Правительство Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Национальный исследовательский университет
«Высшая школа экономики»
Московский институт электроники и математики Национального
исследовательского университета "Высшая школа экономики"
Департамент электронной инженерии
ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА
На тему: Система дистанционного управления бытовой техникой с использованием сети интернет
Студент группы № РТ-71
(Ф. И.О.)
Руководитель ВКР
преподователь, к. т.н., доцент,
Консультант
старший преподователь,
Москва, 2015
Оглавление
Введение. 4
Глава 1. Системы дистанционного управления. 6
1.1 Микроконтроллеры.. 7
1.1.1 Arduino.. 7
1.2 Датчики и исполнительные устройства. 11
1.2.1. Термодатчик. 11
1.2.2 Реле управления. 19
1.3. Системы обогрева помещений. 21
Глава 2. Разработка системы дистанционного управления бытовой техники. 25
2.1. Выбор компонентов системы.. 25
2.2. Выбор основных комплектующих системы.. 28
2.2.1 Arduino Uno.. 28
2.2.3 Термодатчик DS 18 B 20.. 31
2.2.4 Реле модуль подключение к Arduino.. 33
2.3. Разработка программы системы.. 34
2.4. Разработка интерфейса системы дистанционного управления. 37
2.5 Калькуляция стоимости. 40
2.6 Достоинства и недостатки разработанной системы.. 41
Заключение. 42
Список литературы.. 43
Приложения
Введение
Многие люди задумываются, как облегчить себе управление своим комфортом.
В конце XX века разработчики технологии Java уже предрекли появление систем, позволяющих увеличить интеллект наших бытовых приборов. Они говорили, что например холодильники смогут отслеживать, и по необходимости заказывать по сети интернет продукты, свет будет включаться сам, там, где это нужно без дополнительных действий человека, стиральная машинка работает по заложенным программам и остается только заложить в нее вещи и выбрать режим и многое другое. [1]
Сейчас на рынке представлено большое количество технологий, позволяющих облегчить нам жизнь.
Большое количество фирм предоставляют возможность разработать систему управления вашим бытом для вас, но в основном эти системы очень дорогостоящие. Требуется покупать полностью всю систему.
В данной работе будет рассмотрен один из способов, как это сделать, на примере системы дистанционного управления бытовой техникой с использованием сети Internet, для создания и поддержания комфортной температурой в доме.
На рынке существуют системы, основанные на поддержании температуры за счет водного отопления, которые так же поддерживают температуру помещения, основываясь на датчиках температуры, однако не у всех есть возможность установить такие системы за счет отсутствия водного отопления. Установка таких систем очень дорогостоящая, трубы портят внешний вид помещений. Использования электрических нагревателей оказывается значительно более выгодно при покупке комплектующих к подобным системам.
Отличия разработанной системы заключаются в том, что она позволяет использовать уже имеющиеся обогревательные системы, а так же позволяют включить в себя все необходимые датчики. Так же главным отличаем является то, что есть возможность не только удаленно отслеживать изменения показаний поставленных датчиков, но так же и управлять оборудованием дистанционно, с помощью использования сети интернет.
Многие используют дачные дома не только в теплое время года, однако в холодное время, когда большую часть недели мы проводим в городе и выбираемся за город в основном на выходные, отслеживать, что бы не замерзла система водоснабжения, температура в доме не опускалась ниже определенного уровня, не погибли растения очень сложно. Да и после дороги значительно приятнее оказаться в теплом доме, а не в помещении, температура которого слабо отличается от уличной, а возможно и ниже.
Для того, что бы создать те самые комфортные условия была поставлена задача управления комфортной температурой дома дистанционно. Ведь очень удобно, уезжая, выставить некую планку, ниже которой температура не должна опускаться, что поможет сохранить комфортность помещения, а когда вы решили вернуться, можно выставить уже другую, более комфортную температуру. И все это дистанционно.
Так же, такая система позволит вам сэкономить достаточно приличную сумму денег. Ведь не требуется оставлять постоянно включенной систему обогрева. Если на улице станет теплее, система сама отследит это и по мере необходимости отключит обогрев помещения, или же, если температура упала, а у вас нет возможности приехать и позаботиться о своем доме, система включит необходимое в этом случае отопление.
Глава 1. Системы дистанционного управления
Система дистанционного управления служит для облегчения использования необходимыми бытовыми приборами.
С помощью недорогих комплектующих можно создать нужную именно вам системы, которая будет удовлетворять вашим требованиям. Система позволяет установить датчики отслеживания большого количества различных показателей. Данная система проста в сборке и установке, а так же имеет достаточно маленькую стоимость, что отличает ее от подобных систем. Возможность дистанционного управления позволяет приводить помещение в наиболее приемлемое состояние находясь в любом месте земного шара.
Система самостоятельно отслеживает показатели, а значит самостоятельно поддерживает требуемые показатели даже без участия пользователя. Воспользоваться системой можно с любого устройства, имеющего выход в интернет.
Система состоит из недорогих материалов, что позволяет достаточно сильно сократить затраты. Возможность самостоятельного выбора системы обогрева позволяет использовать уже имеющееся оборудование, или же, при желании, выбрать необходимое оборудование, подходящее для помещения, в которое устанавливается система.
1.1 Микроконтроллеры
1.1.1 Arduino
Arduino – это печатная плата с микроконтроллером и платой расширения. Имеет открытую архитектуру. Имеют стабилизатор питания, цепочку сброса, резонатор. В них можно с легкостью добавить новые элементы, таким образом расширить их функционал. Используется для создания различных систем. К такой плате можно подключить множество различных датчиков, устройств для выполнения задач. Внутри платы Arduino вшит специальный загрузчик, однако присутствует разъем, с помощью которого можно запрограммировать схему вручную. Так же в некоторые платы установлены и другие интерфейсы.
Запрограммировать такую плату можно с помощью собственной оболочки, которою можно скачать бесплатно с официального сайта Arduino. В ней заложен полный, нужный функционал. С помощью нее можно написать программу, откомпилировать ее, а так же загрузить в контроллер Arduino. [2-3]
Язык, для программирования Arduino основан на C/C++, а так же скомпонован с библиотекой АVR Libс. Он достаточно прост для изучения и позволяет легко написать необходимый код для управления системой.
Arduino можно так же назвать электронным конструктором, ведь с помощью нее проектируются электронные устройства. К ней можно подключить множество различных датчиков, а значит отслеживать множество параметров, используя одну маленькую плату.
На рынке представлено множество разных систем Arduino и требуется лишь понять, какая система нужна для решения той или иной задачи.
Сама плата ардуино состоит из микроконтроллеров либо Atmega328, либо Atmega168, а так же элементарной обвязки для программирования и интеграции ее с иными схемами. Так же на плате в обязательном порядке есть стабилизатор напряжения 5В и кварцевый резонатор, который задает тактовую частоту микроконтроллера. Запитывается такой микроконтроллер с помощью блока питания, аккумулятора, или же от обычного персонального компьютера.[3]
Arduino имеет как цифровые порты, работающие на обычных логических 0 и 1, так и аналоговые, которые позволяют принимать и передавать значения напряжения с точностью до 5 мВ.
Огромное количество библиотек позволяют управлять практически любыми системами.
Рис 1. Модуль Arduino UNO
Для управления системой необходимо написать программу, которая будет управлять необходимым оборудованием. Удобство данной системы заключается в том, что для подключения необходимого оборудования не требуется сильно менять систему. Подключение необходимых датчиков и введение их в программу происходит очень легко.
Огромное количество датчиков, уже представленных на рынке позволяет отслеживать практически любые показатели, будь то уровень наличия газа в помещение, влажность, а значит есть ли протечки воды, и многое другое. Система так же позволяет включить в себя запорный механизм, в случае непредвиденной утечки. Для этого требуется просто включить его в схему и прописать требуемый код для его управления. Модуль Arduino позволяет расширить количество входов, а значит можно подключить большое количество средств отслеживания и управления необходимыми ресурсами.
Существуют разные микроконтроллеры Arduino. Приведем некоторые из них [2]:
Serial Arduino, программируется с помощью последовательнго соединения (для этого служит разъём DB-9), используется ATmega8.
Arduino Extreme, с USB-интерфейсом, предназначенным для программирования, используется ATmega8.
Arduino Mini, миниатюрная версия Arduino, которая использует поверхностный монтаж ATmega328. На ней нет конвертера USB-UART.
Arduino Nano 3.0, меньше, чем Arduino Mini, использует питание с помощью USB и поверхностный монтаж ATmega328.
Arduino Diecimila, использует USB-интерфейс и Atmega168 в DIP28 корпусе.
Arduino Mega выполнен на основе ATmega1280.
Arduino Mega2560 R3 выполнен на основе ATmega2560. Использует конвертер USB-UART на базе ATmega16U2.
Arduino Uno R3 (2011), выполнен на основе ATmega328. Использует конвертер USB-UART на базе ATmega16U2.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 |
