Создание и реализация системы «Умный дом» на базе микроконтроллера Arduino с управлением через web-страницу | Статья в журнале «Техника. Технологии. Инженерия»

Автор:

Рубрика: Информатика и кибернетика

Опубликовано в Техника. Технологии. Инженерия №2 (8) апрель 2018 г.

Дата публикации: 29.01.2018

Статья просмотрена: 45 раз

Библиографическое описание:

Комков С. С. Создание и реализация системы «Умный дом» на базе микроконтроллера Arduino с управлением через web-страницу // Техника. Технологии. Инженерия. — 2018. — №2. — С. 10-14. — URL https://moluch.ru/th/8/archive/85/3093/ (дата обращения: 17.08.2018).



Шло время, и в жизни человека появлялись всё новые бытовые приборы, инженерные системы, и сложность их со временем росла. Все эти устройства выполняли функции, которые приносили всё больше комфорта в быт человека.

Количество различных инженерных систем стало исчисляться сотнями и одновременное управление ими становилось невозможно. Но благодаря компьютерным технологиям, человек смог упростить себе жизнь. Появились различные автоматизации в том числе и в обычных домах.

Домашняя автоматизация, или умный дом (англ. smart home) — система домашних устройств, способных выполнять действия и решать определенные повседневные задачи без участия человека. Домашняя автоматизация включает доступные через интернет домашние устройства [1].

Наиболее распространенные примеры автоматических действий в «Умном доме» — автоматическое включение и выключение света, автоматическая коррекция работы отопительной системы или кондиционера и автоматическое уведомление о вторжении, возгорании или протечке воды.

https://sigadoma.ru/wp-content/uploads/2013/06/umniy-dom.jpg

Рис. 1. Пример системы «Умный дом»

Домашняя автоматизация в современных условиях — чрезвычайно гибкая система, которую пользователь конструирует и настраивает самостоятельно в зависимости от собственных потребностей. Это предполагает, что каждый владелец умного дома самостоятельно определяет, какие устройства и где установить и какие задачи и как они будут исполнять [1].

На базе «Брянского строительного колледжа имени профессора Н. Е. Жуковского» функционирует секция научного студенческого общества «Робототехника и Электроника» с октября 2017г под руководством преподавателя Комкова Сергея Сергеевича. Данный проект разработали студенты 2 курса группы 9Э-22 специальности 08.02.09 «Монтаж наладка и эксплуатация электрооборудования ПГиЗ»

Целью нашей работы было создание “Умного дома” на базе микроконтроллеров Arduino, который управляется дистанционно, с помощью web-браузера.

Для достижения цели были поставлены следующе задачи:

  1. Создание макета
  2. Изучение модулей и датчиков
  3. Создание web-страницы и управление всеми процессами

На данный момент разработан макет системы «Умный дом», на примере аудитории. В котором управление всей системой производится с любого устройства (телефон, планшет и т. д.) через web-браузер.

C:\Users\Lenovo\Desktop\project\project\10.06.2017\DSC00940.JPG

Рис. 2. Макет системы «Умный дом»

Наша система «Умный дом» управляет следующими процессами:

  1. Включение и выключение:

a) света в помещениях

b) розеток

  1. Открытие и закрытие жалюзи
  2. Измерение температуры и влажности помещения
  3. сплит-системой

Проект построен на:

  1. Платформе Arduino Uno.

Arduino Uno один из самых распространённых микроконтроллеров. Питание может получать от USB порта или от внешнего источника постоянного тока до 12В. Выходное напряжение 3,3В, 5В, 5–12В. Язык программирования С++ подобный, легок в освоении [2].

http://electronica.bashel.ru/cashe/img/720/info/3249/uno-r3-720x720.jpg

Рис. 3. Arduino Uno

  1. Ethernet Shield

Ethernet Shield — это плата расширения, позволяющая Arduino работать в локальных вычислительных сетях для приёма и передачи данных, а также в сети Интернет. С ней можно управлять удалёнными объектами через web-браузер со своего компьютера, планшета или телефона. Более того, устройства смогут сами выступать в роли сервера [3].

http://wiki.amperka.ru/_media/%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B4%D1%83%D0%BA%D1%82%D1%8B:ethernet-shield:arduino-ethernet-shield-v2.1.jpg?w=700&tok=04b124

Рис. 4. Ethernet Shield

На макете освещение представлено светодиодами

http://media.ffclub.ru/up74546-2i26.jpg

Рис. 5. светодиоды

Они применятся в группах подсветки: коридора, доски и самой аудитории.

С web-страницы осуществляется управление точечным освещением в вышеперечисленных группах.

Как аналог сплит-системы использовался электродвигатель постоянного тока-электрическая машина, в которой электрическая энергия преобразуется в механическую [4].

http://modellshop.narod.ru/RE140RA.jpg

Рис. 6. Электродвигатель постоянного тока

Датчиком служащим для измерения температуры и влажности является DHT11.

DHT11 — это цифровой датчик влажности и температуры, состоящий из термистора и емкостного датчика влажности. Также датчик содержит в себе АЦП для преобразования аналоговых значений влажности и температуры. Датчик DHT11 не обладают высоким быстродействием и точностью, но зато прост, недорог и отлично подходят для контроля влажности в помещении [5].

temperature-sensor-dht11

Рис. 7. Датчик DHT11

Цифровые значения температуры и влажности выводятся непосредственно на web-страницу.

Микросервопривод FS90 используется для выполнения механической работы –открытие и закрытие жалюзи на макете. Этот сервопривод позволяет установить и удерживать угол поворота колеса. Привод обладает углом поворота 180°, т. е. может быть установлен в любое положение в пределах полуокружности.

http://sc02.alicdn.com/kf/HTB13sNdJXXXXXcdXXXXq6xXFXXXa/sg90-micro-9g-servo-for-rc-toy.jpg

Рис. 8. Микросервопривод FS90

Рис. 9. Схема подключения оборудования

Рис. 10. Часть программного кода

Рис. 11. Пример web-страницы

Вывод

В результате работы нами был создан макет системы «Умный дом» и создана веб-страница, с помощью которой мы управляем всей нашей периферией. Макет системы находится в постоянной модернизации.

Литература:

  1. Домашняя автоматизация https://ru.wikipedia.org/wiki/Домашняя_автоматизация
  2. Arduino https://ru.wikipedia.org/wiki/Arduino
  3. Ethernet Shield http://wiki.amperka.ru/продукты:ethernet-shield
  4. Электродвигатель https://ru.wikipedia.org/wiki/Электрический_двигатель
  5. Датчик DHT11 http://makerplus.ru/wiki/datchik-vlazhnosti-i-temperatury-dht11
Основные термины (генерируются автоматически): макет системы, домашняя автоматизация, USB, измерение температуры, закрытие жалюзи, система, устройство.

Похожие статьи

Модернизация автоматизированной системы управления...

Данная статья посвящена модернизации автоматизированной системы управления процессом нагрева труб в промышленных печах, на базе современных средств автоматизации.

TI — измерение температуры. Предложенная система АСУ является альтернативой, способной...

Анализ систем автоматизированного управления умным домом

AMX - система домашней автоматизации одноимённой компании Централизованная.

управление жалюзи; взаимодействие с другими системами.

Домашняя автоматизация, или умный дом (англ. smart home) — система домашних устройств, способных выполнять...

Обзор функциональных возможностей и перспектив развития...

- создание технической и охранной сигнализации; - определение температуры и влажности воздуха

Основные термины (генерируются автоматически): устройство, домашняя автоматизация, система, ELKO, центральный элемент, кнопка управления, единый интерфейс...

Анализатор воздуха на платформе Arduino

Сенсор включает в себя резистивный компонент измерения влажности и компонент измерения температуры с отрицательным температурным коэффициентом

– данное устройство можно использовать в качестве модуля «умного дома», подключив к нему систему пожаротушения.

Автоматизированные системы управления техническим...

Современный этап модернизации и технического обновления промышленности характеризуется внедрением информационно-коммуникационных технологий в производство. Важной составной частью компьютерной автоматизации производства является разработка и...

Из опыта использования Arduino в курсовом и дипломном...

При разработке курсовых проектов по МДК 02.01 «Микропроцессорные системы» и выпускных квалификационных работ все технические решения отрабатываются на этой платформе и на защиту представляются экспериментальные макеты разрабатываемых устройств.

Автоматизация процесса снятия амплитудно-частотных...

Ключевые слова: измерительно-вычислительная система, режекторные фильтры, амплитудно-частотные характеристики, передаточные характеристики, аппаратно-программный комплекс, модель, автоматизация измерений.

Автоматизированная система управления климатическими...

Температура воздуха измеряется обычным цифровым термометром, а вот для измерения влажности воздуха требуется изготовление

- команды управления системой. Управление периферийными устройствами осуществляется через адресное пространство данных.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Модернизация автоматизированной системы управления...

Данная статья посвящена модернизации автоматизированной системы управления процессом нагрева труб в промышленных печах, на базе современных средств автоматизации.

TI — измерение температуры. Предложенная система АСУ является альтернативой, способной...

Анализ систем автоматизированного управления умным домом

AMX - система домашней автоматизации одноимённой компании Централизованная.

управление жалюзи; взаимодействие с другими системами.

Домашняя автоматизация, или умный дом (англ. smart home) — система домашних устройств, способных выполнять...

Обзор функциональных возможностей и перспектив развития...

- создание технической и охранной сигнализации; - определение температуры и влажности воздуха

Основные термины (генерируются автоматически): устройство, домашняя автоматизация, система, ELKO, центральный элемент, кнопка управления, единый интерфейс...

Анализатор воздуха на платформе Arduino

Сенсор включает в себя резистивный компонент измерения влажности и компонент измерения температуры с отрицательным температурным коэффициентом

– данное устройство можно использовать в качестве модуля «умного дома», подключив к нему систему пожаротушения.

Автоматизированные системы управления техническим...

Современный этап модернизации и технического обновления промышленности характеризуется внедрением информационно-коммуникационных технологий в производство. Важной составной частью компьютерной автоматизации производства является разработка и...

Из опыта использования Arduino в курсовом и дипломном...

При разработке курсовых проектов по МДК 02.01 «Микропроцессорные системы» и выпускных квалификационных работ все технические решения отрабатываются на этой платформе и на защиту представляются экспериментальные макеты разрабатываемых устройств.

Автоматизация процесса снятия амплитудно-частотных...

Ключевые слова: измерительно-вычислительная система, режекторные фильтры, амплитудно-частотные характеристики, передаточные характеристики, аппаратно-программный комплекс, модель, автоматизация измерений.

Автоматизированная система управления климатическими...

Температура воздуха измеряется обычным цифровым термометром, а вот для измерения влажности воздуха требуется изготовление

- команды управления системой. Управление периферийными устройствами осуществляется через адресное пространство данных.

Посетите сайты наших проектов

Задать вопрос