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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Das Gerät zur Aufrechterhaltung des Mikroklimas im Wintergarten ist eine Heimwetterstation. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Leistungsregler, Thermometer, Wärmestabilisatoren Das vorgeschlagene Gerät soll das Mikroklima in einem Wintergarten aufrechterhalten, in dem subtropische Pflanzen wachsen. Mit seiner Hilfe bleiben die für ihre normale Entwicklung notwendigen Bedingungen erhalten: Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Tageslichtstunden. Darüber hinaus kann es die Außentemperatur und den Luftdruck messen, Informationen über deren Veränderungen im Laufe des Jahres sammeln und in Form von Diagrammen anzeigen. Das Gerät ermöglicht die automatische Steuerung der Warmwasserbereitung des Raumes, Luftbefeuchter, Zwangsbelüftungsgeräte, elektrische Antriebe für zwei Fensterrollos und Mittel zur Zusatzbeleuchtung für Pflanzen. Tatsächlich implementiert es einige Funktionen des sogenannten „Smart Home“ und kann zur Steuerung des Mikroklimas in jedem Raum verwendet werden. Gleichzeitig fungiert das Gerät als Heimwetterstation. Es zeichnet die Außentemperatur und den Luftdruck (stündlich), die absoluten Tiefst- und Höchstwerte der Außentemperatur und des Luftdrucks für den aktuellen Tag, die durchschnittlichen Tageswerte der Außentemperatur und des Luftdrucks während des laufenden Jahres, die absoluten Tiefst- und Höchstwerte der Außentemperatur usw. auf Luftdruck für jedes Quartal des Jahres. Angabe ihrer Daten. Der Indikatorbildschirm zeigt Diagramme der Änderungen der Wetterparameter für den aktuellen Tag oder für ein beliebiges vergangenes Quartal des aktuellen Jahres an. Wichtigste technische Merkmale
Das Erscheinungsbild des Gerätebedienfelds ist in Abb. dargestellt. 1. Es verfügt über zwei Mikrocontroller, die zusammenarbeiten: ATmega32-16PU (Haupt) und ATtiny2313A-PU (Vorhangsteuerung). In Abb. Abbildung 2 zeigt den Hauptteil seines Schaltplans, der alle Funktionen außer der Steuerung von Vorhängen implementiert.
Die Echtzeituhr auf dem DD1-Chip (DS1307) versorgt das DD2-Mikrocontrollerprogramm mit Informationen über das aktuelle Datum und die aktuelle Uhrzeit. Dieser Chip enthält 56 Byte Allzweck-RAM, mit dem das DD2-Mikrocontrollerprogramm Informationen über tägliche Änderungen der Außenlufttemperatur und des Luftdrucks sowie über die angegebenen Geräteparameter speichert. Für den DD1-Chip ist eine Backup-Stromquelle vorgesehen – eine G1 CR2032-Lithiumzelle, die es Ihnen ermöglicht, den Taktfortschritt und Informationen im RAM zu speichern, auch wenn keine Hauptstromversorgung vorhanden ist. Das Element wird in einen „vertikalen“ Halter CH74-2032 eingebaut. Informationen über den Zustand der Umgebung werden dem DD2-Mikrocontrollerprogramm von den Luftdrucksensoren B1 HP03M [1], der Temperatur und Luftfeuchtigkeit im Raum B2 SHT10 [2] und der Außenlufttemperatur BK1 DS18B20 geliefert. Chip DD1 und Sensor B1 sind über die Schnittstelle I mit Mikrocontroller DD2 verbunden2C, gebildet durch die Linien SCL (PD4) und SDA (PD3). Gleichzeitig sind für den Sensor B1, der mit logischen Drei-Volt-Pegeln arbeitet, Wandler dieser Pegel vorgesehen. Auf den SCL- und SDA-Leitungen sind sie bidirektional (5 V↔1 V) an den Transistoren VT2 (VT9) und den Widerständen R17, R10 (R18, R5). Die Signalpegelwandler MCLK und XCLR sind unidirektional (6 V→5 V) in Form von Spannungsteilern R1R2 bzw. RXNUMXRXNUMX. Über die Leitungen PD2 und PD1 kommuniziert der Mikrocontroller mit dem Temperatur- und Feuchtigkeitssensor B2. Der Außenlufttemperatursensor BK1 verfügt über eine 1-Wire-Schnittstelle, der Austausch mit ihm erfolgt über die PD0-Leitung des Mikrocontrollers. Um bei Bedarf Tonsignale zu erzeugen, wird ein piezokeramischer Emitter HA1 verwendet, dessen Steuersignal vom Mikrocontroller auf der PD7-Leitung erzeugt wird. Zur Anzeige von Informationen wurde ein grafisches LCD WG240128B-TML-TZ#000 (HG1) mit einer Bildschirmauflösung von 240x128 Pixeln verwendet. Es wird von den Ports B und C des DD2-Mikrocontrollers bedient. Ein wesentlicher Vorteil dieses Indikators ist das eingebaute Resistiv-Touchpanel, das die Implementierung von Bedienelementen erheblich vereinfacht. Das Panel wird über die Leitungen PA0-PA3 des Mikrocontrollers DD2 versorgt. Um das Eindringen von Rauschen durch den Stromversorgungskreis zu minimieren, wird es über den L2C1-Filter den analogen Knoten des DD3-Mikrocontrollers zugeführt. Der Trimmwiderstand R24 stellt den erforderlichen Bildkontrast auf dem LCD-Bildschirm ein und durch Auswahl des Widerstands R21 wird die Helligkeit seiner Hintergrundbeleuchtung eingestellt. Die Ansteuerung der Aktoren erfolgt über Triac-Schalter, die für eine galvanische Trennung ihrer Steuerstromkreise vom Versorgungsnetz sorgen. Da diese Schalter identisch sind, betrachten wir nur die Funktionsweise eines Schalters. Das Steuersignal vom Ausgang PA5 des Mikrocontrollers DD2 über den Widerstand R3 wird der emittierenden Diode des Triac-Optokopplers U1 MOC3063 zugeführt. Dieser Optokoppler verfügt über eine Einheit zur Bestimmung des Zeitpunkts, an dem die am Phototriac anliegende Spannung den Nulldurchgang durchläuft, sodass das Öffnen des Phototriacs und des von ihm gesteuerten Leistungstriacs VS1 genau in diesem Moment erfolgt. Dies gewährleistet ein Minimum an Schaltgeräuschen. Um die erforderlichen Lichtverhältnisse im Raum aufrechtzuerhalten, generiert das Mikrocontrollerprogramm DD2 Befehle zur Steuerung der Position von Rollläden. Der Teil des Gerätekreises, der für die Steuerung der Vorhänge verantwortlich ist, ist in Abb. dargestellt. 3. Hier gibt es einen zweiten Mikrocontroller (DD3). Der Informationsaustausch zwischen Mikrocontrollern erfolgt über die Leitungen PA6 und PA7 (DD2) sowie PD0, PD1 (DD3).
Mit der Vorhangsteuerung können Sie die Position von zwei Rollos mithilfe eines elektrischen Antriebs ändern, entweder automatisch gemäß den vom DD2-Mikrocontroller generierten Befehlen oder manuell gemäß den Befehlen des Bedieners. In diesem Fall ändert sich im Automatikmodus die Position beider Vorhänge synchron und im manuellen Modus ist eine separate Steuerung jedes einzelnen Vorhangs möglich. Im Automatikmodus entspricht der Bewegungsschritt des Vorhangs einer halben Umdrehung seiner Welle; im manuellen Steuerungsmodus stellt der Benutzer den Vorhang mit den Tasten SB1-SB4 in die gewünschte Position. Der elektrische Antrieb des linken Vorhangs besteht aus einem Elektromotor M2, einem oberen Positionssensor für diesen Vorhang B3 und einem Geschwindigkeitssensor für seine Welle B4. Der rechte Vorhangantrieb verfügt über einen Elektromotor M1 und Sensoren B5 bzw. B6. Die Sensoren B3-B6 sind magnetisch empfindliche SS441A-Hall-Effekt-Mikroschaltungen [3]. An den Rollen und Vorhangpaneelen sind Permanentmagnete angebracht, die auf diese wirken. Die LEDs HL1-HL4 dienen als Sensorreaktionsanzeigen, was die Installation des Geräts erheblich vereinfacht. Falls gewünscht, können diese LEDs nach Abschluss der Installation durch Jumper ersetzt und der Widerstandswert der Widerstände R35-R38 erhöht werden, sodass der durch sie fließende Strom 5...10 mA nicht überschreitet. Als Elektromotoren M1 und M2 werden die in der Robotik weit verbreiteten Gleichstromgetriebemotoren Gekko MR25-275 verwendet. Das eingebaute Getriebe mit einer Übersetzung von 1:275 sorgt für ein Drehmoment an der Abtriebswelle von 330 Ncm, was das Heben und Senken von Rollos mit einem Behanggewicht von bis zu 10 kg ermöglicht. Der DD3-Mikrocontroller steuert die Motoren über einen Zweikanaltreiber DA2 L298N und stellt ihm drei Steuersignale zur Verfügung: die Drehrichtung, die auf der PB6-Leitung gleichzeitig für beide Vorhänge erzeugt wird, und die Betriebsberechtigungen jedes der Motoren, die auf der PB1-Leitung erzeugt werden OC1A- und OCXNUMXB-Linien. Bei letzteren handelt es sich um in der Dauer modulierte Impulsfolgen, die es ermöglichen, die Bewegungsgeschwindigkeit der Vorhänge zu verändern. Der Vorhangsteuerungsmodus wird mit Schalter SA1 eingestellt. Im manuellen Modus (Schalter offen) steuert der Benutzer die Vorhänge mit den Tasten SB1 (rechts unten), SB2 (rechts oben), SB3 (links unten) und SB4 (links oben). Im Automatikmodus (Schalter SA1 ist geschlossen) sind die Tasten SB1-SB4 gesperrt und Befehle zur Steuerung der Position der Vorhänge werden vom Mikrocontroller DD0 an die Leitungen PD1 und PD3 des Mikrocontrollers DD2 gesendet. Die Drossel L2 dient zur Unterdrückung von Störungen, die durch den Betrieb von Elektromotoren in den Stromversorgungskreis des Geräts gelangen. Es muss für einen Strom von mindestens 2,5 A ausgelegt sein. Das Gerät wird mit einer Spannung von 5 V von einem Schaltnetzteil PS-15-5 (5 V, 2,8 A) versorgt. Der daraus resultierende Stromverbrauch (bei ausgeschalteten Vorhangantriebsmotoren) beträgt ca. 90 mA. Die zur Versorgung des Sensors B1 erforderliche Spannung von 3,3 V wird mithilfe des integrierten Stabilisators DA1 L78L33 erzielt. Eine Zeichnung der Hauptplatine des Geräts ist in Abb. dargestellt. 4. Die Platzierung der Teile darauf ist in Abb. dargestellt. 5. Bei den Mikrocontrollern DD2 und DD3 sind Panels auf der Platine installiert, da darauf keine Anschlüsse zum Programmieren von Mikrocontrollern vorhanden sind. Die Pins 2 und 12 wurden vom DD13-Mikrocontroller-Panel entfernt.
Um den Sensor HP03M (B1) auf der Platine zu installieren, werden verzinnte Einzeldrahtstücke mit einem Durchmesser von 0,4...0,8 mm mit ihren freien Enden in die Nuten an den Seitenflächen seines Substrats eingelötet (Abb. 6). werden in die Löcher der Leiterplatte gesteckt und mit deren Kontaktpads verlötet. Für den Sensor SHT10 (B2) empfiehlt es sich, eine kleine Adapterplatine gemäß der Zeichnung in Abb. anzufertigen. 7.
Der L298N (DA2) Chip sollte mit einem kleinen Kühlkörper mit einer Kühlfläche von 20...30 cm ausgestattet sein2. Für die Triacs VS1-VS4 sind keine Kühlkörper vorgesehen, daher sollte die von ihnen geschaltete Leistung 200 VA nicht überschreiten. Um mit einer stärkeren Last betrieben zu werden, müssen Triacs über entsprechende Kühlkörper verfügen. Das Gerät ist in einem Standard-Schalttafelgehäuse montiert. Außerhalb der Hauptplatine befinden sich die Sensoren B2-B6 sowie eine 5-V-Versorgungsspannungsquelle. Die HG1-Anzeige, der Schalter SA1 und die Tasten SB1-SB4 befinden sich auf der abnehmbaren Frontplatte des Gehäuses und sind mit der Hauptplatine verbunden Anschlüsse. Bitte beachten Sie, dass die Touchpanel-Pins der Anzeige als ultraflaches FPC-Kabel für den Anschluss an den FFC-Stecker konzipiert sind. Da sich die Anzeige auf einer abnehmbaren Blende des Gehäuses befindet, reicht die Länge dieses Kabels (8 cm) nicht aus, um es mit der Platine zu verbinden. Die Verbindung dazu erfolgt über ein Verlängerungskabel – ein 10 cm langes Flachkabel, dessen Adern auf einer Seite mit den Pins des FFC-Steckers verlötet sind und auf der anderen Seite ein BLS-4-Stecker zum Anschluss daran installiert ist Leiterplatte. Die Magnetsensoren B3-B6 werden paarweise auf zwei identischen Leiterplatten montiert, hergestellt gemäß der Zeichnung in Abb. 8. Diese Platinen befinden sich in der Nähe der Vorhänge und sind über Kabel mit den Anschlüssen X15 und X16 der Hauptplatine verbunden. Aktoren werden an die Anschlüsse X4, X5, X10, X11, X13, X14 angeschlossen. Die 5-V-Spannungsquelle ist eine separate Einheit, die sich auf einer eigenen Leiterplatte befindet.
Konstruktionsmerkmale von Stellantrieben Die Beleuchtung von Pflanzen kann entweder mit speziellen Phytolights oder mit gewöhnlichen Phytolampen zur Raumbeleuchtung erfolgen, wenn Intensität und Spektrum ihrer Strahlung für die Pflanzen geeignet sind. Im letzteren Fall muss der Schaltkreis zum Einschalten der Lampen sorgfältig überlegt werden, damit nicht derselbe Draht der Lampe über ihren Wandschalter mit dem Phasendraht des Netzwerks und über den Stecker X4 verbunden wird - zum Neutralleiter, was zu einem Unfall führen kann. Um die erforderliche Luftfeuchtigkeit im Raum sicherzustellen, können Sie Haushaltsluftbefeuchter (einen oder mehrere, je nach Raumbereich) verwenden. Der Luftbefeuchter sollte so einfach wie möglich sein und keine eingebauten Feuchtigkeitsregler enthalten. Der Schalter am Befeuchtergehäuse muss ständig eingeschaltet sein, das Netzkabel ist an Stecker X5 angeschlossen. Das Gerät schaltet den Luftbefeuchter automatisch ein und aus. Zur Steuerung der Warmwasserbereitung ist ein Danfoss RAV8-Ventil mit einem normalerweise offenen thermoelektrischen Stellantrieb Danfoss TWA-V NO 230 V in der Lücke im Rohr installiert, das das System mit Warmwasser versorgt. Die Versorgungsspannung des Antriebs beträgt 230 V, der Stromverbrauch beträgt nur 1 W. Da das Ventil normalerweise geöffnet ist, wird die Heizung eingeschaltet, wenn am Antrieb keine Steuerspannung anliegt. Dadurch wird verhindert, dass Pflanzen im Winter aufgrund einer Gerätestörung oder fehlender Spannung in der Stromversorgung einfrieren. Das Raumlüftungssystem kann sowohl Zu- als auch Abluftventilatoren oder eine Kombination aus beiden enthalten. Die Gesamtleistung des Lüfters sollte 200 VA nicht überschreiten. Der Autor verwendete Vorhänge auf Basis von Fensterrollos mit manuellem Kettenantrieb (Abb. 9). Sie werden in verschiedenen Größen und mit verschiedenen Farben der Leinwand hergestellt und in vielen Geschäften verkauft. Da die Hauptaufgabe von Vorhängen in einem Sommergarten darin besteht, den Wärmefluss in den Raum durch Abschirmung der Sonneneinstrahlung zu reduzieren, empfiehlt es sich, sie mit einem leichten (stark reflektierenden) Stoff, aber gleichzeitig dichtem (mit geringer Lichtdurchlässigkeit) zu wählen ) Stoff. In diesem Fall sind Vorhänge am effektivsten. Die Breite des Vorhangs wird danach gewählt, wie er die Fensteröffnung vollständig abdeckt, und die Länge ist 40 bis 50 cm größer als die Höhe des Fensters.
Der Vorhang besteht aus einer Metallwelle mit einem Durchmesser von 25 mm, auf der der Vorhangstoff aufgewickelt ist. In die Schachtlöcher werden auf beiden Seiten Kunststoffbuchsen eingesetzt, deren Achsen sich frei in den Löchern der Konsolen drehen, mit deren Hilfe die gesamte Struktur an der Wand befestigt wird. Die rechte Buchse enthält einen Vorhangantriebsmechanismus, der es Ihnen ermöglicht, den Vorhang mithilfe einer Kugelkette anzuheben und abzusenken. Um den Vorhang mit einem elektrischen Antrieb auszustatten, muss diese Hülse modifiziert werden. Die mit Riegeln gesicherte Abdeckung wird davon entfernt, danach wird die Kugelkette von der Riemenscheibe entfernt. Vom äußeren Ende der Buchse wird die Metallwelle mit den Elementen des Bremssystems entfernt, mit denen sie im Loch der Halterung befestigt wird. Das Bremssystem verhindert, dass sich die Leinwand unter ihrem Eigengewicht abwickelt. Bei einem Vorhang mit Elektroantrieb wird die Bremsfunktion von einem Elektromotorgetriebe übernommen, das dank seiner großen Übersetzung ein erhebliches Bremsmoment bei der Kraftübertragung in Richtung vom Vorhang zum Motor erzeugt. Gekko MR25-275-Getriebemotoren werden in Robotikgeschäften verkauft. Dort wurden auch Adapterbuchsen zur Verbindung der Wellen von Getriebemotoren mit den von ihnen angetriebenen Mechanismen gekauft, außerdem zylindrische Magnete mit einem Durchmesser von 3 und einer Höhe von 3 mm und rechteckige Magnete mit Abmessungen von 10x10 bis 20x20 mm und einer Dicke von 3 ...4 mm. Halterungen zur Befestigung von Getriebemotoren an der Wand wurden aus Metallecken 40x60 mm, 40 mm lang, mit 2,5 mm dicken Regalböden hergestellt. Die vom Vorhang abgenommene Buchse mit der Riemenscheibe für die Antriebskette musste gemäß Abb. modifiziert werden. 10. An seinem äußeren Ende werden zwei Löcher mit M3-Gewinde für Schrauben mit Senkkopf gebohrt, die die Adapterhülse für die Getriebemotorwelle befestigen. In die Nut der Riemenscheibe, in der sich zuvor die Kugelkette befand, werden diametral gegenüberliegend zwei Löcher mit einem Durchmesser von 3,5 und einer Tiefe von 6 mm gebohrt.
Magnete mit einem Durchmesser von 3 und einer Länge von 3 mm werden aus Paaren von Stabmagneten mit einer Länge von 6 mm hergestellt. Jedes Stabpaar wird an entgegengesetzten Polen verbunden und ein Stück Schrumpfschlauch mit einem Durchmesser von 3 mm darauf gelegt und leicht erhitzt. Leider war es nicht möglich, fertige Magnete in der benötigten Größe zu finden, sodass wir jeweils die beiden kleineren zusammenbauen mussten. Die resultierenden Magnete werden bündig mit der Außenfläche der Riemenscheibe in die Löcher eingeklebt. Wenn sich die Vorhangwelle dreht, müssen sie auf den Magnetsensor ihrer Halbdrehungen einwirken. Aus einer Metallecke wird eine Halterung zur Befestigung des Getriebemotors an der Wand gefertigt. Am Winkelregal müssen Löcher für die Getriebemotorwelle und deren Befestigungsschrauben gebohrt werden. Das Loch für die Welle sollte den gleichen Abstand von der Oberfläche des an der Wand befestigten Winkels haben wie die werkseitige Halterung am gegenüberliegenden Ende der Welle. Zur Befestigung an der Wand werden in die Basis des Winkels zwei Löcher gebohrt. Sie sollten von der Längsachse des Getriebemotors entfernt angebracht werden, da es sonst zu Schwierigkeiten bei der Montage der Halterung an der Wand kommen kann. Der Vorhang sollte etwa 15 cm über der Oberkante der Fensteröffnung an der Wand befestigt werden. Es empfiehlt sich, dies in der folgenden Reihenfolge zu tun: - den Untersetzungsmotor an der dafür vorgesehenen Halterung befestigen; - Installieren Sie die rechte und linke (modifizierte) Buchse in den Löchern der Vorhangwelle. Es ist zu beachten, dass der Vorhangstoff von der Seite der Wand und des Fensters auf die Welle gewickelt werden sollte; - Montieren Sie den Vorhang auf einer horizontalen Fläche (z. B. auf dem Boden), indem Sie die Welle der rechten Buchse in das Loch in der werkseitigen Halterung und die Welle des Getriebemotors in das mittlere Loch der darauf installierten Adapterhülse einführen modifizierte linke Buchse und befestigen Sie diese mit der in der Adapterhülse vorhandenen Schraube; - Messen Sie die Abstände zwischen den Löchern, die zur Befestigung der Halterungen an der Wand vorgesehen sind. - Markieren Sie anhand der Messergebnisse Löcher in der Wand, bohren Sie sie und stecken Sie Dübel in die Löcher. - Entfernen Sie die rechte Halterung von der zusammengebauten Struktur und befestigen Sie sie mithilfe der vorbereiteten Löcher an der Wand. - Heben Sie den restlichen Teil des zusammengebauten Vorhangs vorsichtig an und führen Sie den Schaft der rechten Buchse in das Loch in der an der Wand installierten Halterung ein. - Befestigen Sie die Halterung mit dem Getriebemotor mithilfe der vorbereiteten Löcher an der Wand. Die Ansicht des installierten Vorhangs von der Seite des Elektroantriebs ist in Abb. dargestellt. 11. Nun können Sie an den Getriebemotor eine konstante Spannung von 5 V in verschiedenen Polaritäten anlegen und die Bewegung des Behangs in beide Richtungen prüfen.
Installieren Sie die Leiterplatte mit Magnetsensoren an der Wand unter der Vorhangwelle, wie in Abb. 12. Der Wellengeschwindigkeitssensor (B4 oder B6) sollte mit Magneten unter der Riemenscheibe angebracht sein. Der Mindestabstand vom Magnet zum Sensorkörper sollte 3...5 mm betragen. Nachdem Sie die Platine mit Strom versorgt haben, drehen Sie die Vorhangwelle. Wenn der Durchgang jedes Magneten über den Sensor von einem LED-Blitz begleitet wird, ist alles in Ordnung. Andernfalls sollten Sie den Abstand vom Magneten zum Sensor verringern, indem Sie dessen Leitungen biegen.
Als nächstes stellen Sie den Sensor für die Position des Vorhangs ein. Bewegen Sie dazu den Vorhangstoff an eine Position, die als oben betrachtet wird. Normalerweise entspricht es einer vollständig geöffneten Fensteröffnung. Platzieren Sie an der Wandseite des Vorhangs einen rechteckigen Magneten gegenüber dem Sensor. In Abb. In Abb. 11 sehen Sie einen Ringmagneten (jeder andere reicht aus), der während des Anpassungsvorgangs einen rechteckigen Magneten auf der Leinwand hält. Der Lichtpunkt darüber ist eine LED, die durch die Leinwand scheint. Wenn die LED nicht aufleuchtet, verringern Sie durch Biegen der Sensorleitungen den Abstand zwischen ihr und dem Magneten. Senken Sie dann den Vorhang ab, bis die LED erlischt, und heben Sie ihn wieder an, bis er aufleuchtet. Wenn die Position des Vorhangs zum Zeitpunkt des Einschaltens der LED nicht mit der erforderlichen oberen Position übereinstimmt, sollte die Position des Magneten am Vorhang korrigiert werden. Kleben Sie nach Abschluss der Anpassung den Magneten mit „Moment“-Kleber an der gefundenen Stelle auf die Leinwand. Die letzte Aktion besteht darin, die Anzahl der halben Umdrehungen der Vorhangwelle zu zählen, während derer sich der Vorhang von der oberen (offenen) in die untere (geschlossene) Position bewegt. Sie hängt von der Höhe des Fensters ab und ihre Werte können im Einzelfall variieren. Die Technik hier ist einfach: Zählen der Anzahl der LED-Blitze während des Schließens des Vorhangs. Merken Sie sich diese Nummer; in Zukunft müssen Sie sie in das Mikrocontroller-Programm eingeben. Anschließend können der Getriebemotor und die Sensorplatine an die Hauptplatine des Geräts angeschlossen werden. Allgemeine Informationen zu den Algorithmen des Geräts Für die normale Entwicklung subtropischer Pflanzen ist eine Tageslichtdauer von etwa 12 Stunden erforderlich. In vielen Regionen unseres Landes ist sie jedoch während eines erheblichen Teils des Jahres viel kürzer. Auf dem Breitengrad von Moskau beträgt die Mindestdauer beispielsweise etwa 7 Stunden. Um die zusätzliche Beleuchtung von Pflanzen zu steuern, berechnet das Gerät zu Beginn jedes Tages die Zeit des Sonnenaufgangs Tv und des Sonnenuntergangs Tz der Sonne am Ort ihrer Platzierung (die Breiten- und Längengrade dieses Punktes werden im Programm aufgezeichnet) und , berechnet auf Basis dieser Informationen die aktuelle Tageslichtdauer Tsv. Das Programm speichert auch den vom Benutzer eingegebenen Wert der erforderlichen Tageslichtstunden Tsv.tr. Wenn Tsv < Tsv.tr, dann wird die Differenz zwischen ihnen berechnet: Δ = Tsv.tr - Tsv. Dies ist der Zeitraum, um den die aktuellen Tageslichtstunden erhöht werden sollen. Morgens schaltet das Gerät die Zusatzbeleuchtung Δ/2 vor Sonnenaufgang ein und bei Sonnenaufgang aus. Abends schaltet es die Hintergrundbeleuchtung bei Sonnenuntergang ein und Δ/2 nach Sonnenuntergang aus. Es wurde ein Algorithmus zur Berechnung von Sonnenauf- und -untergang verwendet, der auf dem in [4] angegebenen Algorithmus basiert. Der Benutzer stellt die gewünschte Luftfeuchtigkeit im Raum über das Menü im Bereich von 40...70 % ein. Wenn die Luftfeuchtigkeit 5 % unter den erforderlichen Wert fällt, schaltet das Gerät den Luftbefeuchter ein und schaltet ihn aus, wenn der eingestellte Wert erreicht ist. Für eine normale Pflanzenentwicklung muss im Raum eine bestimmte Temperatur eingehalten werden. Gleichzeitig ist es unmöglich, das ganze Jahr über eine konstante Temperatur aufrechtzuerhalten – Pflanzen haben auch ein „Konzept“ über die Jahreszeiten, und jede Jahreszeit muss ihre eigene durchschnittliche Lufttemperatur haben, die dem subtropischen Klima entspricht. Um diese Anforderung zu erfüllen, enthält das EEPROM des DD2-Mikrocontrollers das Gesetz der monatlichen Raumtemperaturänderungen im Laufe des Jahres. Es enthält die Werte der Wohlfühltemperatur und der minimal zulässigen Temperatur für jeden Monat gemäß Tabelle. 1. Tabelle 1
Durch die Steuerung des Betriebs der Heizungsanlage, der Lüftung und der Fenstervorhänge ist das Gerät bestrebt, eine Temperatur im Raum aufrechtzuerhalten, die um nicht mehr als 1 von der angenehmen Temperatur abweicht оIn der Praxis kann diese Toleranz jedoch nur in der kalten Jahreszeit eingehalten werden, wenn die allgemeine Gebäudeheizung in Betrieb ist. In der übrigen Zeit, wenn zu viel Wärme in den Raum gelangt, versucht das Gerät, die Überschreitung der Wohlfühltemperatur zu verhindern. Sinkt die Raumtemperatur aus irgendeinem Grund unter den minimal zulässigen Wert, gibt das Gerät etwa einmal pro Minute eine Reihe von drei kurzen Pieptönen ab. Der Informationsaustausch zwischen den beiden Mikrocontrollern erfolgt über die Leitungen, die Pin 34 (PA6) von DD2 mit Pin 2 (PD0) von DD3 und Pin 33 (PA7) von DD2 mit Pin 3 (PD1) von DD3 verbinden. Der Mikrocontroller DD2 ist der Master und DD3 der Slave. Im Ausgangszustand sind die Master-Pins PA7 und PA6 als Eingänge konfiguriert und die Slave-Leitungen PD1 und PD0 können sich in einem der in der Tabelle aufgeführten Zustände befinden. 2. Wenn der Slave empfangsbereit ist, werden die Leitungen PD1 und PD0 als Eingänge konfiguriert und die Widerstände R30 und R31 unterstützen ihre logischen Eins-Pegel. Tabelle 2
Befindet sich der Slave im Bereitschaftszustand, kann der Master eine Anfrage zum Auslesen der aktuellen Position der Vorhänge oder einen Befehl zum Ändern der Position der Vorhänge generieren. In beiden Fällen wird ein Byte gesendet. Bei der Antwort auf eine Anfrage kodiert dieses Byte die aktuelle Position des Vorhangs – wie viele halbe Umdrehungen, gerechnet von der oberen Position, er gesenkt wurde. Im Befehlsbyte zum Ändern der Position der Vorhänge gibt das höchstwertige Bit des Bytes die Bewegungsrichtung an (1 – senken, 0 – heben) und der Rest – die Anzahl der halben Bewegungsumdrehungen. Wenn der Master eine Anfrage zum Lesen der Position der Vorhänge sendet, konfiguriert er seine Pins PA7 und PA6 als Ausgänge und setzt für 20 ms den Code 01 auf ihnen. Danach konfiguriert er die Pins in den Eingangsmodus um (während die logische Eins auf dem Pegel liegt). Die Leitungen werden durch die Widerstände R30 und R31 gehalten) und warten auf ein Informationsbyte vom Slave. Nachdem der Slave darauf gewartet hat, dass der PD0-Pin in den Single-Zustand zurückkehrt, konfiguriert er seine PD1- und PD0-Pins als Ausgänge und beginnt mit der Übertragung. Es überträgt Informationen in einem seriellen Code über die PD0-Leitung und begleitet jede Ziffer von einem Taktimpuls über die PD1-Leitung. Sobald die Übertragung abgeschlossen ist, konfiguriert der Slave seine PD1- und PD0-Pins als Eingänge. Um einen Befehl zum Ändern der Position der Vorhänge zu senden, konfiguriert der Master die Pins PA7 und PA6 als Ausgänge und setzt 20 ms lang den Code 00 auf sie. Danach beginnt er mit der Übertragung des Befehlsbytes, bildet seinen seriellen Code auf Pin PA6 und begleitet ihn jede Ziffer mit einem Taktimpuls an Pin PA7. Sobald die Übertragung abgeschlossen ist, konfiguriert der Master seine Pins PA7 und PA6 als Eingänge. Nachdem der Slave die Codekombination 00 empfangen hat, wechselt er in den Befehlsempfangsmodus. Nach Abschluss des Empfangs konfiguriert er seine Pins PD1 und PD0 als Ausgänge, setzt den Code 10 („Nicht empfangsbereit“) und beginnt mit der Ausführung des Befehls, nachdem er zuvor dessen Inhalt auf Gültigkeit überprüft hat. Wenn bei der Validierung ein ungültiger Wert in einem Befehl gefunden wird, wird dieser durch einen Wert ersetzt, der innerhalb akzeptabler Grenzen liegt. Nach Ausführung des Befehls kehrt der Slave in den Bereitschaftszustand zurück. Der Betriebsalgorithmus des DD2-Mikrocontrollers kann in vereinfachter Form als aus verschachtelten Zyklen bestehend dargestellt werden: jährlich, täglich, stündlich, Temperaturregelung und Hauptzyklus. Zu Beginn des nächsten Jahres wird die Richtigkeit der Änderung überprüft. Tatsache ist, dass sich der Wert im Jahresregister nicht nur aufgrund seiner natürlichen Veränderung, sondern auch aus einer Reihe anderer Gründe ändern kann. Zum Beispiel, wenn der Echtzeituhr-Chip ausfällt oder eine Fehlfunktion aufweist. Ein vorzeitiges „Neujahr“ droht, dass die im EEPROM gesammelten Wetterdaten für die gesamte Zeit seit Beginn des laufenden Jahres zerstört werden. Die Überprüfung der Richtigkeit des Jahreswechsels gilt als erfolgreich, wenn das neue Jahr eins mehr ist als das vorherige. Um dies überprüfen zu können, wird bei der Datumseinstellung der Jahreswert sowohl in das Register des Echtzeituhr-Chips als auch in das EEPROM des Mikrocontrollers geladen, von wo aus er beim Test als Referenz ausgewählt wird. Wenn der Test erfolgreich ist, aktualisiert das Programm den Jahreskontrollwert im EEPROM und löscht die Wetterdaten des letzten Jahres. Andernfalls bleibt der Inhalt des EEPROM unverändert und anstelle des Namens des Wochentags zeigt das Programm die Meldung „YEAR ERROR“ auf dem Indikator an und arbeitet weiter. Zu Beginn jedes Tages berechnet das Programm die gemittelten Werte der Außenlufttemperatur und des Luftdrucks des vergangenen Tages. Diese Informationen werden in die nächsten Zellen des EEPROM-Bereichs eingegeben, in dem meteorologische Daten für das laufende Jahr gespeichert sind. Überprüft, ob die maximalen und minimalen Außentemperatur- und Luftdruckwerte des aktuellen Quartals aktualisiert werden müssen. Bei Bedarf werden die im EEPROM gespeicherten Werte aktualisiert. Die RAM-Zellen der Echtzeituhr, die Informationen über die täglichen Schwankungen der Außentemperatur und des Luftdrucks speichern, werden zurückgesetzt. Aus dem EEPROM werden Informationen über die zulässige Raumtemperatur ausgelesen. Anschließend werden die Zeitpunkte des Sonnenauf- und -untergangs, die aktuelle Dauer der Tageslichtstunden sowie die Zeitpunkte des Ein- und Ausschaltens der Zusatzbeleuchtung für Pflanzen berechnet. Wenn die nächste Stunde kommt, trägt das Programm die am Ende der vorherigen Stunde gemessenen Werte der Außentemperatur und des Luftdrucks in die RAM-Zellen der Echtzeituhr ein. Es aktualisiert Diagramme der täglichen Temperatur und des Luftdrucks. Im Temperaturregelzyklus steuert das Programm den Betrieb von Heizungs- und Lüftungsanlagen sowie die Position von Fenstervorhängen. Ausgangsdaten für die Regelung sind die Raumtemperatur, ihr Gefälle, der Zustand und die Zugänglichkeit zur Steuerung von Heizungs- und Lüftungsanlagen sowie Fenstervorhängen. Im Gegensatz zu den oben besprochenen Zyklen, die vom Programm mit einer konstanten Frequenz ausgeführt werden, kann der Benutzer die Wiederholungsdauer des Steuerzyklus im Bereich von 2 bis 30 Minuten ändern. Tatsache ist, dass die Temperaturänderung in einem Raum unter dem Einfluss seiner Regulierungsmittel nicht sofort, sondern mit einer gewissen Verzögerung erfolgt, abhängig von einer Reihe von Faktoren, beispielsweise von der Wärmekapazität des Raums und der Wirksamkeit von die Mittel der Regulierung. Daher muss im Einzelfall der optimale Zeitraum für die Durchführung dieses Zyklus experimentell ausgewählt werden. Und schließlich die Hauptschleife, die das Programm im Abstand von etwa einer Sekunde wiederholt. In diesem Zyklus liest und zeigt es Informationen von Temperatur-, Feuchtigkeits- und Drucksensoren sowie einer Echtzeituhr an, steuert den Luftbefeuchter, schaltet die Zusatzbeleuchtung der Anlage ein und aus und fragt Steuerungen ab. Wenn die entsprechenden Bedingungen erfüllt sind, werden die oben besprochenen Schleifen von der Hauptschleife aufgerufen. Beim Einschalten hebt das DD3-Mikrocontrollerprogramm zunächst den Vorhang in die oberste Position. Es wird angenommen, dass ihre Position willkürlich und dem Programm unbekannt war und dass es für eine korrekte Steuerung einen Referenzpunkt haben muss, nämlich die obere Position der Vorhänge. Die gleiche Aktion wird beim Umschalten der Vorhangsteuerung vom manuellen in den automatischen Modus ausgeführt, da das Programm in diesem Fall die aktuelle Position der Vorhänge als unbekannt betrachtet. Im manuellen Steuerungsmodus setzt das Programm den Code 2 (ein Zeichen für manuelle Steuerung) auf den Kommunikationsleitungen mit dem DD00-Mikrocontroller und überprüft dann ständig den Status der SB1-SB4-Tasten. Abhängig davon generiert es Steuersignale für die Motoren elektrischer Vorhangantriebe. Wenn sich die Vorhänge bewegen, überwacht das Programm den Zustand ihrer oberen Positionssensoren. Wenn der Vorhang angehoben wird, blockiert der Sensor sein weiteres Hochfahren. Beim Absenken des Vorhangs erfolgt jedoch keine Softwarekontrolle seiner Position (dies kann mit den vorhandenen Sensoren nicht zuverlässig organisiert werden), sodass der Benutzer diese Kontrolle visuell durchführt und den Vorhang im richtigen Moment stoppt. Im automatischen Steuermodus konfiguriert das Programm die Pins PD0 und PD1 als Eingänge und überprüft ständig deren Status. Wenn eine Anfrage vom Host erkannt wird, identifiziert das Programm deren Art und übermittelt entweder Informationen über die aktuelle Position der Vorhänge oder erhält einen Befehl, ihre Position zu ändern. Erfordert ein empfangener Befehl das Herablassen des Vorhangs, wird dieser zunächst auf Zulässigkeit geprüft. Der Zweck der Prüfung besteht darin, zu verhindern, dass der Vorhang unter das zulässige Niveau abgesenkt wird – wie oben erwähnt, gibt es im Gerät keine Sensoren für die untere Position des Vorhangs. Der Prüfalgorithmus ist einfach: Das Programm summiert die aktuelle Position des Vorhangs (die Anzahl der halben Umdrehungen der Welle von der oberen Position) mit der im Befehl enthaltenen Anzahl der halben Umdrehungen. Übersteigt das Ergebnis den im Programm hinterlegten Maximalwert, so wird der akzeptierte Wert begrenzt. Beim Anheben der Vorhänge ist keine Kontrolle erforderlich, da es in jedem Fall durch das Signal des oberen Positionssensors gestoppt wird. Das Programm sieht das obligatorische Aufziehen der Vorhänge nach Sonnenuntergang vor, da diese nachts keine Hitzeschutzfunktion erfüllen. Auf dem Indikator angezeigte Informationen Beim Einschalten arbeitet das Gerät im Modus zur Anzeige grundlegender Informationen (Abb. 13). Der Indikator zeigt das aktuelle Datum, die Uhrzeit und den Wochentag, die Tageslichtstunden für den aktuellen Tag, den Luftdruck, die Innen- und Außentemperaturen sowie die Luftfeuchtigkeit im Innenbereich an. Die vom Benutzer eingestellten Heiz-, Lüftungs- und Vorhangsteuerungsmodi werden angezeigt.
Oben rechts wird der aktuelle Zustand der gesteuerten Geräte angezeigt: „Vn“ – Belüftung, „Von“ – Heizung, „Sv“ – Mittel zur Zusatzbeleuchtung für Pflanzen, „Uv“ – Luftbefeuchter. Ist ein Gerät gerade eingeschaltet, wird dessen Bezeichnung von einem Rahmen umgeben. In Abb. 13 ist Heizung und zusätzliche Beleuchtung für Pflanzen. Im unteren rechten Teil des Bildschirms wird ein Diagramm der täglichen Schwankung der Außentemperatur oder des Luftdrucks (nach Wahl des Benutzers) angezeigt. Rechts neben dem Diagramm sind in rechteckigen Rahmen die maximalen (oben) und minimalen (unten) Werte des im Diagramm angezeigten Parameters für den vergangenen Teil des Tages aufgeführt. Drei Bereiche des Bildschirms dienen als Touch-Bedientasten. In Abb. 13 sind sie von roten Rahmen umgeben (es gibt keine solchen Rahmen auf dem Bildschirm). Durch Drücken der mittleren Taste können Sie den in der Grafik angezeigten Parameter (Luftdruck oder Außentemperatur) auswählen und durch Drücken der rechten Taste können Sie die Anzeige in den Modus zur Anzeige der im letzten Teil des laufenden Jahres gesammelten Wetterdaten umschalten. Der Anzeigebildschirm in diesem Modus ist in Abb. dargestellt. 14. Da die Bildschirmauflösung nicht ausreicht, um Informationen für das gesamte Jahr anzuzeigen, werden sie vierteljährlich angezeigt. Im oberen Teil des Bildschirms werden die Quartalsnummer (in einem Rahmen) und die Werte der absoluten Höchst- und Tiefstwerte der Außentemperatur und des Luftdrucks für das ausgewählte Quartal angezeigt, wobei die Daten angegeben werden, an denen sie aufgezeichnet wurden.
Im mittleren Teil des Bildschirms befindet sich ein Diagramm der Veränderungen der täglichen Durchschnittswerte der Außentemperatur und des Luftdrucks während des Quartals. Der Druckverlauf ist mit einer dicken Linie dargestellt, der Temperaturverlauf mit einer dünnen Linie. Standardmäßig werden beim Aufrufen dieses Modus Daten für das aktuelle Quartal angezeigt. Mit den Bildschirmtasten „PREV“ und „NEXT“ gelangen sie zu anderen Blöcken und durch Drücken der Bildschirmtaste „EXIT“ kehren sie zum Grundinformationsanzeigemodus zurück. Wenn für das ausgewählte Quartal keine Daten im Speicher des Geräts vorhanden sind, wird die Meldung „KEINE DATEN“ auf dem Bildschirm angezeigt. Servicemenü In diesem Menü können Sie die Parameter einstellen, die beim Betrieb des Geräts verwendet werden. Es ermöglicht Ihnen die Installation von: - aktuelles Datum, Uhrzeit und Wochentag; – Zeitzone des Gerätestandorts in Stunden relativ zur UTC. Diese Informationen werden benötigt, um die Zeit von Sonnenaufgang und Sonnenuntergang zu berechnen; - die erforderliche Dauer der Tageslichtstunden im Bereich von 10...20 Stunden in Schritten von 1 Stunde; - die erforderliche Luftfeuchtigkeit im Raum im Bereich von 40...70 % mit einer Diskretion von 1 %; - Art der Nutzung des Heizsystems „Manuell“ oder „Automatisch“. Im Modus „Automatik“ arbeitet die Heizungsanlage nach Programm, im Modus „Manuell“ erfolgt keine Regelung, der thermoelektrische Stellantrieb ist stromlos und das Regelventil ist geöffnet. Die Heizkörper der Räumlichkeiten sind dauerhaft an das allgemeine Heizsystem des Hauses angeschlossen. Es empfiehlt sich, diesen Modus im Sommer einzuschalten, wenn keine Heizung erforderlich ist; - Betriebsmodus des Lüftungssystems „Aus“ oder „Automatisch“; - Wiederholungsperiode des Temperaturkontrollzyklus innerhalb von 2...30 Minuten mit einer Diskretion von 1 Minute. Darüber hinaus bietet das Menü die Möglichkeit, Informationen über den täglichen Verlauf der Außentemperatur und des Luftdrucks aus dem Speicher zu löschen. Dieser Vorgang sollte beim ersten Einschalten des Geräts sowie nach dem Austausch des Backup-Stromversorgungselements des Echtzeituhr-Chips durchgeführt werden. Andernfalls enthalten die RAM-Zellen dieser Mikroschaltung Zufallswerte, die nichts mit realen Werten zu tun haben, auf deren Grundlage das Programm einen Tagesplan erstellt. Erschwerend kommt hinzu, dass diese unvorhersehbaren Werte in die Jahresstatistik einfließen. Rufen Sie das Menü auf, indem Sie die linke Bildschirmtaste drücken (siehe Abb. 13). Der Anzeigebildschirm nimmt die in Abb. gezeigte Form an. 15. Der Name des Parameters und sein aktueller Wert werden im Rahmen angezeigt. Auf dem Bildschirm gibt es Schaltflächen zum Auswählen der Parameter „PREV“ und „NEXT“, zum Ändern des aktuellen Parameters „+“ und „-“ sowie zum Verlassen des Menüs bei gleichzeitigem Speichern der „EXIT“-Parameter. Sie können das Menü jederzeit verlassen; Sie müssen nicht alle Parameter durchgehen, sondern müssen nur die Parameter anpassen, die Sie benötigen.
Merkmale der Erstellung von Programmen für Mikrocontroller Aufgrund des fehlenden Programmspeichers des DD2-Mikrocontrollers war es nicht möglich, alle Servicefunktionen des Geräts über das Menü umzusetzen. Mit anderen Worten: Vor der Kompilierung müssen einige Parameter im Programmtext angegeben werden. Es gibt zwar nur drei solcher Parameter und sie müssen während der Verwendung des Geräts nicht geändert werden. Dies sind die geografischen Koordinaten (Breitengrad und Längengrad) des Einsatzortes des Geräts sowie die Anzahl der Impulse des Halbdrehungssensors der Vorhangwelle, die erforderlich sind, um seinen Vorhang von der höchsten in die unterste Position zu bewegen. Die letzte Zahl muss auch in das DD3-Mikrocontroller-Programm eingegeben werden. Aus diesem Grund können die vom Autor dem Artikel beigefügten Boot-Programmdateien (.hex) nur dann vollständig genutzt werden, wenn sich das Gerät in einer Entfernung von nicht mehr als 70...100 km von Moskau befindet (seine Koordinaten sind in angegeben). Programm), und die Fenstervorhänge fahren in 25 halben Umdrehungen der Welle herunter. In anderen Fällen müssen Programmtexte angepasst werden. Suchen Sie dazu am Anfang des Quellcodes des DD2-Mikrocontrollerprogramms (Datei klimat_mega.bas) die Zeilen nach den Variablendeklarationen: La = 55.5 'Breitengrad (Grad) Lo = 37.5 'Längengrad (Grad) Stepmax =25 'Anzahl der Schritte und ersetzen Sie die darin enthaltenen Variablenwerte durch die von Ihnen benötigten. Suchen Sie am Anfang des Quelltexts des DD3-Mikrocontroller-Programms (Datei klimat_tiny.bas) die Zeile Stepmax = 25 'Anzahl der Schritte und ersetzen Sie die Zahl 25 durch die Anzahl der Stufen (halbe Umdrehungen) für Ihren Vorhang. Anschließend kompilieren Sie beide Programme und laden die Codes aus den resultierenden Hex-Dateien in die Mikrocontroller. Die Reihenfolge der Programmierung von Mikrocontrollern Die Programmierung des DD2-Mikrocontrollers (ATmega32-16PU) sollte in der folgenden Reihenfolge durchgeführt werden: 1. Programmieren Sie die Konfiguration des Mikrocontrollers gemäß der Tabelle. 3. 2. Laden Sie die Codes aus der Datei Init_Mega.hex in den Mikrocontroller und führen Sie dieses Programm aus. Es bereitet das EEPROM des Mikrocontrollers für den Betrieb vor – es lädt die Informationen aus der Tabelle hinein. 1 und löscht den Bereich, in dem meteorologische Daten für das Jahr gespeichert sind (wenn der Mikrocontroller bereits verwendet wurde, sind möglicherweise Informationen vorhanden, die von früheren Programmen aufgezeichnet wurden). 3. Laden Sie nach fünf bis zehn Sekunden das kompilierte Arbeitsprogramm in den Mikrocontroller. Die Programmierung des DD3-Mikrocontrollers weist keine Besonderheiten auf. Seine Konfiguration muss der Tabelle entsprechen. 4. Tabelle 3
Tabelle 4
PCB-Dateien und Mikrocontroller-Programme können von ftp://ftp.radio.ru/pub/2016/09/clim.zip heruntergeladen werden. Literatur
Autor: A. Savchenko
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▪ Abschnitt der Website „Elektrikerhandbuch“. Artikelauswahl ▪ Artikel Logik. Vorlesungsnotizen ▪ Artikel Was ist Taxidermie? Ausführliche Antwort ▪ Artikel Radio Reparatur Tipps ▪ Artikel FET-Verzerrungseffektgeräte. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik ▪ Artikel Spannungswandler, 12/220 Volt 5 Watt. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Kommentare zum Artikel: Alexander Jemand hat das Gerät wiederholt?
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