работа [482,1 K], добавлен 19.11.2010Визначення температури в приміщенні, аналіз на задимленість та своєчасна подача сигналів. Структурна схема пристрою, обґрунтування достатності апаратних засобів та програмних ресурсів. Принципова схема пристрою та схема підключення цифрового датчика.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 18.09.2010Конструкція та принцип роботи холодильної камери. Структурна схема автоматизованої системи керування, її проектування на основі мікроконтролера за допомогою сучасних програмно-інструментальних засобів розробки та налагодження мікропроцесорних систем.
курсовая работа [4,5 M], добавлен 08.07.2012Визначення передаточних функцій об’єкта за різними каналами, його статичних і динамічних характеристик. Розроблення та дослідження CAP. Аналіз стійкості системи за критеріями Рауса-Гурвіца. Параметрична оптимізація системи автоматичного регулювання.
курсовая работа [2,7 M], добавлен 28.12.2014Передаткова функція замкненої та розімкненої схеми регулювання. Перевірка на стійкість отриманої схеми системи автоматичного регулювання. Оцінка якості процесу регулювання в системі за показниками та допустимої інструментальної похибки в сталому режимі.
контрольная работа [956,2 K], добавлен 03.12.2013Аналіз стійкості вихідної системи автоматичного управління за критерієм Найквиста. Проектування за допомогою частотного метода корегуючго пристрою. Проведення перевірки виконаних розрахунків за допомогою графіка перехідного процесу (пакети Еxel і МatLab).
курсовая работа [694,3 K], добавлен 10.05.2017Короткі відомості про системи автоматичного регулювання та їх типи. Регулятори: їх класифікація та закони регулювання. Розробка моделі автоматичного регулювання в MATLAB/Simulink і побудова кривої перехідного процесу. Аналіз якості функціонування системи.
курсовая работа [402,4 K], добавлен 20.11.2014Опис роботи системи автоматичного керування (САК). Аналіз лінійної та дискретної САК. Визначення стійкості системи по критерію Гурвіца. Побудова амплітудно-фазової та логарифмічної частотної характеристики. Моделювання в програмному модулі Simulink.
курсовая работа [744,8 K], добавлен 19.11.2010Призначення, принцип дії та функціональна структура системи автоматичного супроводження за напрямком. Принцип дії та функціональна структура виконуючого пристрою. Особливості, етапи та принципи побудови завадозахищених моноімпульсних координаторів.
дипломная работа [1,3 M], добавлен 16.06.2014Опис роботи схеми, знаходження передавальних функцій слідкуючого пристрою. Складання рівняння асинхронного двигуна. Визначення передавальних функцій системи. Аналіз граничного значення коефіцієнта передачі тахогенератора. Оптимізація роботи пристрою.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 13.01.2015Керуюча напруга системи фазового автопідстроювання частоти, яка застосована в радіотехнічних пристроях. Принцип дії системи, її схема. Системи спостереження за часовим положенням імпульсного сигналу. Призначення систем автоматичного регулювання посилення.
контрольная работа [716,6 K], добавлен 27.11.2010Методи машинного навчання систем керування. Інформаційне забезпечення інтелектуальної системи автофокусування електронного мікроскопа. Реалізація алгоритму самонастроювання з оптимізацією контрольних допусків. Перевірка даних на електронограмі алюмінію.
дипломная работа [2,4 M], добавлен 17.11.2011Впровадження автоматизованої системи комерційного обліку електроенергії, її переваги, основні функції, склад, організиція роботи та програмне забезпечення. Система обліку та отримання розрахункових даних. Підсистема відображення даних та конфігурації.
реферат [93,8 K], добавлен 12.05.2009Дистанційна силова система спостерігання, її опис та принцип дії. Передатні функції та числові параметри елементів системи, дослідження стійкості системи. Зменшення похибок, оцінка зміни стійкості та якості перехідного процесу. Графік перехідного процесу.
курсовая работа [498,9 K], добавлен 05.02.2013Аппаратные средства с возможностью расширения и открытыми принципиальными схемами. Процесс работы с микроконтроллерами. Теоретические сведения о платформе Arduino. Установка драйверов для Arduino Duemilanove, Nano или Diecimila в Windows 7, Vista или XP.
курсовая работа [3,3 M], добавлен 26.09.2014
