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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 겨울 정원에서 미기후를 유지하는 장치는 가정용 기상 관측소입니다. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
무선 전자 및 전기 공학 백과사전 / 전력 조절기, 온도계, 열 안정기 제안된 장치는 아열대 식물이 자라는 겨울 정원의 미기후를 유지하도록 설계되었습니다. 그것의 도움으로 온도, 습도 및 일광 시간과 같은 정상적인 발달에 필요한 조건이 유지됩니다. 또한, 외부 온도와 기압을 측정하고, 연중 변화하는 정보를 그래프 형태로 축적하여 표시할 수 있습니다. 이 장치는 실내의 온수 시스템, 가습기, 강제 환기 장치, 두 개의 창 롤러 블라인드용 전기 드라이브 및 식물용 보조 조명 수단의 자동 제어를 제공합니다. 실제로 이는 소위 "스마트 홈"의 일부 기능을 구현하며 모든 방의 미기후를 제어하는 데 사용할 수 있습니다. 동시에 이 장치는 가정용 기상 관측소 역할을 합니다. 외부기온과 기압(시간별), 금일 외부온도와 기압의 절대최저치와 최대치, 금년도 외부기온과 기압의 일일 평균값, 외부기온과 기압의 절대최저치와 최대치 등을 기록합니다. 해당 연도의 각 분기에 대한 대기압 날짜를 나타냅니다. 표시기 화면에는 현재 날짜 또는 올해 지난 분기의 날씨 매개변수 변화 그래프가 표시됩니다. 주요 기술 특성
장치 제어판의 모양은 그림 1에 나와 있습니다. 32. ATmega16-2313PU(메인)와 ATtiny2A-PU(커튼 제어)라는 두 개의 마이크로컨트롤러가 함께 작동합니다. 그림에서. 그림 XNUMX는 커튼 제어를 제외한 모든 기능을 구현하는 회로도의 주요 부분을 보여줍니다.
DD1 칩(DS1307)의 실시간 시계는 DD2 마이크로컨트롤러 프로그램에 현재 날짜 및 시간에 대한 정보를 제공합니다. 이 칩에는 DD56 마이크로컨트롤러 프로그램이 외부 기온과 대기압의 일일 변화뿐 아니라 지정된 장치 매개변수에 대한 정보를 저장하는 데 사용하는 2바이트의 범용 RAM이 포함되어 있습니다. DD1 칩의 경우 백업 전원이 제공됩니다. G1 CR2032 리튬 셀을 사용하면 주 전원이 없을 때 클럭 진행 상황과 정보를 RAM에 저장할 수 있습니다. 요소는 "수직" 홀더 CH74-2032에 설치됩니다. 환경 상태에 대한 정보는 대기압 센서 B2 HP1M [03], 실내 온도 및 습도 B1 SHT2 [10], 외부 공기 온도 BK2 DS1B18에서 DD20 마이크로 컨트롤러 프로그램에 제공됩니다. 칩 DD1 및 센서 B1은 인터페이스 I을 통해 마이크로컨트롤러 DD2에 연결됩니다.2C는 SCL(PD4) 및 SDA(PD3) 라인으로 구성됩니다. 동시에 1V 논리 레벨로 작동하는 센서 B5의 경우 이러한 레벨의 변환기가 제공됩니다. SCL 및 SDA 라인에서는 트랜지스터 VT1(VT2) 및 저항기 R9, R17(R10, R18)에서 양방향(5V ‐ 6V)입니다. 신호 레벨 변환기 MCLK 및 XCLR은 각각 전압 분배기 R5R1 및 R2RXNUMX 형태로 단방향(XNUMXV→XNUMXV)입니다. 마이크로컨트롤러는 라인 PD2 및 PD1를 통해 온도 및 습도 센서 B2와 통신합니다. 외기 온도 센서 BK1에는 1-Wire 인터페이스가 있으며, 이 인터페이스와의 교환은 마이크로컨트롤러의 PD0 라인을 통해 구성됩니다. 필요한 경우 사운드 신호를 생성하기 위해 압전세라믹 이미터 HA1이 사용되며, 제어 신호는 PD7 라인의 마이크로컨트롤러에 의해 생성됩니다. 정보를 표시하기 위해 화면 해상도가 240128x000 픽셀인 그래픽 LCD WG1B-TML-TZ#240(HG128)이 사용되었습니다. DD2 마이크로컨트롤러의 포트 B와 C에서 제공됩니다. 이 표시기의 중요한 장점은 저항막 방식 터치 패널이 내장되어 있어 컨트롤 구현이 크게 단순화된다는 것입니다. 패널은 마이크로컨트롤러 DD0의 라인 PA3-PA2에 의해 제공됩니다. 전원 공급 장치 회로를 통한 노이즈 침투를 최소화하기 위해 L2C1 필터를 통해 DD3 마이크로 컨트롤러의 아날로그 노드에 공급됩니다. 트리밍 저항 R24는 LCD 화면에 필요한 이미지 대비를 설정하고 저항 R21을 선택하면 백라이트의 밝기가 설정됩니다. 액추에이터는 공급 네트워크로부터 제어 회로의 갈바닉 절연을 제공하는 트라이악 스위치를 사용하여 제어됩니다. 이들 스위치는 동일하므로 그중 하나만의 작동을 고려하겠습니다. 저항 R5을 통해 마이크로 컨트롤러 DD2의 출력 PA3에서 제어 신호는 트라이 액 옵토 커플러 U1 MOC3063의 방출 다이오드에 공급됩니다. 이 옵토커플러에는 포토트리악에 인가된 전압이 1을 통과하는 순간을 결정하는 장치가 있어 포토트리악과 이에 의해 제어되는 전력 트라이악 VSXNUMX의 개방은 이 순간에 정확하게 발생합니다. 이는 최소 수준의 스위칭 소음을 보장합니다. 실내에 필요한 조명 조건을 유지하기 위해 DD2 마이크로 컨트롤러 프로그램은 롤러 창 블라인드의 위치를 제어하는 명령을 생성합니다. 커튼 제어를 담당하는 장치 회로 부분이 그림 3에 나와 있습니다. 3. 여기에 두 번째 마이크로컨트롤러(DD6)가 있습니다. 마이크로 컨트롤러 간의 정보 교환은 라인 PA7 및 PA2(DD0)과 PD1, PD3(DDXNUMX)을 통해 발생합니다.
커튼 제어 장치를 사용하면 전기 드라이브를 사용하여 DD2 마이크로컨트롤러에서 생성된 명령에 따라 자동으로 또는 운영자 명령에 따라 수동으로 두 개의 롤러 블라인드의 위치를 변경할 수 있습니다. 이 경우 자동 모드에서는 두 커튼의 위치가 동시에 변경되고, 수동 모드에서는 각각의 커튼을 별도로 제어할 수 있다. 자동 모드에서 커튼 이동 단계는 샤프트의 절반 회전과 동일하며 수동 제어 모드에서는 사용자가 버튼 SB1-SB4를 사용하여 커튼을 필요한 위치로 설정합니다. 왼쪽 커튼의 전기 드라이브는 전기 모터 M2, 이 커튼의 상단 위치 센서 B3 및 샤프트 B4의 속도 센서로 구성됩니다. 오른쪽 커튼 드라이브에는 전기 모터 M1과 센서 B5 및 B6이 각각 있습니다. 센서 B3-B6은 자기적으로 민감한 SS441A 홀 효과 마이크로 회로입니다[3]. 롤러와 커튼 패널에는 영구 자석이 설치되어 작용합니다. LED HL1-HL4는 센서 응답 표시기 역할을 하여 장치 설치를 크게 단순화합니다. 원하는 경우 설치가 완료되면 이러한 LED를 점퍼로 교체할 수 있으며 저항 R35-R38의 저항을 증가시켜 각 LED를 통해 흐르는 전류가 5...10 mA를 초과하지 않도록 할 수 있습니다. 로봇 공학에 널리 사용되는 Gekko MR1-2 DC 기어 모터는 전기 모터 M25 및 M275로 사용됩니다. 기어비가 1:275인 내장 기어박스는 출력 샤프트에 330Ncm의 토크를 제공하여 최대 10kg의 커튼 무게로 롤러 블라인드를 올리고 내릴 수 있습니다. DD3 마이크로컨트롤러는 2채널 드라이버 DA298 L6N을 통해 모터를 제어하여 세 가지 제어 신호, 즉 두 커튼에 대해 동시에 PB1 라인에서 생성된 회전 방향과 커튼에서 생성된 각 모터의 작동 권한을 제공합니다. OC1A 및 OCXNUMXB 라인. 후자는 지속 시간에 따라 변조되는 일련의 펄스이므로 커튼의 이동 속도를 변경할 수 있습니다. 커튼 제어 모드는 스위치 SA1로 설정됩니다. 수동 모드(스위치 열림)에서 사용자는 버튼 SB1(오른쪽 아래), SB2(오른쪽 위), SB3(왼쪽 아래) 및 SB4(왼쪽 위) 버튼을 사용하여 커튼을 제어합니다. 자동 모드(스위치 SA1이 닫힘)에서는 버튼 SB1-SB4가 잠기고 커튼 위치를 제어하는 명령이 마이크로 컨트롤러 DD0에서 마이크로 컨트롤러 DD1의 라인 PD3 및 PD2로 전송됩니다. 초크 L2는 전기 모터 작동으로 인해 장치의 전원 공급 회로에 들어가는 간섭을 억제하도록 설계되었습니다. 최소 2,5A의 전류에 맞게 설계되어야 합니다. 이 장치는 스위칭 전원 공급 장치 PS-5-15(5V, 5A)에서 2,8V 전압으로 전원을 공급받습니다. (커튼 구동 모터가 꺼진 상태에서) 전류 소비량은 약 90mA입니다. 센서 B1에 전력을 공급하는 데 필요한 3,3V 전압은 DA1 L78L33 통합 안정기를 사용하여 얻습니다. 장치의 주요 인쇄 회로 기판의 그림이 그림 4에 나와 있습니다. 5. 부품 배치는 그림 2에 나와 있습니다. 3. 마이크로 컨트롤러 DD2 및 DD12의 경우 마이크로 컨트롤러 프로그래밍용 커넥터가 없기 때문에 패널이 보드에 설치됩니다. 핀 13와 XNUMX이 DDXNUMX 마이크로컨트롤러 패널에서 제거되었습니다.
보드에 HP03M(B1) 센서를 설치하기 위해 직경 0,4~0,8mm의 주석 도금 단일 코어 와이어 조각을 기판 측면의 홈에 납땜합니다(그림 6). 인쇄 회로 기판의 구멍에 삽입되고 접촉 패드에 납땜됩니다. SHT10(B2) 센서의 경우 그림 7에 표시된 도면에 따라 소형 어댑터 인쇄 회로 기판을 만드는 것이 좋습니다. XNUMX.
L298N(DA2) 칩에는 냉각 표면적이 20~30cm인 작은 방열판이 장착되어야 합니다.2. 트라이액 VS1-VS4용 방열판은 제공되지 않으므로 이를 통해 전환되는 전원은 200VA를 초과해서는 안 됩니다. 보다 강력한 부하에서 작동하려면 트라이액에 적절한 방열판이 있어야 합니다. 장치는 표준 전기 패널 하우징에 조립됩니다. 메인 보드 외부에는 센서 B2-B6과 5V 공급 전압 소스가 있습니다.HG1 표시기, 스위치 SA1 및 버튼 SB1-SB4는 케이스의 탈착식 전면 패널에 있으며 다음을 통해 메인 보드에 연결됩니다. 커넥터. 인디케이터의 터치 패널 핀은 FFC 커넥터에 연결하도록 설계된 울트라 플랫 FPC 케이블로 설계되었습니다. 표시기가 케이스의 탈부착 가능한 패널에 있기 때문에 이 케이블의 길이(8cm)는 보드에 연결하기에는 충분하지 않습니다. 연장 코드(10cm 길이의 플랫 케이블)를 통해 연결됩니다. 이 케이블의 한쪽은 FFC 커넥터의 핀에 납땜되어 있고 다른 쪽에는 연결을 위해 BLS-4 커넥터가 설치되어 있습니다. 인쇄 회로 기판. 자기 센서 B3-B6은 그림 8에 표시된 도면에 따라 만들어진 두 개의 동일한 인쇄 회로 기판에 쌍으로 설치됩니다. 15. 이 보드는 커튼 근처에 있으며 케이블을 통해 메인 보드의 커넥터 X16 및 X4에 연결됩니다. 액추에이터는 커넥터 X5, X10, X11, X13, X14, X5에 연결됩니다. XNUMXV 전압 소스는 자체 인쇄 회로 기판에 위치한 별도의 장치입니다.
액추에이터의 설계 특징 식물의 조명은 방사선의 강도와 스펙트럼이 식물에 적합한 경우 특수 식물 조명이나 실내 조명용 일반 식물 조명을 사용하여 수행할 수 있습니다. 후자의 경우 램프의 동일한 와이어가 벽 스위치를 통해 네트워크의 위상 와이어에 연결되고 커넥터 X4를 통해 연결되는 일이 발생하지 않도록 램프를 켜는 회로를 신중하게 고려해야합니다. - 중성선에 연결하면 사고로 이어질 수 있습니다. 실내에 필요한 공기 습도를 보장하기 위해 가정용 가습기를 사용할 수 있습니다(방 면적에 따라 하나 이상). 가습기는 내장된 습도 조절 장치가 없어 최대한 단순해야 합니다. 가습기 본체의 스위치는 항상 켜져 있어야 하며 전원 코드는 커넥터 X5에 연결되어 있습니다. 장치가 자동으로 가습기를 켜고 끕니다. 물 가열을 제어하기 위해 상시 개방형 Danfoss TWA-V NO 8V 열전 액츄에이터가 있는 Danfoss RAV230 밸브가 시스템에 온수를 공급하는 파이프의 틈새에 설치됩니다. 드라이브 공급 전압은 230V, 전력 소비는 1에 불과합니다. W. 밸브가 정상적으로 열려 있기 때문에 드라이브에 제어 전압이 없으면 가열 시스템이 켜집니다. 이렇게 하면 장치 오작동이나 전원 공급 장치의 전압 부족으로 인해 겨울에 식물이 얼어붙는 것을 방지할 수 있습니다. 실내 환기 시스템에는 공급 및 배기 팬이 모두 포함되거나 두 가지가 조합되어 있을 수 있습니다. 총 팬 전력은 200VA를 초과해서는 안 됩니다. 저자는 수동 체인 드라이브가 있는 창 롤러 블라인드를 기반으로 만든 커튼을 사용했습니다(그림 9). 다양한 크기와 캔버스 색상으로 생산되며 많은 상점에서 판매됩니다. 여름 정원 커튼의 주요 임무는 태양 복사를 차단하여 실내로의 열 흐름을 줄이는 것이므로 가벼운 (고반사성) 직물로 선택하는 것이 좋지만 동시에 밀도가 높은 (낮은 빛 투과율로) 커튼을 선택하는 것이 좋습니다 ) 직물. 이 경우 커튼이 가장 효과적입니다. 커튼의 너비는 창 개구부를 완전히 덮는 정도에 따라 선택되며, 길이는 창 높이보다 40~50cm 더 큽니다.
커튼은 커튼 천이 감겨 있는 직경 25mm의 금속 샤프트로 구성됩니다. 플라스틱 부싱은 양쪽의 샤프트 구멍에 삽입되며 그 축은 브래킷 구멍에서 자유롭게 회전하여 전체 구조가 벽에 부착됩니다. 오른쪽 부싱에는 커튼 구동 메커니즘이 포함되어 있어 볼 체인을 사용하여 커튼을 올리고 내릴 수 있습니다. 커튼에 전기 드라이브를 장착하려면 이 슬리브를 수정해야 합니다. 래치로 고정된 커버를 제거한 후 볼 체인을 풀리에서 제거합니다. 부싱의 외부 끝에서 브래킷 구멍에 고정되는 브레이크 시스템 요소가 있는 금속 샤프트가 제거됩니다. 제동 시스템은 캔버스가 자체 무게로 인해 풀리는 것을 방지합니다. 전기 드라이브가 있는 커튼에서 브레이크 기능은 전기 모터 기어박스에 의해 수행됩니다. 이 기어박스는 큰 기어비 덕분에 커튼에서 모터 방향으로 힘을 전달할 때 상당한 제동 토크를 생성합니다. Gekko MR25-275 기어드 모터는 로봇 상점에서 판매됩니다. 기어 모터의 샤프트를 구동 메커니즘과 연결하기 위해 어댑터 부싱뿐만 아니라 직경 3, 높이 3mm의 원통형 자석 및 크기 10x10 ~ 20x20mm, 두께 3의 직사각형 자석도 구입했습니다. ...4mm. 기어 모터를 벽에 부착하기 위한 브래킷은 40x60mm, 길이 40mm, 선반 두께 2,5mm의 금속 모서리로 만들어졌습니다. 커튼에서 제거된 구동 체인용 풀리가 있는 부싱은 그림 10에 따라 수정되어야 했습니다. 3. 바깥쪽 끝에는 기어모터 샤프트용 어댑터 슬리브를 고정하는 접시머리 나사용 M3,5 나사산이 있는 구멍 6개가 뚫려 있습니다. 이전에 볼 체인이 있던 풀리 홈에는 직경 XNUMX, 깊이 XNUMXmm의 구멍 XNUMX개가 정반대 방향으로 뚫려 있습니다.
직경 3mm, 길이 3mm의 자석은 길이 6mm의 막대 자석 쌍으로 만들어집니다. 각 막대 쌍은 반대 극에 연결되고 그 위에 직경 3mm의 열수축 튜브 조각이 놓여지고 약간 가열됩니다. 불행히도, 필요한 크기의 기성 자석을 찾을 수 없었기 때문에 우리는 두 개의 작은 자석을 각각 조립해야 했습니다. 결과 자석은 외부 표면과 같은 높이로 풀리 구멍에 접착됩니다. 커튼 샤프트가 회전하면 반 회전하는 자기 센서에 작용해야 합니다. 기어 모터를 벽에 부착하기 위한 브래킷은 금속 모서리로 만들어집니다. 기어모터 샤프트 구멍과 장착 나사 구멍을 앵글 선반에 뚫어야 합니다. 샤프트 구멍은 샤프트 반대쪽 끝에 있는 공장 브래킷과 마찬가지로 벽에 부착된 앵글 표면으로부터 동일한 거리에 있어야 합니다. 벽에 부착하기 위해 앵글 바닥에 두 개의 구멍이 뚫려 있습니다. 기어모터의 세로축에서 멀리 떨어져 있어야 합니다. 그렇지 않으면 벽에 브래킷을 설치할 때 어려움이 발생할 수 있습니다. 커튼은 창문 개구부 상단에서 약 15cm 위의 벽에 고정해야 합니다. 다음 순서대로 수행하는 것이 좋습니다. - 모터 감속기를 브래킷에 고정하십시오. - 오른쪽 및 왼쪽(수정된) 부싱을 커튼 샤프트의 구멍에 설치합니다. 커튼 천은 벽과 창문 측면에서 샤프트에 감겨 야한다는 점을 명심해야합니다. - 오른쪽 부싱의 샤프트를 공장 브래킷의 구멍에 삽입하고 기어 모터의 샤프트를 설치된 어댑터 슬리브의 중앙 구멍에 삽입하여 수평 표면(예: 바닥)에 커튼을 조립합니다. 왼쪽 부싱을 수정하고 어댑터 슬리브에 있는 나사로 고정합니다. - 브래킷을 벽에 부착하기 위한 구멍 사이의 거리를 측정합니다. - 측정 결과에 따라 벽에 구멍을 표시하고 드릴로 구멍에 다웰을 삽입합니다. - 조립된 구조물에서 오른쪽 브래킷을 제거하고 준비된 구멍을 사용하여 벽에 고정합니다. - 조립된 커튼의 나머지 부분을 조심스럽게 들어 올리고 오른쪽 부싱의 샤프트를 벽에 설치된 브래킷의 구멍에 삽입합니다. - 준비된 구멍을 이용하여 기어 모터가 장착된 브라켓을 벽에 고정합니다. 전기 구동 측에서 설치된 커튼의 모습이 그림 11에 나와 있습니다. 5. 이제 서로 다른 극성의 기어 모터에 XNUMXV의 일정한 전압을 적용하고 양방향으로 커튼의 움직임을 확인할 수 있습니다.
그림 12과 같이 커튼 샤프트 아래 벽에 자기 센서가 있는 인쇄 회로 기판을 설치합니다. 4. 샤프트 속도 센서(B6 또는 B3)는 자석이 있는 풀리 아래에 위치해야 합니다. 자석에서 센서 본체까지의 최소 거리는 5~XNUMXmm여야 합니다. 보드에 전원을 공급한 후 커튼 샤프트를 돌립니다. 센서 위로 각 자석이 통과할 때 LED 플래시가 동반되면 모든 것이 정상입니다. 그렇지 않으면 리드를 구부려 자석에서 센서까지의 거리를 줄여야 합니다.
다음으로 커튼 업 위치 센서를 조정합니다. 이렇게하려면 커튼 천을 상단으로 간주되는 위치로 이동하십시오. 일반적으로 완전히 열린 창 열기에 해당합니다. 커튼 벽면에 센서 반대편에 직사각형 자석을 놓습니다. 그림에서. 11에서는 조정 과정 동안 캔버스에 직사각형 자석을 고정하는 링 자석(다른 자석도 가능)을 볼 수 있습니다. 그 위의 광점은 캔버스를 통해 빛나는 LED입니다. LED가 켜지지 않으면 센서 리드를 구부려 LED와 자석 사이의 거리를 줄이세요. 그런 다음 LED가 꺼질 때까지 커튼을 내렸다가 다시 켜질 때까지 올립니다. LED가 켜진 순간 커튼의 위치가 원하는 상단 위치와 일치하지 않는 경우 커튼의 자석 위치를 수정해야 합니다. 조정이 완료되면 "순간"접착제를 사용하여 찾은 위치의 캔버스에 자석을 붙입니다. 마지막 작업은 커튼이 위쪽(열림) 위치에서 아래쪽(닫힘) 위치로 이동하는 동안 커튼 샤프트의 반 회전 횟수를 계산하는 것입니다. 창 높이에 따라 다르며 특정 경우마다 해당 값이 다를 수 있습니다. 여기서 기술은 간단합니다. 커튼을 닫는 과정에서 LED가 깜박이는 횟수를 계산하는 것입니다. 이 번호를 기억해 두십시오. 나중에 마이크로컨트롤러 프로그램에 이 번호를 입력해야 합니다. 그런 다음 기어 모터와 센서 보드를 장치의 메인 보드에 연결할 수 있습니다. 장치의 알고리즘에 대한 일반 정보 아열대 식물의 정상적인 발달에는 약 12시간의 일광 기간이 필요하지만 우리나라의 많은 지역에서는 일년 중 상당 기간 동안 일광 기간이 훨씬 짧습니다. 예를 들어 모스크바 위도에서는 최소 지속 시간이 약 7시간입니다. 식물의 추가 조명을 제어하기 위해 매일 시작될 때 장치는 배치 지점에서 태양의 일출 Tv 및 일몰 Tz 시간을 계산합니다(이 지점의 위도와 경도는 프로그램에 기록됩니다). 는 이 정보를 기반으로 현재 일광 시간 Tsv를 계산합니다. 또한 프로그램은 필요한 일광 시간 Tsv.tr의 사용자 지정 값을 저장합니다. Tsv < Tsv.tr이면 둘 사이의 차이가 계산됩니다. Δ = Tsv.tr - Tsv. 이는 현재 일광 시간을 늘려야 하는 기간입니다. 아침에 장치는 일출 전에 추가 조명 Δ/2를 켜고 일출 시에 꺼집니다. 저녁에는 일몰 시 백라이트를 켜고 일몰 후 Δ/2만큼 백라이트를 끕니다. [4]에 제공된 알고리즘을 기반으로 일출과 일몰을 계산하는 알고리즘이 사용되었습니다. 사용자는 40~70% 범위 내에서 메뉴를 사용하여 실내에 필요한 공기 습도를 설정합니다. 습도가 요구값보다 5% 낮아지면 가습기가 켜지고 설정값에 도달하면 꺼집니다. 식물의 정상적인 성장을 위해서는 실내 온도가 일정하게 유지되어야 합니다. 동시에, 일년 내내 일정한 온도를 유지하는 것은 불가능합니다. 식물에는 계절에 대한 "개념"이 있으며 각 계절에는 아열대 기후에 해당하는 자체 평균 기온이 있어야합니다. 이 요구 사항을 충족하기 위해 DD2 마이크로 컨트롤러의 EEPROM에는 일년 내내 월별 실내 온도 변화 법칙이 포함되어 있습니다. 여기에는 표에 따라 매월 쾌적한 온도와 최소 허용 온도 값이 포함되어 있습니다. 1. 표 1
난방 시스템, 환기 및 창문 커튼의 작동을 제어함으로써 장치는 실내 온도를 쾌적한 온도와 1도 이하로 유지하려고 노력합니다. оC. 그러나 실제로 이러한 허용 오차는 일반 건물 난방 시스템이 작동하는 추운 계절에만 유지될 수 있습니다. 나머지 시간에는 실내에 과도한 열 흐름이 있을 때 장치는 쾌적한 온도를 초과하지 않도록 노력합니다. 어떤 이유로든 실내 온도가 최소 허용 수준 이하로 떨어지면 장치는 약 XNUMX분에 한 번씩 세 번의 짧은 경고음을 울립니다. 두 마이크로 컨트롤러 간의 정보 교환은 DD34의 핀 6(PA2)를 DD2의 핀 0(PD3)에 연결하고 DD33의 핀 7(PA2)을 DD3의 핀 1(PD3)에 연결하는 라인을 따라 발생합니다. 마이크로 컨트롤러 DD2는 마스터이고 DD3은 슬레이브입니다. 초기 상태에서는 마스터 핀(PA7, PA6)이 입력으로 구성되고, 슬레이브 라인(PD1, PD0)은 표에 표시된 상태 중 하나일 수 있다. 2. 슬레이브가 수신할 준비가 되면 라인 PD1 및 PD0이 입력으로 구성되고 저항 R30 및 R31은 논리 XNUMX 레벨을 지원합니다. 표 2
슬레이브가 준비 상태인 경우 마스터는 커튼의 현재 위치를 읽어 달라는 요청이나 커튼의 위치를 변경하라는 명령을 생성할 수 있습니다. 두 경우 모두 1바이트가 전송됩니다. 요청에 응답할 때 이 바이트는 커튼의 현재 위치를 인코딩합니다. 즉, 맨 위 위치에서 세어 반 바퀴 정도 내려간 것입니다. 커튼 위치 변경을 위한 명령 바이트에서 바이트의 가장 중요한 비트는 이동 방향(0 - 아래, XNUMX - 올리기)을 나타내고 나머지는 이동의 반 회전 수를 나타냅니다. 커튼 위치 읽기 요청을 발행할 때 마스터는 핀 PA7 및 PA6을 출력으로 구성하고 20ms 동안 코드 01을 설정합니다. 그런 다음 핀을 입력 모드로 재구성합니다(논리 핀은 라인은 저항 R30 및 R31에 의해 유지되고 슬레이브로부터 바이트 정보를 기다립니다. 슬레이브는 PD0 핀이 단일 상태로 돌아올 때까지 기다린 후 PD1 및 PD0 핀을 출력으로 구성하고 전송을 시작합니다. PD0 라인을 통해 직렬 코드로 정보를 전송하며, PD1 라인을 통해 각 숫자에 클럭 펄스가 수반됩니다. 전송이 완료되면 슬레이브는 PD1 및 PD0 핀을 입력으로 구성합니다. 커튼 위치를 변경하는 명령을 보내기 위해 마스터는 핀 PA7 및 PA6을 출력으로 구성하고 20ms 동안 코드 00을 설정한 후 명령 바이트 전송을 시작하여 핀 PA6에 직렬 코드를 형성하고 그에 수반됩니다. PA7 핀의 클록 펄스가 있는 각 숫자. 전송이 완료되면 마스터는 핀 PA7 및 PA6을 입력으로 구성합니다. 코드 조합 00을 수신한 슬레이브는 명령 수신 모드로 진입합니다. 수신이 완료되면 PD1 및 PD0 핀을 출력으로 구성하고 해당 핀에 코드 10을 설정하고("수신 준비가 안 됨") 먼저 해당 내용의 유효성을 확인한 후 명령 실행을 시작합니다. 유효성 검사 중에 명령에서 잘못된 값이 발견되면 허용 가능한 제한 내에 있는 값으로 대체됩니다. 명령을 실행한 후 슬레이브는 준비 상태로 돌아갑니다. 단순화된 형태의 DD2 마이크로컨트롤러의 작동 알고리즘은 연간, 일일, 시간별, 온도 제어 및 메인의 중첩 주기로 구성된 것으로 나타낼 수 있습니다. 내년 초에 변경 사항의 정확성이 확인됩니다. 사실 연도 레지스터의 값은 자연적인 변화뿐만 아니라 다른 여러 가지 이유로 인해 변경될 수 있습니다. 예를 들어 실시간 시계 칩이 고장나거나 오작동하는 경우입니다. 시기적절하지 않은 “새해”는 올해 초부터 지금까지 EEPROM에 축적된 기상 데이터가 파괴될 위험이 있습니다. 새해가 이전 연도보다 하나 더 많으면 연도 변경의 정확성을 확인하는 것이 성공한 것으로 간주됩니다. 이를 확인할 수 있도록 날짜 설정 프로세스 중에 연도 값이 실시간 시계 칩의 레지스터와 마이크로컨트롤러의 EEPROM에 로드되어 테스트 중에 참조로 선택됩니다. 테스트가 성공하면 프로그램은 EEPROM의 연도 제어 값을 업데이트하고 작년의 날씨 데이터를 삭제합니다. 그렇지 않으면 EEPROM의 내용이 변경되지 않고 요일 이름 대신 프로그램이 표시기에 "YEAR ERROR"라는 메시지를 표시하고 계속 작동합니다. 매일 시작될 때 프로그램은 지난 날의 평균 외부 기온과 대기압 값을 계산합니다. 이 정보는 올해의 기상 데이터를 저장하는 EEPROM 영역의 다음 셀에 입력됩니다. 현재 분기의 최대 및 최소 실외 온도와 기압 값을 업데이트해야 하는지 확인합니다. 필요한 경우 EEPROM에 저장된 값이 업데이트됩니다. 외부 온도와 기압의 일일 변화에 대한 정보를 저장하는 실시간 시계의 RAM 셀이 재설정됩니다. 허용되는 실내 온도에 대한 정보는 EEPROM에서 읽습니다. 그런 다음 일출과 일몰 순간, 현재 일광 시간의 지속 시간, 식물의 보조 조명 수단을 켜고 끄는 순간이 계산됩니다. 다음 시간이 되면 프로그램은 이전 시간 말에 측정된 외부 온도 및 대기압 값을 실시간 시계의 RAM 셀에 입력합니다. 일일 기온과 기압 그래프를 업데이트합니다. 온도 조절 주기에서 프로그램은 난방 및 환기 시스템의 작동과 창문 커튼의 위치를 제어합니다. 규제를 위한 초기 데이터는 실내 온도, 온도 변화도, 난방 및 환기 시스템 제어 조건 및 접근성, 창 커튼입니다. 프로그램에 의해 일정한 빈도로 실행되는 위에서 설명한 사이클과 달리 사용자는 제어 사이클의 반복 주기를 2~30분 범위 내에서 변경할 수 있습니다. 사실 규제 수단의 영향을 받는 실내 온도 변화는 즉시 발생하지 않지만 실내의 열용량 및 효과와 같은 여러 요인에 따라 약간의 지연이 발생합니다. 규제수단. 따라서 각각의 특정 경우에 이 주기를 수행하기 위한 최적의 기간을 실험적으로 선택해야 합니다. 그리고 마지막으로 프로그램이 약 XNUMX초 동안 반복하는 메인 루프입니다. 이 주기에서는 온도, 습도, 압력 센서 및 실시간 시계의 정보를 읽고 표시하며, 가습기를 제어하고, 식물 보조 조명을 켜고 끄고, 제어 장치에 대해 질문합니다. 적절한 조건이 충족되면 위에서 설명한 루프가 기본 루프에서 호출됩니다. 전원을 켜면 DD3 마이크로 컨트롤러 프로그램이 먼저 커튼을 맨 위로 올립니다. 그 위치는 임의적이며 프로그램에서 알 수 없는 것으로 생각되며 올바른 제어를 위해서는 커튼의 위쪽 위치인 기준점이 있어야 합니다. 커튼 제어 시스템을 수동 모드에서 자동 모드로 전환할 때도 동일한 작업이 수행됩니다. 이 경우 프로그램은 알 수 없는 커튼의 현재 위치를 고려하기 때문입니다. 수동 제어 모드에서 프로그램은 DD2 마이크로 컨트롤러와의 통신 라인에 코드 00(수동 제어 표시)을 설정한 다음 SB1-SB4 버튼의 상태를 지속적으로 확인합니다. 이에 따라 전기 커튼 드라이브의 모터에 대한 제어 신호를 생성합니다. 커튼이 움직일 때 프로그램은 상단 위치 센서의 상태를 모니터링합니다. 커튼이 올라가면 센서가 더 이상 올라가는 것을 차단합니다. 그러나 커튼을 내릴 때 위치에 대한 소프트웨어 제어가 없으므로(기존 센서 세트로는 안정적으로 구성할 수 없음) 사용자가 시각적으로 제어를 수행하여 적절한 순간에 커튼을 멈춥니다. 자동 제어 모드에서 프로그램은 PD0 및 PD1 핀을 입력으로 구성하고 해당 상태를 지속적으로 확인합니다. 호스트의 요청이 감지되면 프로그램은 해당 유형을 식별하고 커튼의 현재 위치에 대한 정보를 전송하거나 위치를 변경하라는 명령을 받습니다. 수신된 명령에 따라 커튼을 내려야 하는 경우 우선 허용 여부를 확인합니다. 점검의 요점은 커튼이 허용 수준 아래로 내려가는 것을 방지하는 것입니다. 위에서 언급한 것처럼 장치에는 커튼의 낮은 위치에 대한 센서가 없습니다. 확인 알고리즘은 간단합니다. 프로그램은 커튼의 현재 위치(상단 위치에서 샤프트의 반 회전 수)와 명령에 포함된 반 회전 수를 합산합니다. 결과가 프로그램에 저장된 최대값을 초과하면 허용되는 값이 제한됩니다. 커튼을 들어 올릴 때 어떤 경우에도 상단 위치 센서의 신호에 의해 정지되므로 점검이 필요하지 않습니다. 이 프로그램은 밤에는 열 보호 기능을 수행하지 않기 때문에 일몰 후 커튼을 의무적으로 올리도록 규정합니다. 표시기에 표시되는 정보 전원을 켜면 장치는 기본 정보 표시 모드로 작동합니다 (그림 13). 표시기는 현재 날짜, 시간 및 요일, 오늘의 일광 시간, 기압, 실내 및 실외 온도, 실내 습도를 표시합니다. 사용자가 설정한 난방, 환기, 커튼 제어 모드가 표시됩니다.
오른쪽 상단에는 제어 장치의 현재 상태가 표시됩니다. "Vn" - 환기, "From" - 난방, "Sv" - 식물용 보조 조명 수단, "Uv" - 가습기. 장치가 현재 켜져 있으면 해당 지정 사항이 프레임으로 둘러싸여 있습니다. 그림에서. 13은 식물의 난방 및 추가 조명입니다. 화면 오른쪽 하단에는 일일 외기온이나 기압의 변화(사용자 선택) 그래프가 표시됩니다. 그래프 오른쪽의 직사각형 프레임에는 하루 중 지난 부분에 대해 그래프에 표시되는 매개변수의 최대값(위)과 최소값(아래)이 있습니다. 화면의 세 영역이 터치 제어 버튼 역할을 합니다. 그림에서. 13 빨간색 프레임으로 둘러싸여 있습니다(화면에는 해당 프레임이 없습니다). 가운데 버튼을 누르면 그래프에 표시되는 매개변수(기압 또는 외부 온도)를 선택할 수 있고, 오른쪽 버튼을 누르면 표시기를 올해 지난 기간 동안 누적된 날씨 데이터를 표시하는 모드로 전환할 수 있습니다. 이 모드의 표시 화면은 그림 14에 나와 있습니다. XNUMX. 일년 전체의 정보를 표시하기에는 화면 해상도가 부족하여 분기별로 표시됩니다. 화면 상단에는 분기 숫자(프레임)와 선택한 분기에 대한 외부 온도 및 대기압의 절대 최대값과 최소값이 표시되어 기록된 날짜를 나타냅니다.
화면 중앙에는 분기별 일일 평균 외기온 및 기압 변화 그래프가 표시됩니다. 압력 곡선은 굵은 선으로, 온도 곡선은 가는 선으로 표시됩니다. 기본적으로 이 모드에 들어가면 해당 분기의 데이터가 표시됩니다. “PREV”, “NEXT” 화면 버튼을 이용하여 다른 블록으로 이동하고, “EXIT” 화면 버튼을 누르면 기본 정보 표시 모드로 돌아갑니다. 선택한 분기 동안 장치 메모리에 데이터가 없으면 화면에 "NO DATA"라는 메시지가 표시됩니다. 서비스 메뉴 이 메뉴를 사용하면 장치 작동 시 사용되는 매개변수를 설정할 수 있습니다. 다음을 설치할 수 있습니다. - 현재 날짜, 시간 및 요일 - UTC를 기준으로 한 시간 단위의 장치 위치 시간대. 이 정보는 일출 및 일몰 시간을 계산하는 데 필요합니다. - 10시간 단위로 20~1시간 범위의 필수 일광 시간; - 실내에 필요한 공기 습도는 40~70% 범위이고 이산도는 1%입니다. - 난방 시스템 "수동" 또는 "자동" 사용 모드. "자동" 모드에서는 난방 시스템이 프로그램에 따라 작동하고, "수동" 모드에서는 제어가 수행되지 않고 열전 액추에이터의 전원이 차단되고 제어 밸브가 열립니다. 건물의 난방기는 집의 일반 난방 시스템에 영구적으로 연결됩니다. 난방이 필요하지 않은 여름에는 이 모드를 켜는 것이 좋습니다. - 환기 시스템 사용 모드 "Off" 또는 "Automatic"; - 온도 제어 주기의 반복 주기는 2~30분 이내이며 이산성은 1분입니다. 또한 메뉴는 외부 온도 및 대기압의 일일 과정에 대한 정보를 메모리에서 지울 수 있는 기회를 제공합니다. 이 작업은 장치를 처음 켤 때와 실시간 클럭 칩의 백업 전원 요소를 변경한 후에 수행해야 합니다. 그렇지 않으면 이 마이크로 회로의 RAM 셀에는 프로그램이 일일 일정을 작성하는 기준으로 실제 값과 관련이 없는 임의의 값이 포함됩니다. 설상가상으로 이러한 예측 불가능한 수치가 연간 통계에 포함될 예정이다. 왼쪽 화면 버튼을 눌러 메뉴로 들어갑니다(그림 13 참조). 표시기 화면은 그림 15과 같은 형태를 취합니다. XNUMX. 매개변수 이름과 현재 값이 프레임에 표시됩니다. "PREV" 및 "NEXT" 매개변수 선택, 현재 매개변수 "+" 및 "-" 변경, "EXIT" 매개변수 저장 중 메뉴 종료를 위한 화면 버튼이 있습니다. 언제든지 메뉴를 종료할 수 있습니다. 모든 매개변수를 살펴볼 필요는 없으며 필요한 매개변수만 조정하면 됩니다.
마이크로 컨트롤러용 프로그램 준비 기능 DD2 마이크로 컨트롤러의 프로그램 메모리 부족으로 인해 메뉴를 통해 장치의 모든 서비스 기능을 구현할 수 없었습니다. 즉, 일부 매개변수는 프로그램을 컴파일하기 전에 프로그램 텍스트에 지정되어야 합니다. 사실, 이러한 매개변수는 세 개뿐이므로 장치를 사용하는 동안 변경할 필요가 없습니다. 이는 장치가 사용되는 장소의 지리적 좌표(위도 및 경도)와 커튼을 가장 높은 위치에서 가장 낮은 위치로 이동하는 데 필요한 커튼 샤프트의 반회전 센서 펄스 수입니다. 마지막 숫자는 DD3 마이크로컨트롤러 프로그램에도 입력해야 합니다. 이러한 이유로 작성자가 기사에 첨부한 부팅(.hex) 프로그램 파일은 장치가 모스크바에서 70~100km 이내에 있는 경우에만 완전히 사용할 수 있습니다(좌표는 다음과 같습니다). 프로그램), 창 커튼은 샤프트를 25바퀴 반 회전하면 내려갑니다. 다른 경우에는 프로그램 텍스트를 조정해야 합니다. 이렇게 하려면 DD2 마이크로컨트롤러 프로그램(klimat_mega.bas 파일)의 소스 코드 시작 부분에서 변수 선언 뒤의 줄을 찾으세요. La = 55.5' 위도(도) Lo = 37.5' 경도(도) Stepmax =25 '걸음수 그 안에 있는 변수 값을 필요한 값으로 바꾸세요. DD3 마이크로컨트롤러 프로그램(klimat_tiny.bas 파일)의 소스 텍스트 시작 부분에서 다음 줄을 찾습니다. Stepmax = 25 '단계 수 숫자 25를 커튼의 계단 수(반 회전)로 바꾸세요. 그런 다음 두 프로그램을 모두 컴파일하고 결과 hex 파일의 코드를 마이크로컨트롤러에 로드합니다. 마이크로컨트롤러 프로그래밍 순서 DD2 마이크로컨트롤러(ATmega32-16PU) 프로그래밍은 다음 순서로 수행되어야 합니다. 1. 표에 따라 마이크로컨트롤러 구성을 프로그래밍합니다. 삼. 2. Init_Mega.hex 파일의 코드를 마이크로컨트롤러에 로드하고 이 프로그램을 실행합니다. 작동을 위해 마이크로 컨트롤러의 EEPROM을 준비합니다. 테이블의 정보를 EEPROM에 로드합니다. 1 해당 연도의 기상 데이터가 저장된 영역을 지웁니다(마이크로컨트롤러가 이미 사용된 경우 이전 프로그램에서 기록된 정보가 있을 수 있음). 3. XNUMX~XNUMX초 후에 컴파일된 작업 프로그램을 마이크로컨트롤러에 로드합니다. DD3 마이크로컨트롤러 프로그래밍에는 특별한 기능이 없습니다. 해당 구성은 테이블과 일치해야 합니다. 4. 표 3
표 4
PCB 파일과 마이크로컨트롤러 프로그램은 ftp://ftp.radio.ru/pub/2016/09/clim.zip에서 다운로드할 수 있습니다. 문학
저자: A. 사브첸코
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