Охранная система проекта "Умный дом" на базе контроллера Arduino
Исследование автоматической системы охранной сигнализации на базе контроллера Arduino. Устройство и принцип работы датчика движения. Технические характеристики датчика вибрации. Схема подключения датчиков к контроллеру. Программное обеспечение платформы.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 17.02.2019 |
| Размер файла | 586,2 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://www.allbest.ru/
ОХРАННАЯ СИСТЕМА ПРОЕКТА «УМНЫЙ ДОМ» НА БАЗЕ КОНТРОЛЛЕРА ARDUINO
THE SECURITY SYSTEM OF THE «SMART HOUSE» PROJECT BASED ON THE ARDUINO CONTROLLER
Васильев Д.А. Кемеровский государственный университет Кемерово, Россия
Охранная система представляет собой комплекс технических и программных средств, позволяющий защитить жилище от несанкционированного проникновения. В настоящее время распространение получили автоматические охранные системы, которые работают в автономном режиме без участия человека. Такие системы предполагают наличие датчиков для сбора информации, средств обработки этой информации и средств оповещения о наличии опасности.
Автоматические системы охранной сигнализации жилища являются частью системы «Умный дом». Техническая реализация этой системы возможна с применением широкого диапазона средств автоматизации. Одним из наиболее доступных средств является контроллер Arduino и датчики, которые могут с ним работать.
Рассмотрим автоматическую систему охранной сигнализации на базе контроллера Arduino, которая включает:
систему контроля периметра, построенную на датчиках движения;
систему защиты от проникновения, построенную на датчиках вибрации;
систему контроля внутренних помещений, также построенную на датчиках движения.
В качестве средств оповещения могут быть использованы:
средства световой сигнализации (лампы освещения и пр.);
средства звуковой сигнализации (сирена, зуммер, гудок и пр.).
Рассмотрим устройство и принцип работы датчика движения. В разработанном проекте выбран датчик движения HC-SR505. Это инфракрасный (ИК) или пироэлектрический (PIR) датчик. Датчик состоит из пироэлектрического элемента деталь цилиндрической формы, в центре которой расположен кристалл, который отличается высокой чувствительностью к наличию в зоне проверки инфракрасного излучения определенной интенсивности. Чем выше температура объекта, тем интенсивнее инфракрасное излучение. Сверху датчик покрыт полусферой, разделенная на несколько участков (линз), каждый из которых обеспечивает фокусировку излучения тепловой энергии на различные сегменты датчика движения. Чаще всего в качестве линзы применяют линзу Френеля, которая за счет концентрации теплового излучения позволяет расширить диапазон чувствительности инфракрасного датчика. Внешний вид датчика представлен на рисунке 1.
Рисунок 1 - Внешний вид датчика движения HC-SR505
Рассмотрим принцип работы датчика движения. Датчик конструктивно разделен на два элемента. Когда он находится в пустом пространстве, доза излучения, получаемая каждым элементом постоянна. Человек при появлении в зоне срабатывания датчика сначала попадает в зону обозрения первого элемента, на котором появляется положительный электрический импульс. Когда человек перемещается, вместе с ним перемещается и тепловое излучение, которое попадает уже на второй элемент. Этот элемент генерирует отрицательный импульс. Разнонаправленные импульсы регистрируются электронной схемой датчика, которая делает вывод, что в поле зрения датчика находится человек.
Технические характеристики HC-SR505:
Напряжение питания постоянного тока: 4,5-20В.
Потребляемый ток (в покое): менее 60 мкА.
Потребляемый ток (при срабатывании): менее 80 мкА.
Выходной уровень: высокий 3,3 В, низкий 0 В.
Длительность высокого уровня на выходе после срабатывания: около 8 с.
Угол зоны обнаружения: не более 100 градусов.
Дальность обнаружения: 2-3 м.
Рабочая температура: -20…+80 °С.
Диаметр линзы датчика: 10 мм.
Размеры платы: 10Ч23 мм.
Схема подключения датчика движения к контроллеру Arduino представлена на рисунке 2.
Рисунок 2 - Схема подключения датчика движения HC-SR505
Рассмотрим устройство и принцип работы датчика вибрации. Основной элемент датчика - металлическая пружина гибкой структуры, расположенная во внутренней части трубки из пластика. При наличии каких-либо воздействий на нее она начинает колебаться. Усиление сигнала происходит за счет его подачи сначала на операционный усилитель, а потом на выход аналогового типа. Важным элементом датчика вибрации является потенциометр, который регулирует чувствительность прибора, и позволяет устанавливать необходимый порог срабатывания. Находящийся на плате потенциометр позволяет настроить его чувствительность. Он представляет собой переменный резистор c сопротивлением регулируемого типа. На плате датчика также присутствуют светодиоды, которые сигнализируют о наличии питания. В состоянии покоя модуль находится в разомкнутом состоянии, и протекания тока по нему нет. При наличии внешних вибрационных воздействий за счет раскачивания пружины происходит кратковременное замыкание контактов. В результате происходит срабатывание датчика.
Внешний вид датчика вибрации представлен на рисунке 3.
Рисунок 3 - Датчик вибрации
Технические характеристики датчика вибрации:
Питающее напряжение от 3 до 5 В.
Ток потребления 4-5 мА.
Наличие цифрового выхода.
Наличие регулировки чувствительности.
Схема подключения датчика вибрации к контроллеру Arduino представлена на рисунке 4.
Рисунок 4 - Схема подключения датчика вибрации
охранная сигнализация контроллер датчик
В проекте использован контроллер Arduino Uno [1], который построен на микроконтроллер ATmega328. Платформа содержит 14 цифровых вход/выходов, 6 из которых могут использоваться как выходы широтно-импульсной модуляции (ШИМ), 6 аналоговых входов, кварцевый генератор 16 МГц, разъем USB, силовой разъем, разъем ICSP и кнопку перезагрузки. В отличие от других плат для связи по USB контроллер использует ATmega8U2. Для работы необходимо подключить платформу к компьютеру посредством кабеля USB, либо подать питание при помощи адаптера AC/DC или батареи.
Платформа программируется посредством программного обеспечения Arduino. Микроконтроллер ATmega328 поставляется с записанным загрузчиком, облегчающим запись новых программ без использования внешних программаторов. Связь осуществляется оригинальным протоколом STK500. Также имеется возможность не использовать загрузчик и запрограммировать микроконтроллер через выводы ICSP (внутрисхемное программирование). Микроконтроллер ATmega328 располагает 32 кбайт flash-памяти, из которых 0,5 кбайт используется для хранения загрузчика, а также 2 кбайт ОЗУ (SRAM) и 1 кбайт EEPROM.
Список литературы
1. Официальный сайт Arduino (http://arduino.ru).
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Принципы работы цифрового компаса HMC5883L, платы Arduino UNO. Особенности шины I2C, ее недостатки и преимущества. Программа Fritzing, ее значение для построения схемы подключения цифрового компаса к Arduino UNO. Согласование уровней выхода со входом.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 30.03.2014Аппаратные 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 26.09.2014Описание схемы автоматического включателя освещения на базе датчика движения, его внутренняя структура и элементы, принцип работы, специфика и сферы практического применения. Описание симистора и фотодиода, их функциональные особенности и назначение.
курсовая работа [180,4 K], добавлен 04.09.2014Упрощенная модель системы регулировки. Стандартный конструктив Ардуино с платами расширения. Внешний вид Ардуино Uno. Среда разработки Arduino. Встроенный текстовый редактор программного кода. Программа управления шаговым двигателем в однофазном режиме.
курсовая работа [4,5 M], добавлен 02.06.2015Алгоритм работы охранной сигнализаций. Датчик движения, звуковая сирена, реле, транзистор, резистор, конденсатор, цифровой сегментный индикатор. Изготовка домашней охранной сигнализации. Определение зон установки датчиков для обеспечения охраны объекта.
дипломная работа [1,7 M], добавлен 22.07.2013Тема работы: тактика оснащения объектов периметральными системами охранной сигнализации связана с оснащением объекта ограждением. Технические средства и системы защиты внешнего периметра объекта. Типы периметральных систем охранной сигнализации.
реферат [21,4 K], добавлен 21.01.2009Процессы передачи сигнала от датчика к устройству управления. Назначение и технические характеристики охранной системы с цифровой индикацией. Разработка электрических структурной и принципиальной схем, выбор элементной базы. Расчет узлов и блоков.
курсовая работа [325,9 K], добавлен 09.06.2013Принцип действия обобщенного волоконно-оптического датчика. Оптическая схема модуляции света. Классификация фазовых (интерферометрических) датчиков. Внешний вид интерферометра световолоконного автоматизированного ИСА-1, технические характеристики.
доклад [847,6 K], добавлен 19.07.2015Последовательность и методика разработки датчиков расстояния и касания. Принцип работы поверяемых датчиков и образцовых приборов (микрометра или индикатора часового типа ИЧ-25). Соотношение показаний поверяемого датчика. Обработка результатов измерений.
дипломная работа [947,7 K], добавлен 10.07.2012Описание и устройство датчиков; их принципы работы, примеры использования. Охрана и освещение лестницы в многоэтажном доме, подсобных помещений и автомобильной стоянки. Различия устройств движения. Характеристики электронного инфракрасного датчика.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 14.12.2013Лазерный виброметр повышенной чувствительности: состав, схема, принцип работы. Базовые структурные элементы и электронная система оптической системы виброметра. Измерение вибрации в промышленности с помощью IVS-200 индустриального датчика вибрации.
реферат [2,1 M], добавлен 18.12.2009Система охраны и технические средства объектов (имущества). Виды извещателей, формирующих сигналы тревоги и приемо-контрольный прибор. Расчет экономической эффективности от внедрения средств охранной сигнализации. Техника безопасности при эксплуатации.
дипломная работа [375,1 K], добавлен 27.04.2009Техническая структура и программно-алгоритмическое обеспечение микропроцессорного регулирующего контроллера МПК Ремиконты Р-130. Разработка функциональной схемы контроллера для реализации автоматической системы регулирования. Схема внешних соединений.
контрольная работа [403,6 K], добавлен 18.02.2013Конструирование датчика пожароопасных ситуаций, с помощью которого возможно уменьшение количества пожаров в местах повышенной огнеопасности. Схема применения пироэлектрического датчика в устройстве охранной сигнализации. Расчет параметров печатной платы.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 24.10.2011Теоретический обзор существующих методов измерения влажности. Сравнительный обзор существующих подсистем контроля влажности, выбор датчика влажности. Описание датчика влажности QFM3160 и контроллера SYNCO 700. Разработка схемы и элементной базы датчика.
дипломная работа [2,2 M], добавлен 13.10.2017Системы охранной сигнализации, учет специфики охраняемых объектов, определяемой концентрацией, важностью и стоимостью охраняемых материальных ценностей. Подгруппы охраняемых объектов. Термины и определения, используемые в системах охранной сигнализации.
реферат [23,4 K], добавлен 21.01.2009Охранная сигнализация на магнито-контактных датчиках. Разработка структурной схемы многоканальной охранной системы сигнализации. Выбор материала и способ изготовления печатного основания. Расчёт габаритных размеров печатной платы. Описание шины.
дипломная работа [4,3 M], добавлен 18.11.2013Разработка интегрированной системы сигнализации на базе использования оптико-электронных и звуковых извещателей применительно к условиям торгово-развлекательного комплекса. Расчет экономической эффективности от внедрения системы охранной сигнализации.
дипломная работа [2,3 M], добавлен 05.11.2016Основные функции периферийных элементов (датчики, кнопки) в микропроцессорном устройстве. Простая схема подключения датчика на основе геркона. Характерные особенности микроконтроллеров семейства "Тесей". Разработка принципиальной схемы устройства.
курсовая работа [3,2 M], добавлен 15.11.2015Понятие системы "Умный дом" и принципа ее действия. Комплексный подход к проектированию и особенности электро-, водо- и газоснабжения, освещения, отопления, вентиляции и кондиционирования, канализации. Система общего управления "умный дом" на базе ПК.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 05.05.2013
