Содержание
Идея 3. На базе микросхем
Это более сложный вариант, чем с использованием транзисторов, но цифровое реле не требует нажатия кнопки для начала нового цикла, они более устойчивы. Циклическое реле позволяет выполнять несколько операций в автоматическом режиме, за счет наличия микросхемы существует источник внутреннего опорного питания, можно значительно увеличить пределы задержки времени.
Рис. 7. На базе микросхемы КР512ПС10
Посмотрите на рисунок, приведенная здесь схема рассчитана на работу в цепи 220 В. Для ее реализации вам понадобятся резисторы разного номинала, указанные на схеме, диодный мост, пара транзисторов, полупроводниковые элементы, конденсаторы, промежуточное реле, микросхема.
Ее принцип действия идентичен с описанным ранее вариантом на двух транзисторах с той разницей, что в цепи управления временной задержкой появляется микросхема. С помощью которой заряд конденсатора может накапливаться в десятки раз дольше, соответственно, получается возможность увеличения времени задержки.
Процесс сборки не представляет особых трудностей для опытных радиолюбителей, имеющих навыки пайки и чтения схем. Однако для новичков такое реле времени может представлять определенную сложность, поэтому им следует внимательно относиться к процессу.
Монтаж проводки для двух выключателей
Специалисты считают, что схема управления освещением с двух мест является очень простой для организации освещения в закрытых пространствах большой площади ли сложной планировки. При монтаже схемы управления электрическим освещением из двух мест потребуются:
- ящик управления освещением, или ЯУО;
- два проходных коммутатора;
- переключатель на два направления;
- кабель нужного сечения.
Подсоединяя все элементы схемы друг к другу, следует учитывать перекидной тип режима работы. Это значит, что для двух устройств должен быть один общий контакт. В таком случае при включении первого выключателя он будет замыкаться со вторым. При включении второго выключателя он будет замыкаться на коммутатор и выключать первый. Контакты не должны одновременно замыкаться друг с другом. Соединение кабеля должно происходить в ящике управления освещением.
Кухонный таймер Ардуино с энкодером
Сейчас рассмотрим, как сделать таймер на Ардуино своими руками с энкодером и LCD. Принцип управления, подобен предыдущему варианту. Поворотом ручки энкодера можно задать необходимый временной интервал, а нажатием на ручку можно запускать и останавливать обратный отсчет времени. Далее размещена схема сборки проекта на Arduino Nano, этот проект можно собрать и на плате Arduino Uno.
Скетч таймера обратного отсчета времени
#include <Wire.h> // библиотека для протокола I2C
#include <LiquidCrystal_I2C.h> // библиотека для LCD 1602
LiquidCrystal_I2C LCD(0x27, 20, 2); // присваиваем имя дисплею
#include <RotaryEncoder.h> // библиотека для энкодера
RotaryEncoder encoder(4, 2); // пины подключение энкодера (DT, CLK)
// задаем шаг энкодера, максимальное и минимальное значение
#define STEPS 1
#define POSMIN 0
#define POSMAX 30
int lastPos, newPos;
boolean buttonWasUp = true;
byte w = 0;
int SEC = 0;
int MIN = 0;
unsigned long timer;
void setup() {
pinMode(6, INPUT_PULLUP); // пин для кнопки энкодера
encoder.setPosition(0 / STEPS);
pinMode(10, OUTPUT); // подключаем светодиод и зуммер
pinMode(12, OUTPUT);
digitalWrite(10, HIGH);
LCD.init(); // инициализация дисплея
LCD.backlight(); // включение подсветки
LCD.setCursor(2, 0);
LCD.print("TIMER STOP");
LCD.setCursor(5, 1);
LCD.print(MIN);
LCD.print(" : ");
LCD.print(SEC);
}
void loop() {
// проверяем положение ручки энкодера
encoder.tick();
newPos = encoder.getPosition() * STEPS;
if (newPos < POSMIN) {
encoder.setPosition(POSMIN / STEPS);
newPos = POSMIN;
}
else if (newPos > POSMAX) {
encoder.setPosition(POSMAX / STEPS);
newPos = POSMAX;
}
// если положение изменилось - меняем переменную MIN и выводим на дисплей
if (lastPos != newPos) {
MIN = newPos;
lastPos = newPos;
LCD.clear();
LCD.setCursor(2, 0);
LCD.print("TIMER STOP");
LCD.setCursor(5, 1);
LCD.print(MIN);
LCD.print(" : ");
LCD.print(SEC);
}
// если была нажата кнопка энкодера запускаем отсчет времени
boolean buttonIsUp = digitalRead(6);
if (buttonWasUp && !buttonIsUp && MIN > 0) {
delay(10);
buttonIsUp = digitalRead(6);
if (!buttonIsUp) {
if (SEC == 0) { SEC = 60; MIN = MIN - 1; }
if (MIN < 0 ) { MIN = 0; }
digitalWrite(10, LOW);
w = 1;
}
}
buttonWasUp = buttonIsUp; // запоминаем состояние кнопки
while (w == 1 ) {
// если прошло 995 мс - вычитаем одну секунду от переменной SEC
if (millis() - timer > 993) {
timer = millis();
SEC = SEC - 1;
// если отсчет закончился - обнуляемся, включаем сигнал и выходим из цикла
if (SEC == 0 && MIN == 0) {
lastPos = 0; newPos = 0; MIN = 0; SEC = 0;
LCD.clear();
LCD.setCursor(2, 0);
LCD.print("TIMER STOP");
LCD.setCursor(5, 1);
LCD.print(MIN);
LCD.print(" : ");
LCD.print(SEC);
digitalWrite(10, HIGH);
tone(12, 100);
delay(500);
noTone(12);
w = 0;
}
// если секунды дошли до нуля - вычитаем одну минуту
if (SEC == 0 && w==1) {
SEC = 59; MIN = MIN - 1;
if (MIN < 0 ) { MIN = 0; }
}
// если из цикла while еще не вышли - выводим информацию на дисплей
if (w == 1) {
LCD.clear();
LCD.setCursor(2, 0);
LCD.print("TIMER START");
LCD.setCursor(5, 1);
LCD.print(MIN);
LCD.print(" : ");
LCD.print(SEC);
}
}
// если была нажата кнопка - обнуляем переменные и выходим из цикла
buttonIsUp = digitalRead(6);
if (buttonWasUp && !buttonIsUp) {
delay(10);
buttonIsUp = digitalRead(6);
if (!buttonIsUp) {
lastPos = 0; newPos = 0; MIN = 0; SEC = 0;
LCD.clear();
LCD.setCursor(2, 0);
LCD.print("TIMER STOP");
LCD.setCursor(5, 1);
LCD.print(MIN);
LCD.print(" : ");
LCD.print(SEC);
digitalWrite(10, HIGH);
w = 0;
}
}
buttonWasUp = buttonIsUp; // запоминаем состояние кнопки
}
}
Пояснения к коду:
- частоту звукового сигнала можно изменить через команду tone();
- для скетча потребуется установить библиотеку RotaryEncoder.
Шаг 1: Собираем нужные компоненты
Для изготовления реле arduino нужно собрать определённые компоненты по списку. Много из того, что пригодится, может просто лежать у вас в гараже.
Электроника:
- Реле на 5V (я использовал реле на 6V, потому что мне нужно было реле на 6V).
- Транзистор BC548.
- Резистор 100 Ом.
- Диод IN4001.
- Винтовые клеммы (3 полюса, 2 шт.)
- Светодиод (красный или зелёный)
- Покрытая медью плата 5 * 3 см (опционально, если используете печатную плату общего назначения)
- Печатная плата общего назначения (опционально, если используете медную плату).
- Макетная плата и джамперы.
- Fritzing
Приспособления:
- Паяльник
- Провода
- Паяльная паста (опционально, но рекомендую её использовать)
- Соединительный провод
Описание пинов и распиновка платы Arduino Nano
На рисунке показаны номера и назначения контактов Arduino Nano (вид со стороны, на которой расположен микроконтроллер Atmega328):
Каждый из 14 цифровых контактов Nano может быть настроен как вход или выход с помощью функций pinMode (), digitalWrite () и digitalRead (). Контакты работают при 5 В. Каждый вывод имеет подтягивающий резистор 20-50 кОм и может выдерживать до 40 мА. Некоторые пины имеют специальные функции:
- Последовательная шина: 0 (RX) и 1 (TX). Контакты используются для приема (RX) и передачи (TX) данных TTL. Эти контакты подключаются к соответствующим контактам последовательного чипа FTDI USB to TTL.
- Внешнее прерывание: 2 и 3. Эти выводы могут быть настроены на запуск прерывания по наименьшему значению, по нарастающему или спадающему фронту или при изменении значения. Подробнее см. Функцию attachInterrupt().
- ШИМ: 3, 5, 6, 9, 10 и 11. Любой вывод обеспечивает 8-битный ШИМ с помощью функции analogWrite().
- SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Эти контакты используются для связи SPI, которая, хотя и поддерживается оборудованием, не включена в язык Arduino.
- Светодиод: 13. Встроенный светодиод, подключенный к цифровому выводу 13. Если вывод имеет высокий потенциал, светодиод горит.
Платформа Nano имеет 8 аналоговых входов, каждый с разрешением 10 бит (т. Е. Может принимать 1024 различных значения). Стандартно контакты имеют диапазон до 5 В относительно земли, однако верхний предел можно изменить с помощью функции analogReference (). Некоторые пины имеют дополнительные функции:
I2C: A4 (SDA) и A5 (SCL). Связь I2C (TWI) осуществляется через контакты. Для создания используется библиотека Wire.
Дополнительная пара штифтов платформы:
- AREF. Опорное напряжение для аналоговых входов. Используется с analogReference().
- Сброс настроек. Низкий уровень сигнала на выводе перезапускает микроконтроллер. Обычно он используется для подключения кнопки сброса на плате расширения, которая предотвращает доступ к кнопке на самой плате Arduino.
Расшифровка цвета
– серый цвет – физический вывод микроконтроллера Atmega328;
– светло-серый цвет (PD0, PD1 и т д.) – номер порта микроконтроллера, доступный для программ на ассемблере;
– зеленый цвет (ADC0 и т д.) – номера аналоговых выводов;
– синий цвет – контакты портов UART и SPI.
Назначение и обозначения выводов
USB – это USB-порт, предназначенный для подключения ардуины к компьютеру через USB-кабель (требуется разъем USB Mini-B).
VIN – сюда можно подавать питание от внешнего блока питания 7-12 В (блок питания приобретается отдельно). Напряжение будет подаваться на стабилизатор и упадет до 5 В. Поэтому оптимально на этот вывод подать примерно 9 В.
5V – через этот вывод можно запитать плату и от источника питания 5 вольт, однако напряжение должно быть более-менее стабильным, так как оно подается напрямую на микроконтроллер (стабилизатор не задействован), а значит высокое напряжение может убить основной микроконтроллер.
На этот вывод будет зафиксировано напряжение 3,3–3,3 В, которое генерируется внутренним стабилизатором платы. Этот вывод необходим для подключения некоторых внешних устройств, которым для работы требуется 3,3 В, обычно всех типов ЖК-дисплеев. Однако максимальный выходной ток не должен превышать 50 мА.
GND – Земля (заземляющий контакт).
AREF – это опорное напряжение для аналоговых входов. Используется по мере необходимости (настраивается с помощью analogReference()).
IOREF – позволяет узнать рабочее напряжение микроконтроллера. Редко используемый. На китайских столах он полностью отсутствует.
Reset – сбросить микроконтроллер, подать низкий уровень на этот вход.
SDA, SCL – вывод интерфейса TWI / I2C.
D0… D13 – цифровые входы / выходы. На контакте D13 висит встроенный светодиод, который загорается, если на контакте D13 ВЫСОКИЙ.
0 (RX), 1 (TX) – вывод порта UART (последовательный порт).
A1… A5 – аналоговые входы (также могут использоваться как цифровые).
Внешний вид платы Arduino Nano с подписанными выводами
Здесь:
Светодиоды RX + TX – светодиоды – мигают, когда данные передаются через последовательный порт UART (контакты RX и TX).
Кнопка сброса – кнопка перезапуска микроконтроллера;
(другие номиналы см выше)
FTDI USB Chip – микросхема FTDI FT323RL, используемая для подключения Arduino к компьютеру через USB-кабель. Со стороны Arduino это последовательный интерфейс. Этот интерфейс будет доступен на компьютере как виртуальный COM-порт (драйверы для микросхемы FTDI, обычно входящие в состав Arduino IDE, должны быть установлены).
Будет интересно Самые популярные проекты на Arduino
Схематично это выглядит так:
Номер пина, название, тип и описание пинов:
УРОК 13. ARDUINO И РЕЛЕ
В этом опыте, мы будем управлять реле, точнее сказать не мы, а ардуино, и для этого попробуем воспользоваться полученными знаниями из предыдущих 12 уроков. Реле это электрически управляемый, механический переключатель. Внутри этого простенького на первый взгляд, пластмассового корпуса, находится мощный электромагнит, и когда он получает заряд энергии, происходит срабатывание, в результате чего якорь притягивается к электро магниту, контактная группа замыкает или размыкает цепь питания нагрузки. В этой схеме вы узнаете, как управлять реле, придав Arduino еще больше способностей!
На тот случай, если у вас в наборе идет не просто реле, а именно модуль, т.е уже собранная схема на печатной плате, Вам не нужно собирать схему (см. ниже), а нужно правильно подключить модуль к плате Arduino.
Реле и Электронный модуль Реле для Arduino на 5V.
VCC — питание +5 Вольт
GND — общий (земля) — минус.
IN1 — управление
NO — нормально разомкнутый (Normally Open)
NC — нормально замкнутый (Normally Closed)
COM — обший (Common)
К контактам NC и NO подключаются светодиоды, общий COM подключается к + питания (+5V), GND к земле (-), VCC к +5 Вольт, IN1 (управление, обозначение может быть другим) к порту ардуино Pin 2.
Когда реле выключено, общий контакт «COM» (common) будет подключен к нормально замкнутому контакту «NC» (Normally Closed). Когда же реле сработает «общий» контакт COM соединится с «нормально разомкнутым» контактом «NO» (Normally Open).
Принципиальная схема Arduino и Реле. Урок 13
Выше, вы видите саму принципиальную схему к уроку 13, думаю сложностей возникнуть не должно, при правильном соединении, т.е соблюдая указания маркировки и «полюсность», все должно получиться.
Для этого опыта вам понадобится:
1. Arduino UNO — 1 шт.
2. Реле или «Электронный модуль Реле» — 1 шт.
3. Транзистор 2N222A — 1 шт.
4. Диод 1N4148 — 1 шт.
5. Резистор 330 Ом.
6. Светодиоды различных цветов — 2 шт.
7. Соединительные провода.
8. Макетная плата.
Далее идет схема электрических соединений к уроку 13.
Cхема электрических соединений макетной платы и Arduino. Уроку 13. Arduino и Реле
Скачать код к опыту 13. Скетч и подробное описание (Обязательно прочтите весь скетч!):
Набор для экспериментов ArduinoKit
Код программы для опыта №13: sketch 13
Вид созданного урока на макетной схеме:
Arduino и Реле. Урок 13
В результате проделанного опыта Вы должны увидеть…
Вы должны услышать щелчки переключающегося реле, а также увидеть два светодиода по переменно загорающимися с секундным интервалом. Если этого нет, — проверьте правильно ли вы собрали схему, и загружен ли код в Arduino.
Возможные трудности:
Светодиоды не светятся
Дважды проверьте правильность установки светодиодов, — длинный вывод является плюсовым контактом..
Не слышны щелчки реле
Проверьте правильность подключение реле и транзистора.
Срабатывает через раз
Проверьте надежность подключение реле, у реле, если это не электронный модуль очень короткие выводы, попробуйте слегка придавить его в макетную плату.
Всем удачи! Ждём ваши комментарии к ARDUINO УРОК 13 — ARDUINO УПРАВЛЯЕТ РЕЛЕ.
2018-09-19T15:18:27+03:00Arduino уроки|
Другие идеи проектов
Проекты умного дома на Ардуино
Проекты умного дома являются одним из примеров того, как перейти от «игрушек» и тренажеров к реальным системам, помогающими и облегчающим жизнь. Как правило, с помощью ардуино невозможно создать полноценные автономные решения, но отдельные компоненты сделать вполне реально.
При этом нужно понимать, что сталкиваясь с реальными инфраструктурными объектами, мы должны соблюдать особую предусмотрительность при работе с электричеством, отоплением, водопроводом под давлением, канализацией. Любые эксперименты здесь нужно проводить обязательно под контролем профессионала.
Что может являться прототипом умного дома на ардуино:
- Системы освещения с автоматическим включением и отключением в зависимости от показателей датчиков. Наиболее популярнее варианты – использовать датчик освещенности, PIR датчик движения или датчик звука.
- Дистанционно управляемые электрические приборы. Например, включение или выключение системы отопления в зависимости от температуры или умное управление освещением в помещениях. Здесь вам понадобятся различные виды реле и один из механизмов обеспечения беспроводной связи: WiFi, GPRS, Bluetooth или радиоканал. Управлять устройствами можно через Web-интерфейс (через браузер) или с использованием соответствующего мобильного приложения (можно написать самому или выбрать одну из готовых платформ).
- Всевозможные системы учета: воды, тепла, электроэнергии. Начинающим доступны любительские датчики напора воды, температуры, влажности, силы тока. Можно использовать и профессиональные приборы, взаимодействуя с ними по одному из промышленных протоколов. Полученные данные можно собирать локально или отправлять в облако для последующего анализа.
- Охранные системы и контролирование внештатных ситуаций. Здесь понадобится различные датчики присутствия, движения, звука, магнитные датчики Холла и другие. Естественно, не обойтись без коммуникаций и возможности быстрой передачи информации владельцу через интернет.
Каждое из этих направлений может содержать в себе десятки разных проектов. Вы можете без труда найти себе подходящий вариант в интернете или в одной из наших статей.
Проекты «Зеленой робототехники»
Юные ардуинщики, живущие в небольших городах и сельской местности, где много природы и не очень много «цивилизации», могут с успехом использовать ардуино для исследования и охраны природы, а также автоматизации сельского хозяйства. Вот некоторые из идей проектов, которые можно реализовывать своими силами на уровне прототипов и готовых решений:
- Умная теплица
- Полив растений
- Умный инкубатор
- Умный улей
- Антигрызуны
- Умный агроном
- Умный ошейник для животных
- Расширенная метеостанция
- Робот – сеяльщик
- Счетчик муравьев
Проекты с дронами: аэрофотосъемка, внесение удобрений.
Подключение нагрузки
В качестве теста будем управлять сетевым фильтром, к которому в будущем можно подключить любую бытовую электронику с вилкой на конце и потребляем тока до 15 А.
- Возьмите сетевой фильтр, разрежьте провод питания посередине и зачистите контакты от изоляции.
-
Скоммутируйте сетевой фильтр с реле:
- Подключите один провод со стороны вилки к контакту .
- Подключите один провод со стороны розеток от фильтра к контакту .
- Соедините второй провод со стороны вилки и второй со стороны розеток от фильтра между собой. Для хорошей изоляции контактов используйте изоленту.
Нагрузка подключена, теперь можно подключать модуль реле к управляющим платформам.
Скетч управления реле с датчиком движения
В реальных проектах изменение состояния реле должно происходить в ответ на какую то реакцию среды. Например, в ответ на сигнал сработавшего датчика движения можно включить свет, замкнув цепь с помощью реле. В данном скетче мы рассмотрим такой вариант подключения.
Схема подключения реле
Следует понимать, что в реальных проектах обходятся вообще без ардуино – просто подключая сигнальный выход датчика к реле.
Пример скетча
В данном примере мы добавим в цикл loop проверку состояния PIR датчика с помощью функции digitalRead (). Если мы получаем HIGH, то это означает сработку датчика и мы выполняем действие – включаем реле. Если к нему присоединить лампочку, то она загорится. Но, как и в прошлом примере, можно просто послушать щелчки.
/* Скетч для управления реле ардуино с помощью PIR датчика PIN_RELAY содержит номер пина, к которому подключено реле, которым мы будем управлять PIN_PIR содержит номер пина с подключенным PIR-сенсором В функции setup устанавливаем начальное положение реле (закрытое) В теле функции loop проверяем наличия высокого уровня сигнала от датчика с помощью функции digitalRead Для отладки текущее значение датчика выводим в окно монитора порта */ #define PIN_RELAY 8 // Определяем пин, используемый для подключения реле #define PIN_PIR 5 // Определяем пин, используемый для подключения PIR-датчика // В этой функции определяем первоначальные установки void setup() { Serial.begin(9600); pinMode(PIN_RELAY, OUTPUT); // Объявляем пин реле как выход digitalWrite(PIN_RELAY, HIGH); // Выключаем реле - посылаем высокий сигнал } void loop() { int val = digitalRead(PIN_PIR); // Считваем значение с датчика движения в отдельную переменную if (val == HIGH) { Serial.println("Датчик сработал"); digitalWrite(PIN_RELAY, LOW); // Включаем реле - посылаем низкий уровень сигнала } else { digitalWrite(PIN_RELAY, HIGH); // Отключаем реле - посылаем высокий уровень сигнала } delay(1000); // Проверяем значения один раз в секунду. }
2Схема подключения модуля реле SRD-05VDC-SL-C
Будем использовать модуль с двумя одинаковыми реле типа SRD-05VDC-SL-C или аналогичный.
Модуль имеет 4 разъёма: силовые разъёмы K1 и K2, управляющий разъём и разъём для подачи внешнего питания (с джампером).
Реле типа SRD-05VDC-SL-C имеет три контакта для подключения нагрузки: два крайних неподвижных, а средний – переключающийся. Именно средний контакт является своего рода «ключом», который коммутирует цепи тем или иным образом. На модуле есть подсказка, какой именно контакт реле является нормально замкнутым: маркировка «K1» и «K2» соединяет средний контакт с крайним левым (на фото). Подача управляющего напряжения на вход IN1 или IN2 (слаботочный управляющий разъём) заставит реле скоммутировать средний контакт контактной группы K1 или K2 с правым (силовой разъём). Ток, достаточный для переключения реле – около 20 мА, цифровые выводы Arduino могут выдавать до 40 мА.
Разъёмы модуля реле SRD-05VDC-SL-C
Разъём для подачи внешнего питания используется для того, чтобы обеспечить гальваническую развязку платы Arduino и модуля реле. По умолчанию, на разъёме между штырьками JD-VCC и VCC имеется перемычка. Когда она установлена, модуль использует для питания напряжение, поданное на вывод VCC управляющего разъёма, а плата Arduino не имеет гальванической развязки с модулем. Если нужно обеспечить гальваническую развязку модуля и Arduino, необходимо подавать питание на модуль через разъём внешнего питания. Для этого убирается перемычка, и дополнительное питание подаётся на контакты JD-VCC и GND. При этом питание на вывод VCC управляющего разъёма также подаётся (от +5 В Arduino).
Кстати, реле может коммутировать не только слаботочную нагрузку, как в нашем примере. С помощью реле можно замыкать и размыкать достаточно большие нагрузки. Какие именно – нужно смотреть в техническом описании к конкретному реле. Например, данное реле SRD-05VDC-SL-C может коммутировать сети с током до 10 А и напряжением до 250 В переменного тока или до 30 В постоянного тока. То есть его можно использовать, например, для управления освещением квартиры.
Принципиальная схема
Для лучшего понимания работы с реле Ардуино давайте рассмотрим принципиальную схему релейного модуля в этой конфигурации. Таким образом, мы можем видеть ниже, что 5 вольт от нашего микроконтроллера, подключенного к выводу Vcc для активации реле через оптрон, также подключены к выводу JDVcc, который питает электромагнит реле. Таким образом, в этом случае мы не получили изоляции между реле и микроконтроллером.
Чтобы изолировать микроконтроллер от реле, нам нужно снять перемычку и подключить отдельный источник питания для электромагнита к JDVcc и контакту заземления. Теперь с этой конфигурацией микроконтроллер не имеет физического соединения с реле, он просто использует светодиодную подсветку ИС оптопары для активации реле.
Есть еще одна вещь, которую следует отметить в этой принципиальной схеме. Входные контакты модуля работают в обратном порядке. Как мы видим, реле будет активировано, когда входной контакт будет НИЗКИМ, потому что таким образом ток сможет течь от VCC к входному контакту, который является низким или заземленным, светодиод загорится и активирует реле. Когда входной вывод будет ВЫСОКИМ, ток не будет течь, поэтому светодиод не загорится и реле не будет активировано.
Предупреждение о высоком напряжении! Прежде чем мы продолжим изучение этого урока, предупреждаем вас, что будет использоваться высокое напряжение, которое в случае неправильного использования может привести к серьезным травмам или смерти. Поэтому будьте очень осторожны в том, что вы делаете! Проект ArduinoPlus.ru не несет никакой ответственности за любые ваши действия.
Сборка «умного дома»: пошаговая инструкция
Вот в какой последовательности необходимо действовать.
Подключение исполнительных и сенсорных устройств
Подключаем все компоненты согласно схеме.
Сборка системы в основном сводится к подключению исполнительных устройств к соответствующим контактам процессорной платы
Разработка программного кода
Пользователь пишет всю программу целиком в оболочке Arduino IDE, для чего последняя оснащена текстовым редактором, менеджером проектов, компилятором, препроцессором и средствами для заливки программного кода в микропроцессор платы Arduino. Разработаны версии IDE для операционных систем Mac OS X, Windows и Linux. Язык программирования — С++ с некоторыми упрощениями. Пользовательские программы для Arduino принято называть скетчами (sketch) или набросками, программа IDE сохраняет их в файлы с расширением «.ino».
Функцию main(), которая в С++ является обязательной, оболочка IDE создаёт автоматически, прописывая в ней ряд стандартных действий. Пользователь должен написать функции setup() (выполняется единоразово во время старта) и loop() (выполняется в бесконечном цикле). Обе эти функции для Arduino являются обязательными.
Заголовочные файлы стандартных библиотек вставлять в программу не нужно — IDE делает это автоматически. К пользовательским библиотекам это не относится — они должны быть указаны.
В IDE предусмотрен минимум настроек, а возможность настройки компилятора отсутствует вовсе. Таким образом, начинающий программист застрахован от ошибок.
Вот пример самой простой программы, заставляющей каждые 2 секунды мигать подключённый к 13-му выводу платы светодиод:
Однако в настоящий момент перед пользователем далеко не всегда встаёт необходимость лично писать программу: в сети выложено множество готовых библиотек и скетчей (загляните сюда: http://arduino.ru/Reference). Имеется готовая программа и для системы, рассматриваемой в этом примере. Её нужно загрузить, распаковать и импортировать в IDE. Текст программы снабжён комментариями, поясняющими принцип её работы.
Все программы на Arduino работают по одному принципу: пользователь посылает запрос процессору, а тот загружает необходимый код на экран компьютера или смартфона
Когда пользователь нажимает в браузере или установленном на смартфоне приложении кнопку «Refresh» (Обновление), микроконтроллер Arduino осуществляет отсылку данных этому клиенту. С каждой из страниц, обозначенных как «/tempin», «/tempout», «/rain», «/window», «/alarm», поступает программный код, который и отображается на экране.
Установка клиентского приложения на смартфон (для ОС Android)
Для получения данных от системы «умный дом» в сети можно скачать готовое приложение.
Вот что необходимо сделать владельцу гаджета:
- Скачайте файл SmartHome.apk.
- Отправьте его на телефон.
- Открыв «Менеджер файлов», разместите этот файл.
- Щёлкните на нём и выберите «Установить» (должна быть отмечена «галочка», позволяющая осуществлять установку программ вне сервиса Google Play).
- Когда установка будет завершена, активируйте приложение.
- Выполните его настройку.
С помощью этого приложения можно не только получать информацию от системы «умный дом», но и управлять ею — включать и отключать сигнализацию. Если она включена, то при срабатывании датчика движения приложению будет отправлено уведомление. Опрос системы Arduino на предмет срабатывания датчика движения приложение выполняет с периодичностью раз в минуту.
Активировав иконку «Настройки», можно отредактировать свой IP-адрес.
Настройка браузера на работу с «умным домом»
В адресной строке браузера следует ввести XXX.XXX.XXX.XXX/all, где «XXX.XXX.XXX.XXX» — ваш IP-адрес. После этого появится возможность получать данные от системы и осуществлять управление ею.
Представленный здесь программный код позволяет через браузер включать и выключать свет, тогда как в приложении для Android-смартфона такая функция не реализована.
Работа с роутером
Далее на маршрутизаторе необходимо открыть порт:
- открываем настройки маршрутизатора;
- прописываем адрес Arduino IP;
- открываем порт 80.
Настройка учётной записи на noip.com
Этот этап не является обязательным, но он необходим, если вы хотите присвоить адресу доменное имя. Для этого надо зарегистрироваться на сайте https://www.noip.com/, перейти в раздел «Add host» и ввести IP-адрес системы.
После регистрации на сайте noip.com доступ к системе можно получать не только по IP-адресу, но и по полному доменному имени
Создание проекта завершено, можно проверять работоспособность системы.
Работа схемы
Структурно рассматриваемое нами устройство состоит из 4-х модулей: модуль датчиков, модуль управления, модуль отображения и модуль реле.
В модуле датчиков, схема которого представлена на рисунке ниже, мы имеем два инфракрасных датчика с инфракрасными диодами, потенциометр, компаратор (на операционном усилителе) и светодиоды. Потенциометр предназначен для установки опорного напряжения компаратора (для регулировки чувствительности устройства). Инфракрасные датчики обнаруживают отсутствие или присутствие объекта (человека) в поле своего действия и выдают соответствующие сигналы на компаратор. Компаратор сравнивает два напряжения и обеспечивает соответствующий цифровой сигнал на своем выходе. В представленном устройстве мы использовали два компаратора (поскольку у нас два модуля инфракрасных датчиков), реализованных на микросхеме LM358.
Модуль управления построен на основе платы Arduino UNO, которая используется для управления всем устройством. Выходы компараторов подсоединены к цифровым контактам 14 и 19 Arduino. Плата Arduino считывает сигналы с этих цифровых контактов и на их основе выдает соответствующие управляющие сигналы на реле, которое управляет включением и выключением цепи электрической лампочки (bulb).
Модуль отображения состоит из ЖК дисплея 16×2, на котором будет отображаться число людей, находящихся в комнате и статус света (включен/выключен) когда никого нет в комнате.
Модуль реле состоит из транзистора BC547 и реле на 5 В, управляющим включением/выключением электрической лампочки. Транзистор необходим для управления реле поскольку плата Arduino не обеспечивает необходимые значения токов и напряжений для этого. Плата Arduino будет подавать управляющие команды на транзистор, а он с помощью реле будет включать и выключать электрическую лампочку.
Полная схема устройства представлена на следующем рисунке.
Выходы инфракрасных датчиков непосредственно подключены к цифровым контактам Arduino 14(A0) и 19(A5). База транзистора через резистор подключена к контакту 2 Arduino. ЖК дисплей подсоединен к Arduino в 4-битном режиме. Контакты RS и EN ЖК дисплея подключены к контактам 13 и 12 Arduino. Контакты данных ЖК дисплея D4-D7 подключены к контактам 11-8 Arduino.
