Casa Inteligenta

UNIVERSITATEA „TJTU MAJORESCU” DIN BUCUREȘTI

FACOOLTATEA DE INFORMATICĂ

LOOCRARE DE LICENZĂ

K-SA INTELIGENTĂ

PROFESOR:

Lect.univ.dr.ing. Dan GREQ

AB-SOLVENT:

Jr Pepe

SESSIUNEA IULIE

2K16

Cuprins

///Introducere

Casa inteligentă nu mai este demult un concept futurist. Industria echipamentelor de automatizări este mai mult decat pregatită sa îți realizeze orice dorință legată de controlul asupra casei tale. Daca functionalitatea instalațiilor dintr-o casă este controlata prin scenarii predefinite sau dacă toate subsistemele (control iluminat, control temperaturi, alarmare la incendiu si efracție, irigații etc.) sunt integrate intr-un singur sistem si pot fi controlate automat, putem spune ca avem o casă inteligentă.///

Evolutia industriei care produce aparatura utilizata pentrua controla procesele, are la baza principiul interoperabilitatii. Ne-am obisnuit sa le numim cladiri inteligenta, cu toate ca inteligenta lor este rezultatul modului in care sunt controlate sistemele de orice fel existente in aceste constructii. Tendinta la nivel international este de a reusi interconectarea acestor constructii, ceea ce va duce la construirea unor orase inteligenta.

Constructiile viitorului indiferent de scopul acestora, ca locuinta sau locul unde ne desfasuram activitatea pe perioada programului de lucru, sunt obiectul cercetarilor si analizelor aprofundate pentru foarte multe domenii de activitate.

////In Capitolul I am sintetizat informatii cu privire la conceptul de casa inteligenta, la avantajele pe care le prezinta aceasta fata de o casa obisnuita, faptul ca aceasta ofera un confort mai sporit, dar in acelasi timp este mai economica datorita automatizarilor.

In Capitolul II am facut o scurta prezentare despre proiectarea harware si software a unei case inteligente, iar in subcapitole am prezentat programarea in LOGO!Soft Confort a catorva automatizari.

Capitolul III reprezinta lucrarea practica pe care am facut-o pentru aceasta lucrare de licenta. In acest capitol este descrisa programarea in LOGO!Soft Comfort a automatizarii pentru simularea functionarii iluminatului in curte, parter si etaj, dar si simularea functionarii sistemului de irigatie. Simularea functionarii este reprezentata prin leduri de diferite marimi si culori montate pe o macheta a unei case cu teren.

Contributia personala la aceasta lucrare de licenta este conceperea si realizarea diagramelor pentru toate automatizarile prezentate in LOGO!Soft Comfort. Deasemenea am conceput si realizat partea practica a lucrarii constand dintr-o macheta a unei case cu teren in care am montat un circuit electric cu led-uri, rezistente si baterie care se conecteaza la Panoul Didactic LOGO .

Capitolul I Casa inteligenta

Casa inteligenta, in engleza digital home, sau casa automata, amenajata pentru confortul de zi cu zi al persoanelor, dotata cu dispozitive de inalta tehnologie de control a activitatii intregului spatiu locativ. Prin termenul de "Casa Inteligenta" trebui sa intelegem un sistem, care ar trebui sa fie capabil sa identifice situatiile particulare care apar in casa si sa le raspunda intr-un mod corespunzator. Caracteristica principala este integrarea subsistemelor ce raspund de diferite domenii in un sistem general de gestionare a activitatii si control complex.

O alta caracteristica dar si proprietate importanta a sistemului "Casa Inteligenta", care il deosebeste de alte feluri de organizare a spatiului de locuit, este ca acesta este considerat ca fiind conceptul de cel mai avansat sistem de interactiune intre om si spatiul in care locuieste, atunci cand o persoana cu o singura comanda stabileste conditiile dorite, iar sisteme automate, in conformitate cu conditiile din exterior si cele din interior, stabileste si supravegheaza conditiile de functionare a tuturor sistemelor de aparate din spatiul locativ.

In acest fel, se elimina necesitatea de a folosi mai multe telecomenzi in acelasi timp, nu mai este nevoie de un numar mare de intrerupatoare pentru controlul iluminatului, de sisteme individuale de gestionare a instalatiilor de ventilatie si incalzire, sisteme de supraveghere si control pentru alarma, jaluzele, irigatii etc. In locuinta dotata cu un sistem "Smart House" este suficienta o singura apasare pe panoul de control pentru a alege unul din multiplele scenarii. "Casa Inteligenta" configureaza functionarea tuturor sistemelor, de comun acord cu dorintele proprietarului, respectand programul orei din zi si ziua din saptamana, monitorizand pozitia locatarilor in casa, vremea, lumina ambientala, etc, pentru a asigura un maxim de confort.

In continuare sunt prezentate cateva scenarii ale casei inteligente.

Capitolul II Proiectarea hardware si software

Multimea de beneficii pe care le ofera o casa, respectiv gradul de automatizare cat si gradul de confort, depind numai de dorinta proprietarului.

Singurul lucru care nu difera, in oricare din cazuri, este usurinta cu care proprietarii unei case inteligenta pot controla sistemul de automatizare, fie ca acest lucru se intampla din fotoliul din camera de zisau de la sute de kilometrii distanta cu ajutorul internetului.

Fiecare din automatizarile prezentate mai jos au atributiile lor bine definite in functionalitatea casei. Integrarea acestora, este necesara pentru a diminua gestionarea lor din ce in ce mai mult, atribuindu-le cateva sarcini de rutina constand in comenzi. Daca sunt mai multe comenzi acestea sunt incluse intr-un scenariu. Toate acestea se integreaza intr-un controler de sistem.

Aceasta lucrare de licenta are ca suport hardware Panoul Didactic LOGO din cadrul laboratorului de Informatica aplicata in Industrie dotat cu componente Siemens. Acesta contine, printre altele si Circuite logice secventiale in Panoul Didactic LOGO (Fig.II.1)

Pentru lucrarea de licenta am contruit cu ajutorul LOGO!Soft Comfort Siemens 6 diagrame pentru automatizare si anume:

Automatizare pentru panouri fotovoltaice.

Automatizarea pentru instalatia eoliana.

Automatizare pentru incarcarea celor doi acumulatori.

Automatizare pentru iluminat interior si exterior.

Automatizare pentru inchidere/deschidere si acoperire/descoperire jaluzele.

Automatizare pentru pompa din putul de apa.

Toate aceste automatizari pentru lucrarea practica sunt prezentate in Capitolul III. Pentru aceasta am realizat o macheta a unei case (vezi Fig.II.2) in care am montat un led pentru simularea iluminatului in curte, un led pentru simularea iluminatului la parterul casei, un led pentru simularea iluminatului la etaj si 4 leduri pentru simularea irigarii gazonului.

Instalatia electrica poate fi vazuta in imaginea din Fig. II. 3

Instalatia electrica poate fi vazuta in imaginea din Fig. II. 3

Capitolul II. 1 Panouri fotovoltaice

Odata cu trecerea in noul mileniu utilizarea panourilor fotovoltaice a crescut intr-un mod foarte accelerat. Un motiv pentru aceasta crestere este imbunatatirea tehnologiei de fabricatie a celulelor solare care formeaza aceste panouri, dar mai ales faptul ca pretul panourilor fotovoltaice este in continua scadere, in timp ce combustibilii fosili devin tot mai scumpi.

Deoarece energia soarelui este gratuita, costurile revin numai instalatiei de captare a acestei energii. Aceste costuri au devenit mai mici in ultima vreme si tendinta este de a scadea in continuare, in timp ce pretul petrolului si al gazelor naturale este in creste. Panourile fotovoltaice sunt construite din mai multe celule fotovoltaice. Acestea sunt legate in serie si in paralel, astfel incat sa asigure tensiunea si puterea pentru care au fost proiectate. Cele mai frecvent utilizate sunt celulele fotovoltaice monocristaline. Randamentul acestora de a transforma energia solara captata in energie electrica este de circa 16-18%.

Panouri solare pentru instalatiile de curent electric sunt de doua tipuri:

1. Instalatii de sine statatoare folosite mai ales pentru alimentarea cu curent electric a unor consumatori care nu au acces la reteaua natioanala de electricitate. Acestea sunt in general de putere mica si sunt folosite mai mult pentru a stoac energia electrica produsa de panourile solare in acumulatori.

2. Instalatii care sunt conectate la reteaua electrica. In acest caz productia de curent pentru consum este asigurata de panourile solare, doar atunci cand acestea il pot produce tinand cont de conditiile meteorologice (foarte innorat) sau daca este noapte. Atunci cand curentul electric produs de panouri este mai mare decat consumul, excedentul de curent electric este livrat in reteaua natioanala de curent electric.

Elementul cel mai important din schema este regulatorul solar. Principalul sau rol este de a proteja acumulatorii. Acesta are doua roluri foarte importante. In primul rand limiteaza curentul si tensiunea furnizate de panoul solar la valori maxim acceptate de acumulatori, iar in al doilea rand limiteaza curentul absorbit de invertor. Acumulatorii solari au cu totul alte caracteristici decat acumulatorii auto. Principala lor caracteristica este aceea de a rezista la mai multe cicluri de incarcare/descarcare, durata lor de functionare fiind de peste 10 ani

Curentul continuu produs de panourile solare trece prin regulatorul solar si apoi in invertor. Acesta in ridica la tensiunea de 220V si frecventa de 50 Hz. Exista doua tipuri de invertoare pentru astfel de instalatii. Unul cu iesire sinusoidala, asemanator cu cel furnizat de retea si al doilea cu iesire cuasisinusoidala. 

Deoarece curba cuasisinusoidei are niste pante foarte abrupte, aparatele mai sensibile, de exemplu aparatul de radio, televizorul, laptopul, pot fi afectate in functionarea lor. Sunt si aparate electrocasnice care nu sunt afectate, de exemplu frigiderul, aspiratorul, cuptorul electric, obiectele de iluminat.

Atunci cand pentru o casa situata intr-o zona izolata se monteaza o sursa de curent electric avand ca baza panourile solare, este important sa se puna accentul pe partea economica a aparatelor casnice. Astfel pentru a avea consumuri cat mai reduse trebuie sa folosim elemente de iluminat economice. Acestea consuma doar 20% din energia necesara becurilor clasice. Daca avem nevoie de un computer, acesta trebuie sa fie un laptop deoarece consuma numai 40-50 W, in timp ce numai sursa unui desktop consuma minim 200-300W. Frigider este indicat a se folosi unul cat mai nou deoarece sunt foarte economice avand clasa A++ si are consumul doar jumatate fata de un frigider mai vechi care nu are clasa de economie.

Mai jos am prezentat oferta de pret si schema pentru o instalatie cu o tensiune de 220V, frecventa de 50Hz si putere maxima de 1.200W.

1. Panouri solare cu celule monocristaline 1100 €

6x130W/12V

Tens max. 17,5V

Crt. max. 7,43A

1478x670x35 mm

Greutate 11,5 Kg

Temperatura de lucru -40°C…+85°C

Strat protector de sticla rezistent la grindină

2. Regulator solar 130 €

Tensiune de lucru 12V sau 24V

Curent max. încărcare/descărcare 50A

Putere max. 1200W

3. Invertor sinusoidal Crt. cont/ Crt. alt 400 €

Tensiune intrare 24 V continuu

Tensiune iesire 220-230V alternativ

Frecvența 50 Hz

Putere maxima 2000W

4. Baterii solare Banner 8 buc. 1200 €

Tensiune 12 V

Capacitate 100Ah/20h

5. Cablu solar 50m 50 €

Sectiune 4mm²

Izolație dublă

UV Stabil

Temp mediu -25°C….+125°C

6. Material auxiliar 150 €

Stecker Cablu +/-

Stecker Y Cablu +/-

Borne pt baterii

Tablou distributie

Siguranțe

Contor

TOTAL 2830 €

Prețurile cuprind accizele si corespund ofertelor din Germania/Internet în Ianuarie 2012.

Preturile nu includ transportul Germania-România. (aproximativ 4-500€).

Preturile nu includ constructia aferenta fixării panourilor solare și nici manopera necesar realizarii instalației. (aproximativ 1000€).

In figura II.1.1 este reprezentata diagrama LOGO!Soft Comfort pentru instalatia electrica cu celule fotovoltaice si celelalte componente.

Cu ajutorul acestui software numit LOGO!Soft Comfort de la Siemens putem programa componentele hardware pentru a simula incarcarea acumulatorilor si trimiterea curentului electric catre consumatori.

In aceasta diagrama am folosit urmatoarele componente:

I1 pentru curentul electric generat de panourile fotovoltaice

I2 pentru curentul electric generat de turbina eoliana

B006 pentru pornirea generatorului de curent electric cu motor termic

B003 este un circuit paralel cu multiple contacte normal-deschis

B002 este tot un circuit paralel cu multiple contacte normal-deschis

B004 regulatorul de curent electric este un bloc functional de instructiune matematica

AQ2 este un bloc ce simuleaza acumulatorii

B005 invertorul de tensiune este un bloc ce amplifica valoarea unei intrari

B007 tablou de distributie regulator cu actiune proportionala si integratoare

AQ1 consumator

In Fig.II.1.2 avem functionarea instalatiei atunci cand panourile fotovoltaice genereaza curent electric.

Curentul electric iese din panourile fotovoltaice, trece prin circuit paralel cu multiple contacte normal-deschis (blocul 003) si se ramifica catre generatorul de curent cu motor termic si catre blocul B002. Generatorul de curent ramane oprit deoarece blocul B006 citeste ca este tensiune in circuit si nu este nevoie de pornirea geeratorului. Blocul B002 lasa sa treca tensiunea venita din blocul B003 catre regulator (B004). Acesta stabilizeaza tensiunea la 24V si trimite mai de parte catre circuitul automat de incarcare acumulatori. De aici, tensiunea electrica ajunge in invertor (B005) care o ridica la 220V si ajunge in tabloul de distributie (B007) si de aici la consumator

In Fig.II.1.3 avem functionarea instalatiei atunci cand turbina eoliana genereaza curent electric

In Fig.II.1.4 avem functionarea instalatiei atunci cand panourile fotovoltaice si turbina eoliana nu functioneaza din anumite motive (este noapte si viteza vintului este 0 m/s, defectiuni, etc) si generatorul de curent electric porneste automat.

Capitolul II. 5 Jaluzele automate

Jaluzelele verticale reprezinta o modalitate foarte practica si deosebit de eleganta pentru protectia împotriva lumininii naturale si de pastrare a intimitatii locuintei sau spatiilor interioare comerciale si de birouri.

Avand in vedere raspandirea rapida a jaluzelelor, capatând o popularitate tot mai mare datorita ambiantei elegante pe care o confera spatiului în care sunt amenajate si a comoditatii de manevrare.

Jaluzelele verticale sunt realizate într-o mare diversitate de culori si modele, oferind posibilitatea utilizarii lor în spatii dintre cele mai diversificate: locuinte, birouri, scoli, clinici medicale, spitale etc.

Prin urmare, în functie de modelul ales, proprietarul poate sa confere spatiilor interioare pe care le doreste sa le amenajeze intr-un stil modern, elegant, serios sau plin de viata în functie de destinatia acestora. De asemenea modalitatea de concepere a mecanismului de închidere/ deschidere ofera posibilitatea controlarii cantitatii de lumina care patrunde în încapere într-un mod extrem de facil.

 Avand in vedere avantajele montarii jaluzelelor verticale, unul dintre ele este acela ca, datorita materialului din care sunt fabricate, acestea sunt foarte usor de întretinut. Ele pot fi curatate fie prin îndepartarea prafului cu ajutorul unui pamatuf sau stergerea cu o laveta umeda, fie prin spalarea manuala la o temperatura maxima de 400 C. Datorita calitatilor multiple pe care le au prin multitudinea de modele si culori, usurinta montajului, fiabilitate foarte mare, accesibilitatea pretului, jaluezelele verticale reprezinta elemente de design interior extrem de importante, contribuind decisiv la întregul aspect al spatiilor interioare.

Deasemenea ele creeaza o zona de izolatie intre fereastra si restul camerei, contribuind la pastrarea unei temperaturi constante in incapere.

Pentru lucrarea mea de licenta am construit o automatizare pentru un ansamblu de jaluzele verticale montate la dormitoarele locuintei. Vezi Fig. II.5. 1

Aceasta automatizare contine urmatoarele componente:

B002 este un timer saptamanal care permite alimentarea motorasului pentru deschidere jaluzele numai in anumite intervale de timp si zile ale saptamanii. In cazul nostru, in fiecare zi, de luni pana vineri intre orele 07.00 si 07.02, iar sambata si duminica intre orele 08.00 si 08.02.

B003 este un timer saptamanal care permite alimentarea motorasului pentru inchidere jaluzele numai in anumite intervale de timp si zile ale saptamanii. In cazul nostru, in fiecare zi, intre orele 02.58 si 03.00.

B012 este un timer saptamanal care permite alimentarea motorasului pentru acoperire ferestra numai in anumite intervale de timp si zile ale saptamanii. In cazul nostru, in fiecare zi, intre orele 02.00 si 02.30.

B008 este un timer saptamanal care permite alimentarea motorasului pentru descoperire fereastra numai in anumite intervale de timp si zile ale saptamanii. In cazul nostru, in fiecare zi, de luni pana vineri intre orele 07.05 si 07.10, iar sambata si duminica intre orele 08.05 si 08.10.

I1 este un senzor de lumina. Cand este intuneric acesta trimite semnal.

I2 este limitator maxim deschise.

I3 este limitator inchise

I5 este limitator acoperire fereastra

I6 este buton pentru acoperire manuala

I9 este limitator descoperire fereastra

I10 este buton descoperire manuala

I7 este buton pentru deschidere manuala

I8 este buton pentru inchidere manuala

B007 temporizator off-delay a carui iesire ramane setata o perioada de timp, resetandu-se atunci cand intervalul de timp a expirat

B006 temporizator off-delay a carui iesire ramane setata o perioada de timp, resetandu-se atunci cand intervalul de timp a expirat

B011 temporizator off-delay a carui iesire ramane setata o perioada de timp, resetandu-se atunci cand intervalul de timp a expirat

B017 temporizator off-delay a carui iesire ramane setata o perioada de timp, resetandu-se atunci cand intervalul de timp a expirat

B013 temporizator off-delay a carui iesire ramane setata o perioada de timp, resetandu-se atunci cand intervalul de timp a expirat

B014 temporizator off-delay a carui iesire ramane setata o perioada de timp, resetandu-se atunci cand intervalul de timp a expirat

B009 temporizator off-delay a carui iesire ramane setata o perioada de timp, resetandu-se atunci cand intervalul de timp a expirat

B015 temporizator off-delay a carui iesire ramane setata o perioada de timp, resetandu-se atunci cand intervalul de timp a expirat

B005 circuit paralel cu multiple contacte normal-deschis

B010 circuit paralel cu multiple contacte normal-deschis

B004 bloc ce permite inserarea de mesaje

Q1 motor inchidere/deschidere

Q2 motor acoperire/descoperire

Cu ajutorul acestei automatizari proprietarul poate programa deschiderea jaluzelelor in functie de ora la care doreste sa se trezeasca. Automatizarea are in vedere si faptul ca poate fi intuneric afara si atunci jaluzelele nu se deschid. Motorasul care opereaza deschiderea lor este conectat si la un senzor de lumina. Acesta, in functie de intensitatea luminii pe care o citeste, transmite informatia catre blocul B001 care este legat in serie cu timerul saptamanal. Semnalul este transmis numai atunci cand intensitatea luminii atinge o anumita valoare setata de proprietar Acest lucru este evidentiat in diagrama din Fig.II. 5. 2.

Deschiderea jaluzelelor se face timp de 2 minute sau pana in momentul in care este atins limitatorul de deschis maxim. Vezi Fig. II. 5. 3

Daca proprietarul doreste sa descopere fereastra la o anumita ora, se poate programa timerul conectat la motorul care strange jaluzelele. Cand ora stabilita pentru strangerea jaluzelelor corespunde cu ora curenta, timerul trimite informatia catre motor si determina pornirea acestuia. Odata cu pornirea motorului primeste si mesajul “Buna dimineata” impreuna cu ziua din saptamana si ora Vezi Fig. II. 5. 4

Desfacerea jaluzelelor se face timp de 2 minute sau pana in momentul in care este atins limitatorul de deschis maxim. Acest moment este evidentiat in Fig. II. 5. 5

Inchiderea jaluzelelor ferestrelor se face automat incepand cu ora setata de proprietar, in cazul nostru incepand cu ora 02.58. Oare se poate modifica de proprietar in functie de dorintele acestuia.

Aceasta operatie este prezentata in diagrama din Fig. II. 5. 6.

Pentru a nu se suprasolicita motorul este montat un limitator pentru inchiderea jaluzelelor, care trimite un semnal pentru oprirea motorului atunci cand este atins de jaluzele. Diagrama din Fig. II. 5. 7

Acoperirea ferestrelor se face automat incepand cu ora 02.00. Pentru a nu trezi persoanele care dorm in acea camera prin zgomotul produs, motorul va functiona la o viteza mai mica dar intrul interval de timp mai mare. In schema noastra este setat la 30 minute si daca nu se atinge limitatorul pentru acoperire maxima, motorul mai functioneaza inca 2 minute. Acest lucru este evidentian in diagrama din Fig. II. 5. 8.

La atingerea limitatorului, acesta trimite semnalul de oprire al motorului. Vezi diagrama din Fig. II. 5. 9

Capitolul II. 6 Pompa put de apa

Avand in vedere ca apa este o utilitate indispensabila in confortul casei, trebuie sa asiguram necesarul de apa printr-un sistem automat. De aceea, pentru a avea apa curenta in casa pentrul uzul menajer, dar si pentru a alimenta sistemul de irigatie al gazonului, avem nevoie de un rezervor care sa pastreze o rezerva de apa intre anumite nivele. Pentru a folosi spatiul cat mai bine este de preferat ca acest rezervor sa fie ingropat.

Pentru alimentarea rezervorului trebuie sa avem un sistem automat de umplere, care sa se opreasca atunci cand apa a atins un anumit nivel si sa porneasca atunci cand nivelul apei a scazut paba la un anumit prag. Sistemul de alimentare cu apa se compune dintr-o pompa situata in zona unei surse de apa, gen fantana sau put. Apa este pompata de acesta pompa si printr-un sistem de conducte este trimisa in rezervor.

In acest scop am construit o automatizare reprezentata in Fig. II. 6. 1

In aceasta diagrama am folosit urmatoarele componente:

I5 limitator nivel maxim

I6 limitator nivel minim

B002 temporizator off-delay a carui iesire ramane setata o perioada de timp, resetandu-se atunci cand intervalul de timp a expirat

B011 temporizator off-delay a carui iesire ramane setata o perioada de timp, resetandu-se atunci cand intervalul de timp a expirat

B014 temporizator off-delay a carui iesire ramane setata o perioada de timp, resetandu-se atunci cand intervalul de timp a expirat

B001 bloc pentru configurare mesaj text

B004 bloc pentru configurare mesaj text

B010 circuit paralel cu multiple contacte normal-deschis

Q2 arata ca pompa este in functiune sau nu

Datorita consumului de apa din rezervor, nivelul acesteia scade pana la un anumit nivel setat de proprietar si trebuie pornita pompa montata in put .

In acest moment limitatorul de nivel minim I6 trasmite catre temporizatorul B011 un semnal. Acesta porneste pompa si se incepe alimentarea cu apa a rezervorului. Aceasta operatie este prezentata in diagrama din Fig. II.6.2.

Timpul de functionare al pompei este setat la 2 minute, mai mult decat este necesar pentru a ridica nivelul apei la nivelul maxim. De aceea este montat un limitator pentru nivel maxim I5. Cand apa atinge limitatorul I5 acest trimite un semnal catre blocul B011 care opreste pompa.

Acest lucru este evidentiat in diagrama din Fig. II.6.3

Astfel se asigura necesarul de apa pentru toate necesitatile casei, asigurand proprietarului un confort maxim.

///Capitolul III Lucarea practica

Lucrarea practică a fost facută in laboratorul din cadrul Facultații de Informatică dotat cu echipamente Siemens moderne. Pentru aceasta am folosit ca echipament hardware, datorită complexității proiectului, două Panouri Didactice LOGO (fig.III.1) care conțin circuite logice secvențiale, iar ca software programul LOGO!Soft Comfort versiunea 7.0. Cele 2 panouri funtionează indpendent, aplicația fiind impărțită în două project-uri.

Panoul Didactic LOGO este un echipament creat pentru învățarea și exersarea programării și a utilizării modulului logic LOGO produs de firma Siemens. Cu ajutorul acestui modul este posibilă realizarea prin program a unor funcții de circuite logice secventiale și combinaționale aferente echipamentelor și proceselor industriale, instalațiior și sistemelor de comandă electrice.

Avantajele utilizării panoului Didactic LOGO sunt:

Permite dezvoltarea de aplicații în domeniu studiului ingineriei digitale, instalațiilor, automatizărilor, acționării dispozitivelor electromecanice.

Prezintă flexibilitate în utilizare. Poate fi folosit pentru exemplificarea exercițiilor atât individual în ateliere sau laboratoare, cât și în cadrul unor demonstrații în fața unui grup de participanți.

Intrările numerice sunt prevăzute cu comutatori pentru simularea locală a semnalelor numerice.

Intrările analogice sunt prevăzute cu potențiometri pentru simularea locală a semnalelor analogice.

Conectarea dispozitivelor externe este comodă și sigură prin fire cu mufe-banană la soclurile de pe panou.

Există și posibilitatea alimentării dispozitivelor externe din sursa locală de 24 V.

Protecție atât pentru personal cât și a echipamentului. Cu excepția circuitului de alimentare de la rețeaua de 230 V c.a., panoul funcționează cu o tensiune nepericuloasă de 24 V. La ieșirile pe contact de releu este deasemenea indicat să se lucreze cu 24 V c.c., deși sistemul de conectare prin fire cu mufe-banană izolate și socluri de 4 mm pe panou protejează și în cazul tensiunilor mai mari.

In Fig.III. 2, de mai jos, este prezentat Panoul Didactic LOGO. urmând ca în capitole următoare să fie prezentat modulul logic LOGO și unele aplicații ale acestuia, însoțite de rezolvări.

Elementul principal al Panoului Didactic LOGO este un modul logic de bază LOGO!12/24RCE, dotat cu 8 intrări numerice de 24 V c.c. și 4 ieșiri numerice pe relee. Programarea modulului se poate face local folosind butoanele și afișajul inclus, sau se poate face mult mai usor cu ajutorul programului LOGO! Soft Comfort instalat pe un calculator care se conectează la modul printr-un cablu Ehternet.

Toate semnalele de intrări și ieșiri ale modulului logic LOGO sunt accesibile pe panou prin socluri de conectare de 4mm grupate intuitiv, care permit cuplarea prin fire cu mufe-banană a echipamentelor externe comandate de LOGO:

Panoul Didactic LOGO include o sursă LOGO!Power de 24 V c.c. / 1,3 A, care alimentează modulul LOGO și toate circuitele panoului. Sursa primește tensiunea de rețea de 230 V c.a. printr-un comutator de alimentare. De la această sursă se pot alimenta opțional și dispozitivele externe, prin 2 perechi de socluri de (roșu + albastru) care furnizează o tensiune de 24 V c.c. și un curent de peste 1 A.

Pentru intrări numerice există 8 socluri verzi notate I1…I8, la care se pot conecta prin fire semnalele generate de dispozitivul extern comandat. Semnalele sunt tensiuni de 24 V c.c. față de masa panoului LOGO (conectată la soclurile albastre). Fiecare intrare este prevăzută cu un comutator cu 3 poziții, care permite generarea manuală a semnalelor numerice astfel: pe poziția din stânga – cu revenire – se generează impulsuri pe durata apăsării, iar pe poziția din dreapta – fără revenire – se generează un nivel logic "1" stabil. Când comutatorul este pe poziția din centru, LOGO poate primi semnalul de la un dispozitiv extern conectat prin fir la soclul verde de intrare.

Pentru ieșiri numerice există 4 perechi de socluri galbene notate Q1…Q4, la care se pot conecta fire cu mufe-banană. Semnalele sunt contacte de releu normal-deschis. Contactele fiind izolate, pot fi cablate fără restricții, dar nu sunt protejate la scurtcircuit.

Pentru intrări analogice pot fi folosite ultimele 2 intrări numerice ale modulului LOGO. Pentru aceasta, pe panou există 2 comutatoare cu 2 poziții, care permit să se selecteze sursa semnalului: pe poziția de jos se lucrează cu semnale numerice, iar pe poziția de sus se conectează la intrările modulului semnale analogice de 0…10 V generate pe panou cu ajutorul a 2 potențiometri.

Panoul Didactic LOGO este construit în format cu dimensiunea verticală A4, care permite așezarea panourilor în rame standard pentru echipamente didactice.

Modulul LOGO este un sistem programabil de comandă de dimensiuni mici. Acest echipament înlocuiește numeroase echipamente convenționale precum: relee, contacte auxiliare, mecanisme de tip ceasornic, numărătoare și comparatoare analogice. Aceasta se realizează prin executarea unui program format din blocuri funcționale predefinite.

Din punct de vedere al complexității, modulul logic LOGO (Fig.III.3.) se situează între dispozitivele convenționale pentru automatizări și dispozitivele tip PLC, fiind folosit în rezolvarea problemelor simple de comandă.

LOGO oferă soluții pentru automatizări de dimensiuni reduse cum ar fi:

acționarea storurilor, ușilor, porților și a barierelor

comanda sistemelor de încălzire, ventilare și răcire din clădiri

comanda sistemelor de iluminat interior și exterior

sisteme de alarmă

comanda semafoarelor

acționarea dispozitivelor de ridicat și a benzilor transportoare

comanda diferitelor echipamente și instalații electromecanice

Avantajele utilizării:

LOGO este un modul logic universal datorită integrării în soft a diverselor componente: relee, contacte, comparatoare, numărătoare, ceasuri.

LOGO se prezintă sub forma unui dispozitiv compact ce poate fi montat în locuri cu spațiu restrâns.

LOGO prezintă flexibilitate la modificare; astfel, în cazul în care se dorește folosirea modulului pentru realizarea unei alte aplicații nu este necesară modificarea circuitului, ci doar reprogramarea modulului.

Circuitul realizat și programul executat sunt simple.

LOGO este o soluție cu preț mic pentru problemele simple de automatizare.

Sunt disponibile multe funcții speciale care permit o dezvoltare rapidă a programelor.

In caz că dotarea modulului LOGO de bază nu este suficientă, acesta poate fi extins prin adăugare de module de intrări/ieșiri sau de comunicație.

Programul poate fi editat atât pe modulul logic cât și pe calculator.

Modulul logic LOGO!12/24RCE are interfață Ethernet, display și butoane incluse, tensiunea de lucru 12/24V c.c., ieșiri numerice cu relee și gamă de temperatură normală. Este dotat și cu ceas de timp real.

Modulul are 8 intrări numerice pentru semnale în tensiune de 24 V c.c. Dintre acestea, 4 pot fi utilizate și ca intrări analogice pentru semnal în tensiune de 0…10 V. Celelalte 4 intrări pot fi folosite pentru numărare rapidă până la 5 khz.

Modulul are și 4 ieșiri numerice pe contacte de releu care pot fi folosite și în curent continuu și în curent alternativ la maximum 10 A pe sarcină rezistivă.

Pentru modulul LOGO!12/24RCE, tipul de card de memorie acceptat este cardul SD.

Programul modulului LOGO se construiește din funcții predefinite care execută activități utilizate frecvent în aplicații: funcții logice standard, temporizări, numărări, operații cu mărimi analogice și alte funcții de automatizare. Odată încărcat în unitatea de comandă, programul este stocat în memoria EEPROM a modulului LOGO, fiind astfel protejat și nu se pierde în cazul căderilor de tensiune.

Programarea nu constituie un impediment nici chiar pentru utilizatorii începători, deoarece LOGO dispune de un mediu prietenos de programare cu utilizatorul, punând la dispoziție două limbaje de programare:

FBD (function block diagram) – Limbajul cu blocuri funcționale. Acesta este limbajul folosit în programarea locală prin intermediul butoanelor de pe modulul logic și a meniului de afișare, dar este disponibil și in cazul programării cu ajutorul calculatorului.

LAD (lader diagram) – Limbajul cu diagrame cu contacte. Acest limbaj este disponibil numai la programarea cu ajutorul calculatorului, prin intermediul softului LOGO! Soft Comfort, cu calculatorul conectat la modulul logic. Limbajul LAD este ușor de înțeles de către cei care au deja experiență în domeniul automatizărilor convenționale cu relee.

Panoul de comandă inclus, format din butoane și afișaj, permite ca micile modificări în programe să poată fi făcute ușor la fața locului, fără să fie nevoie de un calculator.

Pentru lucrarea practica am realizat o macheta a unei case cu etaj, curte cu sistem de irigatie automat si sistem de iluminat. Pe macheta, in placa orizontala care reprezinta terenul pe care este construita casa, am montat patru leduri de 3 mm verzi legate in paralel care simuleaza functionarea sistemului de irigatie al spatiului verde. Tot aici, pe acest teren, este construita o macheta a unui stalp de iluminat exterior ce contine un led de 10 mm albastru. Acesta simuleaza iluminatul din curte. Pentru iluminatul din interior, la parter am folosit un led de 10 mm alb montat in interiorul casutei, iar pentru simularea iluminatului la etaj am montat un alt led de 10 mm alb, tot in interiorul casutei la etaj.

Aceasta macheta se poate vedea in imaginea din Fig. III.4

La constructia machetei am folosit o placa de spuma de culoare verde, pentru a simboliza faptul ca este si o casa ecologica. Debitarea s-a facut cu un cutter, iar lipirea partilor componente am realizat-o cu un adeziv special. Pentru a o face sa semene cat mai mult cu o casa am desenat in CorelDraw peretii, acoperisul casutei si curtea cu spatiul verde si poteca de la poarta pana la usa casei. Am tiparit la imprimanta desenele pe etichete autoadezive pentru a fi mai usor de lipit pe placa de spuma.

Pentru partea electrica am folosit urmatoarele piese:

un cablaj electric

4 leduri de 3 mm verzi

un led de 10 mm alb

un led de 10 mm albastru

4 rezistente de 1 k

4 mufe tip bana de 4 mm

un suport pentru baterie de 9V

cablu bifilar jumatate rosu si jumatate negru

Pentru montaj am folosit:

un pistol de lipit

un pistol cu bare de silicon

pasta de lipit

cositor

Pentru led-urile montate la parter, la etaj si cel albastru din curte, pentru fiecare in parte, am legat in serie plusul de la baterie, cu rezistenta de 1 k, cu plusul de la led, minusul de la led cu mufa rosie tip banana. Mufa neagra tip banana este legata la minusul bateriei. Pentru cele 4 leduri de 3 mm verzi am combinat un circuit serie cu unul paralel si anume: plusul de la baterie, cu rezistenta de 1 k, cu plusul de la primul led, cu plusul de la aldoilea led, cu plusul de la al treilea led, cu plusul de la al patrulea led. Minusul de la al patrulea led l-am conectat cu minusul de la altreilea led, cu minusul de la al doilea led, cu minusul de la primul led, cu mufa rosie tip banana. Mufa neagra tip banana este legata la minusul bateriei. Mufele rosii si negre tip banana sunt pentru conectarea la panoul LOGO

Schema circuitului serie simplu se poate vedea in fig. III.5

Schema circuitului serie combinat cu circuitul paralel se poate vedea in fig. III.6

La partea de software am folosit programul LOGO!Soft Comfort V.7. Acesta este reprezentat in diagrama din Fig. III. 7

La realizarea acestuia am folosit urmatoarele componente:

AI2 senzor de lumina

B011 comparator analogic a carui iesire este setata si resetata in functie de Ax si de doua praguri configurabile

B017, B018, B019 reprezinta timer saptamanal pentru a porni lumina numai in anumite intervale de timp si zile ale saptamanii. In cazul nostru, in fiecare zi intre orele 18.00 si 8.00

B009 reprezinta timer saptamanal pentru a porni lumina numai in anumite intervale de timp si zile ale saptamanii. In cazul nostru, in fiecare zi intre orele 18.35 si 19.55

I1 sursa de curent electric de la panourile fotovoltaice

I2 sursa de curent electric de la turbina eoliana

I3 sursa de curent electric de la generatorul cu motor termic

I4 este senzor de umiditate sol

I5 este senzor de miscare montat in interior la parter

I6 este sensor de miscare montat in interior la etaj

I7 este senzor de miscare montat la exterior

B001 circuit paralel cu multiple contacte normal-deschis

B010 circuit serie cu multiple contacte normal-deschis

B012 circuit serie cu multiple contacte normal-deschis

B013 circuit serie cu multiple contacte normal-deschis

B020 circuit serie cu multiple contacte normal-deschis

B015 circuit cu un contact comutator dublu

B002 circuit serie cu multiple contacte normal-deschis

B003 circuit serie cu multiple contacte normal-deschis

B021 circuit serie cu multiple contacte normal-deschis

B006 circuit serie cu multiple contacte normal-deschis

B007 temporizator off-delay a carui iesire ramane setata o perioada de timp, resetandu-se atunci cand intervalul de timp a expirat

B008 temporizator off-delay a carui iesire ramane setata o perioada de timp, resetandu-se atunci cand intervalul de timp a expirat

B004 temporizator off-delay a carui iesire ramane setata o perioada de timp si care emite un semnal de avertizare inainte ca timpul sa expire pentru a avertiza ca urmeaza oprirea, resetandu-se atunci cand intervalul de timp a expirat

B025 temporizator off-delay a carui iesire ramane setata o perioada de timp, resetandu-se atunci cand intervalul de timp a expirat

B015 este un bloc functional in care se poate configura un mesaj format din text si alti parametrii

B014 este un bloc functional in care se poate configura un mesaj format din text si alti parametrii

B022 este un bloc functional in care se poate configura un mesaj format din text si alti parametrii

B016 este un bloc functional in care se poate configura un mesaj format din text si alti parametrii

Q1 lumina exterior

Q2 lumina parter

Q3 lumina la etaj

Q4 sistem de irigatie

Pentru ca instalatia de iluminat sau sistemul de irigatie sa functioneze avem nevoie de o sursa du curenta electric. Putem lua oricare din variante. Pentru exemplificare am ales panourile fotovoltaice si se poate vedea in diagrama din Fig. III. 8

Ca sistemul de irigatie sa functioneze trebuie sa indeplineasca doua conditii si anume. Senzorul I4 sa transmita semnal (adica solul este uscat) si ora curenta sa fie 18.35. Cand sunt indeplinite aceste conditii instalatia porneste. Diagrama este reprezentata in Fig. III.9, iar imaginea cu simularea functionarii sistemului de irigatie in lucrarea practica se poate vedea in Fig. III.10

In diagrama urmatoare este reprezentat scenariul in care casa este goala si proprietarul ajunge acasa seara, pe intuneric. Pentru a se aprinde sistemul de iluminat din curtea casei sunt necesare 3 conditii si anume:

Senzorul care masoara intensitatea luminii sa aiba o anumita valoare, in cazul nostru sub 410

Proprietarul sa soseasca intr-un anumit interval orar, in cazul nostru 18.00 – 8.00

Senzorul de miscare montat la exterior sa trimita semnal atunci cand percepe miscare

Diagrama cu iluminarea automata in curte este reprezentata in Fig. III.11, iar imaginea cu cu simularea functionarii sistemului de iluminat in lucrarea practica se poate vedea in Fig. III.12

Lumina ramana aprinsa timp de 30 de secunde. Durata functionarii se poate seta dupa dorinta proprietarului

Atunci cand proprietarul intra in casa, senzorul de aici transmite un semnal pentru pornirea iluminatului la parter. Acest lucru se poate vedea in diagrama din Fig. III.13

Imaginea cu cu simularea functionarii sistemului de iluminat la perter, in lucrarea practica se poate vedea in Fig. III.14

In momentul in care proprietarul urca la etaj, senzorul de aici transmite un semnal pentru pornirea iluminatului la etaj. Lumina ramana aprinsa timp de 30 de secunde. Daca proprietarul se misca o perioada de timp, contorizarea celor 30 de secunde va incepe in momentul in care proprietarul v-a parasi etajul sau nu se va mai misca Durata functionarii se poate seta dupa dorinta proprietarului.

Acest lucru se poate vedea in diagrama din Fig. III.15

Imaginea cu cu simularea functionarii sistemului de iluminat la etaj in lucrarea practica se poate vedea in Fig. III.16

Concluzii

Intro cladire, sa ii spunem traditionala, sistemele individuale sunt controlate independent de catre utilizator atunci cand are nevoie de ele. O cladire poate fi numita cladire inteligentadaca atunci cand controlul tuturor sistemelor sale este integrat, deciziile si actiunile sunt luate pe baza unui set de date care sunt preluate si analizate de la fiecare sistem in parte. Cladirea in sine nu este inteligenta, ci felul in care se pot controla sistemele ei.

In momentul de fata, in Romania nu este o piata de desfacere pentru astfel de cladiri inteligenta, la nivel rezidential, pentru ca oamenii nu sunt suficient informati, acest lucru nu este privit ca o utilitate sau ca un mod de a face economii, ci este privit ca un capriciu.

Totusi aceste tipuri de cladiri au inceput sa apara si la noi in tara in urma cu cativa ani. Va mai dura pana ce se vor constientiza cerintele beneficiarilor si oferta furnizorilor. Investitiile in dezvoltarea “inteligentei” cladirilor de birouri se justifica in Romania, datorita multiplelor avantaje pe care le prezinta. In diferite zone din tara, dar si in Bucuresti, incep sa para proiecte din ce in ce mai mari.

Cladirea inteligenta trebuie sa fie o cladire adaptabila la toate nevoile celor care locuiesc in ea. Casa este locuită de mai multe persoane, fiecare cu obisnuintele si nevoile lui. Sistemul ar trebui să se caute o solutie pentru inducerea unei stari in locuinta cat mai confortabile. La realizarea ei trebuie sa tinem seama de o seama de factori, printre cei mai importanti fiind valorile individuale de confort ale membrilor familiei, dar si de elementele care tin de economisirea resurselor, de asigurarea pazei, de gestionarea casei în lipsa familiei, de grija fată de animalele si plantele lăsate în casă fără supraveghere, de bătrâni si copii mici, de oaspeti aflati în vizită etc.

Exemple de obiecte care se afla permanent in casa: frigiderul, obiectele de iluminat, sistemul de incalzire, combina muzicală, televizorul, jaluzele, camere video, prăjitorul de pâine, cuptorul electric etc. Acestea se grupează in functie de tipul de control (căldură, lumină, alarmă, recreere etc.) sau după locul în care sunt amplasate (camere, etaje s.a.m.d.). Fiecare obiect are o descriere care îi defineste proprietătile, parametrii, functionalitatea (în termen de mărimi de intrare, reglaje posibile, actiuni posibil de efectuat etc.). Obiectele au comportamente inteligente individuale, dar actiunile lor pot fi si interconditionate de necesităti generale. De exemplu, jaluzeaua poate, în mod obisnuit, să aibă o regulă care să-i comande că trebuie să elibereze fereastra dacă afară este lumină si este ora la care s-a programat trezirea locatarilor din acea camera, dar la un moment dat ea poate primi un semnal de la Casă care s-o oblige să abandoneze această actiune.

In afara obiectelor care pot realiza diverse actiuni, casa mai este dotata cu o retea de senzori capabili să strângă informatii si să le comunice diverselor dispozitive la care sunt conectate. Prin sensori stie în orice moment unde se află fiecare persoană. De exemplu, sistemul primeste informatia când unul din locatari este asezat la birou si lucrează. Sistemul va trebui să creeze un anumit ambient (atmosferă) în acest caz si un altul atunci când acesta, se asează în fotoliu din living si citeste. Chiar si amplasamentul unor obiecte se poate schimba. Sensorii pot da relatii si despre amplasarea obiectelor si schimbarea locului lor, dacă acest lucru e important.

Casa trebuie să fie în stare să se ocupe de fiecare locatar în parte, când ei se află în locatii diferite din casă, cât si de grupuri, care pot fi formate din membri ai familiei dar si de musafiri, când sunt adunati pe undeva, ori de intrusi.

Bibliografie

http://compass.co.md/ro/categorii-servicii/integrarea-sistemelor-casa-inteligenta/integrarea -sistemelor-casa-inteligenta.html

Circuite secventiale. Panou didactic LOGO autori Dr. Ing. Iulia Dumitru si Dr. Ing. Grigore Stamatescu

http://www.tehnosat.ro/Produse/Acumulatori-Solari