Pametna kua
Pametna kuaUvodPojam 'pametna kua' podrazumeva inteligentni sistem za nadzor i upravljanje razliitim sistemima kojima je cilj poboljati kvalitet ivljenja u kui. Obino je to sistem sa centralnom mikrokontrolerskom jedinicom na koju se spajaju razliiti podsistemi sa senzorima. U ovom radu kao glavni procesi opisani su ukljuenje i iskljuenje svetala uz mogunost implementiranja svih ureaja u kui koji rade na 220v. Realizovano je i daljinsko upravljanje preko infracrvene veze, upravljanje svetlima pomou senzora pokreta i foto otpornika. Preko malog daljinskog upravljaa mogu se svi signali za koje postoje tipke na centralnoj jedinici slati beinim putem. U radu je kao glavna centralna jedinica upotrebljen je arduino nano. Arduino nano Arduinoje fiziko-raunarska platforma (razvojni sistem)otvorenog koda.Hardverse sastoji od jednostavnog otvorenog hardverskog dizajna Arduino ploe sa Atmel AVRprocesoromi prateim ulazno-izlaznim elementima.Softverse sastoji od razvojnog okruenja koje ine standardnikompajleribootloaderkoji se nalazi na samoj ploi.
Arduino hardver se programira koristei programski jezik zasnovan na Wiring jeziku (sintaksa i biblioteke). U osnovi je slian C++ programskom jeziku sa izvesnim pojednostavljenjima i izmenama.Arduino i Arduino kompatibilne ploe koristetitove (shild), odnosno zasebne tampane ploe koje se montiraju na Arduino plou i ostvaruju elektrini kontakt sa njom preko postojeih pinova-konektora. Ovi titovi proiruju osnovne mogunosti Arduino ploe i mogu da obavljaju razne funkcije, npr. kontrole motora, povezivanje senzora, beine komunikacije.
Sl. 1. Arduino nanoModul sa 8 elektromagnetnih relejaGlavna komponenta koja vri ukljuivanje ili iskljuvanje potroaa povezanih na sistem je relej. To je elektromehanika naprava koja slui za prekidanje ili uspostavljanje strujnog kola putem elektromagneta koji otvara ili zatvara strujne kontakte. Princip rada releja se zasniva na elektromagnetu koji se sastoji od mnogobrojnih namotaja izolovane bakarne ice oko gvozdenog jezgra. Kada struja tee kroz primarno strujno kolo,oko elektromagneta se stvara magnetno polje koje privlai gvozdenu inu, a sama ina na sebi nosi elektrine kontakte koji otvaraju ili zatvaraju sekundarno strujno kolo. Na slici 2 se nalazi ilustrovani prikaz rada releja.
Sl. 2. Princip rada relejaModul sa 8 elektromagnetnih relejaModul, koji se sastoji od osam elektromagnetnih releja, na sebi poseduje i integrisane komponente koje obezbeduju sigurnost i ispravan rad modula.Neke od tih komponenti su:Dioda (eng. Diode) povezuje se paralelno na kontakte releja i slui za ponitavanje napona samoindukcije i mogue varnice na strujnim kontaktimaOptokapler (eng. Optocoupler) uvodi jo jedan nivo sigurnosti tako to fiziki razdvaja kontakte releja od mikrokontroleraLE dioda (eng. Light-emiting diode) obavlja funkciju indikatora stanja releja.
Sl. 3. izgled modula sa relejima Povezivanje releja sa arduinom Malo da se opie al me mrzi sad :D
Foto otpornikFotootpornikjeotpornikiji se otpor menja pod uticajemsvjetlostikoja pada na njega. Zbog te osobine, nalazi primenu kao elektronski senzor.Fotootpornik je napravljen odpuluprovodnogmaterijala. Ako sufotonisvetlosti koji padaju dovoljne energije, dae vezanim elektronima dovoljno energije da postanu slobodni elektroni u poluprovodniku. Sa time se smanjuje otpor fotootpornika pod uticajem svetlosti.
Sl. 5. FotootpornikAutomatizacija svetla pomou fotootpornikaRelej se ukljuuje i iskljuuje u zavisnosti od promene inteziteta svetlosti primenom fotootpornika Hardver: Arduino RelejFotootpornik Otpornik 10 K SijalicaAnalogna vrednost se ita i uporeuje sa unapred definisanim pragom
Analogni ulazni pin bie A0, njemu fotootpornik alje oitanu vrednost na osnovu inteziteta svetlosti. Digitalni izlazni pin je pin D2 koji ukljuuje i iskljuuje relej, koji slui kao prekida koji ukljuuje i iskljuuje napon koji se dovodi na sijalicu.Analogna vrednost sa fotootpornika se ita i uporeuje sa unapred definisanim pragom. Prag se definie u kodu. Ukoliko je proitana vrednost manja od praga, dioda se ukljuuje u suprotnom bie iskljuena.Na slici 6. je pokazano povezivanje arduina sa fotootpornikom i relejom.
Kod za realizaciju projekta sa fotootpornikomint photoIn = 0; // fotootpornik na Analognom pinu o int relej= 2; // relej na digitalnom pinu 2 int aiValue = 0; // uva vrednost sa fotodetektora int setPoint = 400; // prag void setup() { pinMode(relej, OUTPUT); // Inicijalizacija digitalnog pina } void loop() { aiValue = analogRead(photoIn); // itanje analogne vrednosti sa fotodetektora if (aiValue < setPoint) { digitalWrite(relej, HIGH); // Ukoliko je mrak ukljui relej} else { digitalWrite(relej, LOW); // Ukoliko je osvetljenost dovoljna, relej je iskljuena} }PIR (passive infrared) senzorPIR senzor je detektor pokreta. On je najee integrisan kao komponenta sistema koji automatski obavlja neki zadatak ili upozorava korisnika da je dolo do pokreta u nekom objektu. Detektori pokreta ine vitalnu komponentu bezbednosti i automatizovanih kontrolnih osvetljenja.Svi predmeti ibia oko nas emituju infracrveno zraenje odreenog inteziteta.Topliji predmeti emituju zraenja jaeg intenizteta, a hladniji slabijeg. Senzor u detektoru pokreta je zapravo podeljen na dve polovine. Razlog za to je injenica da mi elimo da detektujemo pokret (promenu), a ne prosean nivo zraenja. Polovine su povezane pa tako mogu da potiru jedna drugu. Ako jedna polovina vidi vie ili manje zraenja, stanje izlaza e se promeniti. Termin "passive ukazuje da senzor ne uestvuje aktivno u procesu, ne emituje infracrveno zraenje ve detektuje infracrveno zraenje od toplih tela koja se nalaze u blizini. Detektovano zraenje konvertuje u elektrini signal koji je proporcionalan detektovanom nivou zraenja.
Automatizacija svetla pomou PIR senzoraPIR senzor kontrolie relej u zavisnosti od njegovog stanja, tj da li je detektovao pokret. Ukoliko je pokret detektovan relej se ukljuuje, samim tim i svetlo.Hardver:Arduino (nano)PIR senzorRelejSijalica
Povezivanje arduina sa PIR senzorom i relejom prikazano je na slici 8.
Sl. 7. PIR senzor
Kod za realizaciju projekta sa PIR senzorom Dljinsko upravljanje pomou IR senzoraSistem je mogue kontrolisati i putem daljinskog upravljaa koji koristi tehnologiju infracrvene svetlosti. Infracrveni prijemnik je komponenta koja omoguava oitavanje impulsa poslatih sa daljinskog upravljaa. Arduino e reagovati u zavisnosti od impulsa koji mu je prosleen.Svi procesi koji su dostupni na centralnoj i sporednoj jedinici, dostupni su i preko daljinskog upravljaa. Budui da se beina komunikacija odvija preko infracrvene veze (IR), na centralnoj jedinici se nalazi i IR senzor za prijem podataka od daljinskog upravljaa.Nedostatak upravljanja preko IR veze je taj to korisnik mora biti u vizualnom dometu s daljinskim upravljaem i najvie do oko 8 metara udaljen. Kako se sistem ne koristi na otvorenom i na velike udaljenosti, za sada je to dovoljno.
Realizacija projekta za daljinsko upravljanjeHardver:Arduino (nano)IR senzorDaljinski upravljaRelejSijalica
Na slici 10. prikazano je povezivanje arduina sa IR senzorom i relejom.Sl. 9. IR senzor i daljinski upravlja
Kod za daljinsko upravljanje
