Dezvoltarea Si Implementarea Unui Sistem de Casa Inteligenta

CUPRINS

Cap 1. INTRODUCERE ………………………………………………………………………………….2

Cap 2. STUDIUL ASUPRA STADIULUI ACTUAL ÎN DOMENIU …………………5

2.1. Domotică – generalități …………………………………………………………………….5

2.2. Dezvoltarea și implementarea unui sistem de casă inteligentă. ……………..7

2.3. Dispozitivele incluse țntr-un sistem de casă inteligentă ……………………….10

2.4. Sisteme actuale de automatizare a caselor ………………………………………….16

2.5. Beneficiile utilizării unui sistem inteligent ………………………………………..20

Cap 3. PROIECTAREA HARDWARE A SISTEMULUI ……………………………….23

3.1. Descrierea sistemului ………………………………………………………………………00

3.2. Proiectarea modulelor sistemului ……………………………………………………..00

3.2.1. Microcontrolerul ATmega328P……………………………………………00

3.2.2. Regulatoare de tensiune ……………………………………………………..00

3.3. Echipamente utilizate pentru proiectarea sistemului ……………………………00

3.4. Raspberry PI și comunicația serială GPIO………………………………………….00

Cap 4. PROIECTAREA SOFTWARE-ULUI …………………………………………………00

4.1. Prezentarea mediului de programare …………………………………………………00

4.2. Setul de instrucțiuni ………………………………………………………………………..00

4.3. Server utilizând libraria Tornado din limbajul de programare Python ……00

Cap 5. CONCLUZII ………………………………………………………………………………………00

5.1. Concluzii generale ………………………………………………………………………….00

5.2. Direcții de dezvoltare ……………………………………………………………………..00

BIBLIOGRAFIE …………………………………………………………………………………………..00

ANEXE …………………………………………………………………………………………………………00

Cap. 1. INTRODUCERE

În contexul civilizației actuale, unde tehnologia evoluează rapid și necesitatea oamenilor de a folosi util și eficient timpul și energia electrică pentru locuințele acestora, în scopul creării unui confort ridicat și a unei mobilități sporite, se aduce în discuție subiectul de automatizare a locuinței. Apariția acestui subiect a fost determinat de dorința oamenilor de a duce o viață mai eficientă, liniștită și sigură în locuințele acestora și de asemenea, de evoluția exponențiala a descoperirilor de-a lungul anilor. Rezolvarea acestei probleme se realizează în funcție de disponibilitatea tehnologică și informatică care este în continuă dezvoltare și oferită în prezent. Automatizarea casei se referă la utilizarea calculatorului și a tehnologiei informației pentru a controla aparatele electrocasnice și facilități cum ar fi ferestrele sau iluminatul. Sistemele pot varia de la un control simplu de iluminat de la distanță până la rețele complexe de calculator / micro-controler, bazate pe diferite standarde de automatizare. Automatizarea locuinței este adoptată din motive de ușurință, securitate și eficiență energetică. În construcții moderne în țările industrializate, cele mai multe dispun de energie electrică, telefon, TV (cablu sau antenă), și o sonerie la intrare. Multe sarcini casnice au fost automatizate datorită dezvoltării aparaturii specializate automate. De exemplu, mașinile automate de spălat au fost dezvoltate pentru a reduce munca fizică și pentru a evita curățarea manuală a hainelor. Utilizarea combustibililor gazoși sau lichizi, iar mai târziu a energiei electrice a crescut nivelul automatizărilor în domeniul încălzirii locuințelor, reducând semnificativ forța de muncă necesară pentru a alimenta manual încălzitoarele și sobele. Dezvoltarea termostatelor a permis un control mai automatizat de încălzire și mai târziu, răcire. Pe măsură ce numărul de dispozitive controlabile în casă crește, interconectarea și comunicarea devine o facilitate dorită și utilă. De exemplu, un cuptor poate trimite un mesaj de alertă atunci când trebuie curățat, sau un frigider când are nevoie de service. Dacă nimeni nu se află în incinta locuinței și sistemul de alarmă este setat, sistemul de automatizare ar putea suna proprietarul locuinței, vecinii, sau un număr de urgență în cazul în care este detectat un intrus. În instalații simple, automatizarea poate fi la fel de simplă ca aprinderea unui bec atunci cand o persoană intră în cameră. În instalațiile avansate, se poate detecta nu numai prezența unei persoane din interior, dar pot se poate stabili și cine este acea persoana. De asemenea, în mod adecvat se poate determina iluminatul ideal, temperatura, nivelul de sunet pentru muzică sau canale de televiziune, ținând cont de ziua săptămânii, ora din zi, și alți factori. Alte sarcini automatizate pot include setarea redusă de încălzire sau de aer condiționat atunci când casa este nelocuită și restaurarea la setarea normală atunci când proprietearul locuinței este pe cale să se întoarcă. Sistemele mai sofisticate pot menține un inventar de produse, înregistrarând utilizarea lor prin intermediul codurilor de bare sau o etichetă RFID, și să pregătească o listă de cumpărături sau chiar să comande automat înlocuiri. Automatizarea locuinței poate oferi de asemenea, o interfață accesata de la distanță către electrocasnicele din casă sau sistemul de automatizare în sine, pentru a asigura controlul și monitorizarea pe un browser web. Un exemplu de monitorizare de la distantă a automatizării locuințelor ar putea fi declanșatat atunci când un senzor de fum detectează o situație de incendiu sau fum, cauzând toate luminile din casă să clipească pentru a alerta orice ocupanți ai casei în legatură cu urgența aparută. Sistemul ar putea apela, proprietarul pe telefonul lor mobil pentru a-i atrage atenția, sau apela la departamentul de incendiu firma de monitorizare a alarmei. În trecut, timp de mulți ani, ideea automatizării caselor a fost o sursă de inspirație pentru foarte mulți scriitori de cărți science-fiction, dar a devenit practică doar la începutul secolului al 20-lea ca urmare a introducerii pe scară largă a energiei electrice în casele oamenilor și avansarea rapidă a tehnologiei informației. Primele dispositive de control la distanță au început să apară la sfârșitul anilor 1800. De exemplu. Nikola Tesla a patentat o idee pentru comandarea de la distanță a navelor și a vehiculelor. În ciuda interesului ridicat în automatizarea caselor, la sfârșitul anilor 1990 nu a avut loc o asimilare răspândită cu astfel de sisteme, acestea fiind considerate domeniul pasionaților de specialitate sau cel al bogaților. R Pentru multe decenii a fost posibil a controla dispozitivele precum : lumini, termostate, irigații etc. Pe de o parte, aceste sistemee de automatizare economiseau efort și energie ca și cele din ziua de astăzi dar pe de altă parte, era nevoie de prezența unui utilizator experimentat chiar și pentru mici ajustări. Consumatorii au exprimat refuzul de a adopta tehnologii de automatizare a casei din cauza lipsei unui standard care putea fi exstins pentru a îndeplini orice sarcină dorita. Lipsa unui singur protocol simplificat și costul ridicat au dus la dispariția consumatorilor. Odată cu inventarea microcontroler-ului, costul de control electric a scăzut rapid. Construită în 1998, INTEGER Millennium House este o casă parțial construită pentru a prezenta și demonostra funcționabilitatea variatelor tehnologii inteligente de automatizare a caselor. Aceasta cuprindea un sistem de administrare al clădirii, care putea optimiza performanța sistemului de încălzire, un sistem automat de irigare pentru gradină care ar putea simți condiții de umiditate a solului și apă în consecință, un sistem de securitate inteligent, un sistem de iluminat care ar putea fi setat la una din cele patru stări predefinite, și uși cu microcipuri. Casa dispunea de asemenea de tehnologii avansate de comunicare, cum ar fi un serviciu de telefonie digitală prin satelit și televiziune terestră, acestea fiind disponibile în fiecare cameră (WebTV), și un sistem de televiziune cu circuit închis (CCTV, Closed-Circuit Television).R Această lucrare a fost creată din dorința de a încuraja folosirea sistemelor de monitorizare și control pentru locuințe, doarece cu un buget accesibil dar si cunoștințe în domeniu, se poate realiza un sistem eficient, automatizând dispozitivele cu importanță mare prin crearea unor module specifice din camerele locuinței. Scopul punctual al lucrării este de a crea un sistem de monitorizare și control al unei locuințe cu trei camere, format din trei module alcătuite la rândul lor din actuatori și senzori. Modulele sunt conectate la un SBC(Single Board Computer), Raspberry PI B+, care va fi pe post de server pentru a monitoriza evenimentele din locuintă. Microcontrolelere modulelor, prin primirea valorilor de către senzori, vor determina daca în vre-una din camere este creată situția nedorita de disconfort sau pericol.

Cap. 2. STUDIUL ASUPRA STADIULUI ACTUAL ÎN DOMENIU

2.1. Domotică-generalități

Domotica a fost introdusă recent în vocabularul ca un cuvânt compus din cuvântul latin „domus” și informatică, și se referă la case inteligente, adică utilizarea tehnologiilor de automatizare și informatică aplicată la domiciliu.R Aceasta țintește să integreze și să-și răspândească aplicațiile pretutindeni. O casă cu un sistem domotic instalat trebuie să aibă multe calculatoare, probabil aranjate într-un perete, pentru a permite proprietarului să contoleze aplicațiile din toate parțile casei. O casă cu un astfel de sistem instalat este capabilă să sune la poliție sau la pompieri, cu multă ingeniozitate față de sistemele cu alarmă normală. In mod frecvent sistemele domotice trebuie să colecteze date de la diverși senzori și să facă diferite lucruri cum ar fi: ajustarea luminii și selectarea melodiilor preferate ale fiecărui membru al familiei, atunci când unul din aceștia intră sau pleacă din camera personală. Acest sistem presupune ca fiecare membru să poarte asupra lui un tag RFID, pe câtă vreme cele mai sofisticate detectează mișcarea, funcțiile vitale și multe alte caracteristici individuale. Câteva sarcini îndeplinite de domotică : -Controlează draperiile, ferestrele dintr-o locație, pe durata a înregii zile, fără interacțiunea omului. -Deschide sau blochează și deblochează poarta și intrarea în garaj, cu un control separat sau global. -Controlează clima din interiorul caselor. Prin apăsarea unui buton se poate seta încălzirea pe timp de noapte; lumina când nu se află nimeni într-o încăpere sau să închidă poarta după plecare. -Controlează sunetul și home cinema din orice cameră, utilizând butoane, tablouri sau telecomenzi.

-Asigură lumina potrivită la locul potrivit; sistemele domotice pot asigura și memora intensitatea luminoasa în funcție de preferințele persoanelor. -Pot întreține inteligent grădinile prin pornirea stropitoarelor atunci când solul este prea uscat; grădinile sunt udate doar atunci cand este nevoie iar persoanele le pot starbate fără frica că pot fi udate. -Pot aprinde lumina doar atunci când o persoana este prin preajmă(uneori cu rol de alarmă). Un dezavantaj al caselor ce au sistem domotic instalat este că sunt scumpe. Unele sisteme pot fi extrem de scumpe atunci când sunt instalate. Există însă și posibilitatea ca sistemele să cedeze și să lase casele fără încălzire și fără o iluminare corespunzatoare. Aceste inconveniente pot fi îndepărtate prin folosirea unor tehnici și tehnologii de siguranță.

Fig. 2.1.1. Exemplu de arhitectura schematică a domoticii [3]

Cel mai mare potențial al acestor sisteme este faptul că pot suporta aplicații ale programelor de calculator ce pot presta ceea ce este numit cale "inteligenta". Acestea implică programe logice ce pot memora diferite variabile cum ar fi temperatura, timpul etc. Pe viitor se va folosi cel mai probabil inteligența artificială. Sistemele vor fi capabile sa întrețină un cadru adecvat atunci când o persoana este in casa. Exemplu: Dacă o persoană este prea suparată atunci sistemul va crede că putină muzică o va înveseli.

2.2 Dezvoltarea si implementarea unui sistem de casă inteligentă

Datorită nivelului tehnologic ridicat, acum este posibil ca oamenii să creeze cu adevarat, așa cum și-au dorit, o locuință capabilă să ridice traiul la un alt standard de viață. Noțiunea de casă inteligentă care să se adapteze cerințelor persoanelor care locuiesc într-un asemenea spațiu a apărut încă din 1920, concept introdus de Le Corbusier, arhitect modernist. Odată cu evoluția tehnologică, termenul de „smart building” a căpătat noi definiții și utilizări. Dacă în perioada anilor 1970, această noțiune era folosită pentru spațiile care încorporau tehnologii de eficientizare a energiei utilizate, mai târziu, odată cu dezvoltarea rapidă a PC-ului și a tehnologiilor moderne (perioada 1980), pentru locațiile care dețineau obiecte controlabile prin intermediul calculatorului.R În zilele noastre acest concept întrunește caracteristicile unui sistem de management al clădirii și asimilează toate definițiile utilizate anterior. O clădire inteligentă are componente active (inteligente) care acționează în cadrul subsistemelor din alcătuirea spațiului, mai multe astfel de subsisteme fiind capabile de interacțiuni în interiorul unui sistem central. Termenii de smart home, inteligent home și home networking sunt folosiți de mai bine de un deceniu, odată cu introducerea conceptului de interconectare a aparatelor și echipamentelor dintr-o casă. Cea mai potrivită definiție cu privire la domeniul caselor inteligente se poate prezenta ca integrarea tehnologiei și a serviciilor prin intermediul automatizării pentru o calitate mai bună a vieții. Aldrich, în 2003, clasifică „casele inteligente“ în cinci categorii după funcționalitate: • Case care conțin obiecte inteligente – case cu obiecte și aplicații inteligente care sunt capabile să acționeze într-un „mod inteligent“; • Case care încorporează obiecte inteligente capabile să comunice – case care înglobează dispozitive și obiecte care acționează inteligent și au proprietatea de a intercomunica; • Case conectate – casele care au în alcătuire rețele interne și externe prin care sunt permise accesarea și comunicarea (interactive and remote control of systems); • Case capabile să învețe (Learning homes) – structura de activitate din spațiul locuinței este înregistrată și odată cu acumularea de informații, casa o să fie capabilă să anticipeze și să răspundă prompt cerințelor utilizatorului;

• Case atente – casele capabile să înregistreze poziția utilizatorului și a obiectelor manipulate de acesta, informația fiind utilizată pentru a controla tehnologia implementată în scopul anticipării nevoilor viitoare. R

Fig. 2.2.1 Reprezentarea modulelor dintr-o casă inteligentă R

Utilizarea echipamentelor individuale pentru a ajuta oamenii să-și ducă la bun sfârșit activitățile zilnice (tehnologie ajutătoare) este un lucru foarte raspândit. Integrarea acestor echipamente individuale (stand-alone equipment) în cadrul unui sistem unic, crește posibilitatea de customizare a spațiului, dar totodată și complexitatea proiectului. Odată cu ritmul ridicat al tehnologiei și cu rapiditatea sa de a pătrunde în viețile oamenilor, problema de design a sistemului nu se mai ocupă cu dezvoltarea de noi produse, ci cu modul în care echipamentele deja existente se pot încadra funcțional în cadrul unei case inteligente. Marea confruntare în acest domeniu o produce modul în care o casă inteligentă este capabilă să comunice cu toate echipamentele sale. Valoarea unei astfel de locuințe nu este dată numai de valoarea unui subsistem (de exemplu, sistemul de securitate), ci de întregul sistem și felul în care acesta comunică cu modulele componente. Exprimarea clară a modului în care a evoluat tehnologia “Smart Home”poate să se facă pe trei mari straturi (domenii):

1. Rețea (medii de transmitere a informației [Network layer]) 2. Platforma (componentele sistemului [Platform layer]) 3. Utilizator ([User layer])

Rețeaua înglobează totalitatea mediilor de transmitere și comunicare aflate în locuință: cabluri TV, telefonice, de alimentare etc., extra infrastructuri, precum și cabluri de joasă tensiune, IR și RF (comunicarea prin infraroșu și unde radio). Produsele fiecărui subsistem conțin diferite protocoale de comunicații, dar există posibilitatea ca două subsisteme să nu poata comunica și interacționa datorită diferențelor de protocol. Cele mai relevante standarde în cadrul acestui domeniu sunt: • EIB (European Installation Bus); standard des intâlnit in Europa. Este disponibil pentru linii de alimentare, cabluri de semnal și radio. Versiunea cablurilor de semnal cu acest standard este foarte folosită. • KNX: este un standard nou apărut prin amalgamarea a trei standarde europene, dintre care și EIB. Se așteaptă ca KNX să înlocuiască în viitorul apropiat EIB-ul. • LON (Local Operating Network): standard folosit pentru controlul energiei, automatizarea echipamentelor și în sistemele de acces și control. • X10: se folosește la automatizarea aparatelor domestice – lămpi, dispozitive de încălzire etc. Protocolul este restrâns ca posibilități de programare, se limitează doar la comenzi de ON/OFF. • BACnet: dezvoltat în SUA pentru automatizarea unor spații mari. Pentru moment nu a fost implementat și în Europa. • Internet Protocol (IP): folosit în procesul de comunicare a sistemului inteligent cu exteriorul, în operații de control și programare. În viitor se vor îngloba tehnologii noi care vor fi aliniate la standarde comune globale. Conceptul de „casă inteligentă“ înglobează nevoia oamenilor de a avea control, cu o mai mare usurință și cu o configurabilitate ridicată, asupra spațiului în care își desfașoară activitățile zilnice. R

Fig 2.2.2 Panoul domotic R

2.3. Dispozitivele incluse intr-un sistem de casă inteligentă

Un sistem de casă inteligentă include mai multe dispozitive importante printre care se numară și urmatoarele:

Senzori pentru măsurarea sau detectarea anumitor carateristici, cum ar fi temperatura, umiditatea, lumina zilei sau mișcarea, fum sau gaze inflamabile. Senzorul este un dispozitiv tehnic care reacționează calitativ sau cantitativ prin propriile mărimi măsurabile, la anumite proprietăți fizice sau chimice ale mediului din preajma lui. R Ca parte componentă a unui aparat sau sistem tehnic detector, acesta poate măsura/înregistra de exemplu presiunea, umiditatea, câmpul magnetic, accelerația, forța, intensitatea sonoră, radiații. Senzorul este un dispozitiv care măsoară o cantitate fizică(masa, presiune, temperatura, umiditate, etc) și o transforma într-un semnal care poate fi citit de către un observator printr-un instrument sau poate fi prelucrat. Exista mai multe clasificări, una dintre ele se referă la senzori de tip:

1. Activ: consumator de energie, de exemplu radar (măsurarea distanțelor prin emitere de radiatii electromagnetice) 2. Pasiv: de exemplu fotorezistența cu care se poate măsura intensitatea luminii incidente. În automatizare, informația calitativă/cantitativa măsurabilă livrată de senzori, dupa o eventuală amplificare și prelucrare servește la controlul și reglarea sistemelor tehnice automate.

Fig. 2.3.1. Diferiti senzori

Controlere, cum ar fi un PC sau un controler de automatizare dedicat al casei. La modul general un controler este, actualmente, o structură electronică destinată controlului unui proces sau, mai general, unei interacțiuni caracteristice cu mediul exterior, fără să fie necesară intervenția operatorului uman. Primele controlere au fost realizate în tehnologii pur analogice, folosind componente electronice discrete și/sau componente electromecanice (de exemplu relee). Cele care fac apel la tehnica numerică modernă au fost realizate inițial pe baza logicii cablate (cu circuite integrate numerice standard SSI și MSI ) și a unei electronici analogice uneori complexe, motiv pentru care se remarcau prin dimensiuni mari, consum energetic pe măsură și de multe ori, o fiabilitate care lăsa de dorit. Apariția și utilizarea microprocesoarelor de uz general a dus la o reducere consistentă a costurilor, dimensiunilor, consumului și o îmbunătățire a fiabilității. Există și la ora actuală o serie de astfel de controlere de calitate, realizate în jurul unor microprocesoare de uz general cum ar fi Z80 (Zilog), 8086/8088 (Intel), 6809 (Motorola), etc. O definiție, cu un sens foarte larg de cuprindere, ar fi aceea că un microcontroler este un microcircuit care incorporează o unitate centrală (CPU) și o memorie împreună cu resurse care-i permit interacțiunea cu mediul exterior. R Utilizarea unui microcontroler constituie o soluție prin care se poate reduce dramatic numărul componentelor electronice precum și costul proiectării și al dezvoltării unui produs. Un microcontroler, oricât de evoluat, nu elimină unele componente ale interfeței cu mediul exterior (atunci când ele sunt chiar necesare): subsisteme de prelucrare analogică (amplificare, redresare, filtrare, protecție-limitare), elemente pentru realizarea izolării galvanice (optocuploare, transformatoare), elemente de comutație de putere (tranzistoare de putere, relee electromecanice sau statice).

Fig. 2.3.2 Tipuri de microcontrolere

Servomotoare, cum ar fi vane motorizate, întrerupătoarele de lumină și motoare. Servomotorul electric este un motor electric specializat în funcționarea ca element de execuție, într-un sistem automat,find exploatat în regim de schimbări repetate de turație, reversări, frânări, menținerea sarcinii în poziție fixă, comenzile venind de la o structura inteligentă a sistemului(regulator,controler,microprocesor,calculator,etc). Construcția nu diferă principial de cea a motoarelor electrice clasice, cu deosebirea ca din motive legate de necesitatea obținerii unor timpi de răspuns reduși, au diverse forme precum cilindru alungit, disc, pahar, pentru reducerea momentului de inerție. Pentru reducerea volumului sau masei de obicei una dintre armături(stator sau rotor) este echipată cu magneți permanenți, cealaltă fiind înbobinata cu conductor de cupru. În interiorul acestuia sunt plasați traductori sau senzori pentru masurarea turației, poziției, temperaturii, etc. Servomotorul electric reprezintă sursa de mișcare in cazul masinilor unelte, robotilor industriali, automobilului electric, antenelor, ușilor, ferestrelor, porților clădirilor inteligente, unde turația și poziția acestora sunt controlate on-line. Fabricile computerizate folosesc forța servomotoarelor în locul forței umane oferind o producție de calitate uniforma și predictibilă. Marii producători sunt din țările dezvoltate economic, producători de echipamente high-tech precum Japonia, Germania, SUA, Franța,etc. România este producator de servomotoare electrice din 1962 (servomotoare cu rotor disc), 1984(servomotoare cu rotor pahar) și 1988 (servomotoare fără perii),pentru piața internă dar mai ales pentru export. R În literatura sub denumirea de servomotoare se cuprind motoarele electrice executate special pentru a fi utilizate în sistemele automate de poziționare și care în general sunt de puteri reduse (până la puteri deordinul câtorva [kW]). Pentru puteri mai mari se folosesc motoarele electrice convenționale, care sunt elemente de execuție mai lente, cu constante de timp mai mari dar și cu randament mai bun. Servomotoarele sunt motoare electrice speciale, de curent continuu sau curent alternativ cu viteză de rotație reglabilă într-o gamă largă în ambele sensuri având ca scop deplasarea într-un timp prescris a unui sistem mecanic (sarcină) de-a lungul unei traiectorii date, realizând totodată și poziționarea acestuia la sfârșitul cursei cu o anumită precizie. Servomotoarele electrice se folosesc în cele mai diverse aplicații cum ar fi acționarea roboților industriali universali, a mașinilor unelte cu comandă numerică, a perifericelor de calculator , în acționarea imprimantelor rapide, în tehnica aerospațială, instalații medicale etc. În aplicațiile enumerate, cuplul dezvoltat de servomotoare variază într-o plajă largă de valori, 0,1 ÷ 100 [Nm], cu puteri nominale ce variază în intervalul 100 [W] și 20 [kW].

Sistemele de reglare automată moderne impun servomotoarelor următoarele performanțe:

  1.gamă largă de modificare a vitezei în ambele sensuri; 2.funcționare stabilă la viteză foarte mică 3.constante de timp cât mai reduse; 4.fiabilitate și robustețe ridicate; 5.raport cuplu/moment de inerție cât mai mare; 6.suprasarcină dinamică admisibilă mare; 7.caracteristici de reglare liniare.

Conform principiului lor de funcționare, servomotoarele electrice pot fi clasificate în: servomotoare de curent continuu, servomotoare asincrone și servomotoare sincrone, în această ultimă categorie fiind incluse atât servomotoarele de curent continuu fără perii cât și servomotoarele pas cu pas. Servomotoarele de curent continuu se caracterizează prin posibilitatea de reglare a vitezei în limite largi, 1:10.000 și chiar mai mult, prin intermediul unei părți de comandă electronică relativ simplă.Servomotoarele de curent continuu au caracteristici mecanice și dereglaj practic liniare, cuplu de supraîncărcare mare, greutate specifică mică, moment de inerție redus etc. Dezavantajele sunt legate de colector, fenomene de comutație, uzură și scânteiere. Servomotoarele asincrone, în prezent răspândite în tot mai mare măsură, elimină dezavantajele servomotoarelor de curent continuu legate de sistemul colector-perii, fiind de asemenea atractive prin robustețea, simplitatea și prețul lor. Există însă și o serie de dezavantaje legate derandament, factor de putere, greutate și nu în ultimul rând procedee decomandă mai complicate decât cele ale servomotorului de curent continuu. Față de motoarele asincrone trifazate uzuale, de care nu se deosebes cconstructiv, la servomotoarele de același tip se remarcă: -un raport mai mare lungime/diametru relativ la rotor, ce are însă ca dezavantaj un transfer mai dificil al pierderilor de căldură din rotor;-consolidarea izolației statorice pentru a rezista deselor procese tranzitorii și luarea în considerație a încălzirii rotorului. În servosistemele care necesită turații variabile, servomotoarele asincrone se asociază cu convertoare statice, obținându-se domenii largi de variație a turației, de peste 1: 20.000, la puteri mai mici de 1 [kW]. Dealtfel, în aplicații speciale la puteri mici s-au obținut turații de peste 100.000 [rot/min]. R

-Mediile de transmitere a semnalelor într-un sistem de casă inteligentă au fiecare avantaje și dezavantaje. O regulă generală în alegerea mediului de transmitere optim, este: viteza de transmitere a datelor cat mai rapidă la prețuri cât mai reduse. Pentru controlul unei transmisii de date, o banda de câțiva kbps este suficientă. Această bandă este suficientă pentru majoritatea componentelor sistemului smart-home(senzori, unitați de control și vizualizare). Însa, în cazul telecomunicațiilor banda necesară ajunge la ordinul megabiților.

Fig. 2.3.3. Medii de transmitere ale semnalelor R

Urmatoarele standarde sunt în momentul de față cele mai relevante standarde :

EIB (European Installation Bus). Acesta este un standard des utilizat in Europa. EIB este disponibil pentru sisteme de alimentare cu energie, pentru cablu de semnal și pentru radio. Versiunea de cablu de semnal este în prezent cea mai utilizată în casele inteligente. KNX este un nou standard care rezultă dintr-o combinare de trei standarde europene, cu EIB în viitorul apropiat. NXZ este perfect compatibil cu seria EN 50090, un standard european pentru sisteme electronice casnice. LON (Local Operating Network) Este un standard privat, utilizat pentru control de energie, sistem de direcție pentru automobile, sisteme de control acces în zone de industre și clădiri mai mari. Standardul este cunoscut mai ales pentru semnalizarea liniei de alimentare, dar e folosit, de asemenea, și pentru cabluri de semnal, cablu coaxial, radio si fibre optice de transmisie. X10 este un standard pentru semnalizarea alimentarii, utilizat pe scară largă pentru managementul dispozitivelor electrocasnice. Este de asemenea, folosit în sistemele de control ale caselor. Protocolul are o gamă mică de comenzi.

BACnet este un standard dezvoltat in SUA pentru controlul funcțiilor în clădiri mai mari, dar până acum nu a fost observat la sistemele de casă inteligente. BACnet comunică cu ușurintă cu EIB. – Internet Protocol este folosit pentru comunicarea în și din rețelele locale în timpul programării și de întreținerea rețelelor. IP devine din ce în ce mai mult cel mai răspândit și important protocol pentru comunicarea în cadrul rețelei locale. R

● Interfețe pentru om-mașină și / sau interacțiune mașină-mașină. Una sau mai multe dispozitive om-mașină și / sau mașină-mașină necesită o interfață, astfel încât proprietarii casei pot interacționa cu sistemul de monitorizare și control; acest lucru poate fi un terminal specializat sau, din ce în ce, poate fi o aplicație care rulează pe un telefon sau tabletă computer inteligent. Dispozitivele pot comunica prin cabluri dedicate, sau într-o rețea cu fir, fără fir sau folosind unul sau mai multe protocoale. Rețelele de automatizare a locuințelor dezvoltate pentru clădiri instituționale sau comerciale pot fi adaptate pentru a controla dispozitive și în locuințe individuale. Un controler centralizat poate fi folosit, sau mai multe dispozitive inteligente pot fi distribuite în jurul casei.

Fig. 2.3.4. Sistemul om-masina R

2.4. Sisteme actuale de automatizare a caselor

Având în vedere că sistemele de casă inteligentă actuale s-au dezvoltat considerabil în ultimii ani, se pot distinge urmatoarele, ca fiind cele mai evoluate din punct de vedere al complexitatii dispozitivelor automatizate și utilizate pe plan mondial. Se remarcă sistemele:

Sistemul HomeSeer este compatibil cu o varietate enormă de programe. Acest sistem suportă multe aplicații majore de management mass-media, cum ar fi iTunes, Windows Media Player și Windows Media Center. Cele mai multe dintre caracteristicile acestui sistem sunt integrate direct în Windows Media Center. HomeSeer este compatibil cu sisteme de securitate și sisteme HVAC. Unul dintre lucrurile unice despre HomeSeer este magazinul online. Acest magazin este o locație one-stop pentru a găsi o selecție de periferice care sunt aprobate și testate de a lucra cu acest sistem de automatizare al locuinței. Acolo se pot găsi camere de securitate, încuietori pentru uși, termostate și gama HomeTroller de controlere hardware. HomeSeer are cea mai bună selecție de periferice de orice sistem după statisticile specialiștilor. Softwar-ul HomeSeer HS3 este compatibil cu sistemele de operare cum ar fi Windows Vista, 7, 8 și Mac OS X. Aceasta permite de a pune software-ul pe orice desktop sau laptop pentru a controla sistemul cu hardware compatibil. Se poate folosi un browser web, cum ar fi Chrome, Safari sau Firefox pentru a accesa și configura sistemul de la distanță.

Fig. 2.4.1 Interfata grafica pe tableta a unui sistem HomeSeer

Dacă se achizitioneaza versiunea Pro a programului se va cere să se plătească suplimentar pentru a accesa plug-in-uri care extind hardware-ul și software-ul de compatibilitate. Acest lucru este util dacă se dorește adaugarea unui anumit tip de dispozitiv pentru sistemul utilizatorului. Puține alte sisteme permit ca utilizatorul să aleaga plug-in-uri în același mod ca și HomeSeer. Acest sistem de casă inteligentă oferă, de asemenea, acces cu dispozitive mobile. HomeSeer oferă aplicații pentru Android, iOS și smartphone-uri BlackBerry și tablete. Deși nu are suport tehnologii de control Bluetooth, KNX și ZigBee, HomeSeer acceptă orice altă tehnologie importanta de control, inclusiv Insteon, UPB, Wi-Fi, X10 și Z-Wave. Multe dintre aceste dispozitive funcționează pe același principiu de bază; dispozitivul pe care se dorește să se controleze sistemul se conecteaza la un modul cu fir sau fara fir.

Fig. 2.4.2. Interfața pentru vizualizarea camerelor din interiorul casei

Acest sistem de casă inteligentă are caracteristici impresionante. HomeSeer implementează fiecare caracteristică pe care utilizatorul o doreste la un sistem de automatizare al casei. Acesta oferă acces la distanță, care permite controlul casei de la distanta de la un browser de Internet sau smartphone în timp ce proprietarul/utilizatorul nu se află prin preajmă. HomeSeer ajută casele oamenilor pentru a fi mai eficiente din puncte de vedere energetic prin monitorizarea tiparelor de utilizare a energiei de către utilizatori .Software-ul este ușor de folosit, dar greu de stăpânit, din cauza interfeței cu utilizatorul, care nu este la fel de bine dezvoltată ca a altor produse. Software-ul HomeSeer oferă opțiunea de a crea programe simple sau complexe pentru a ajuta utilizatorul pentru a obtine nivelul de personalizare dorit pentru casă inteligentă. Aceste programe pot activa în mod automat, manual și chiar folosind controlul vocal.

Un alt sistem foarte des utilizat este Crestron, acesta remarcându-se în industrie când vine vorba de automatizarea în școli, întrerpinderi și case. Acest sistem de automatizare susține una dintre cele mai mari rețele de renume de pe piața. Craestron are o rețea globală de intstalatori profesioniști, care pot ajuta la transformarea unei case normale într-una inteligentă. Crestron nu are live-chat suport pentru clienți care este un minus aprope nesemnificativ având în vedere că utilizatorul are acces la experiența instalatorilor profesioniști.

Fig. 2.4.3. Vederea camerelor prin aplicația sistemului de automatizare Crestron

Crestron oferă un sistem elegant cu funcționalitate dinamica. Odată ce sistemul este instalat, este ușor de utilizat. Dacă se doreste accesul de la distanță la sistemul de casă inteligentă, se poate folosi una dintre aplicațiile mobile Crestron pentru a activa luminile, trage jaluzelele și aprinde șemineul. În contextul adecvat și cu echipamentul potrivit, Crestron poate ajuta pentru a transforma casa într-o mașină eficientă care are potentialul de a face nu numai casa mai inteligentă ,ci și pentru a economisi bani pe electricitate și alte utilități. Crestron se poate configura și poate lucra o varietate de programe presetate. Aceste programe, numite factori declanșatori, pot efectua activități de bază, cum ar fi pornirea cafetierei. Cu toate acestea, ele pot efectua, de asemenea, sarcini complexe cum ar fi aprinderea lumininilor în diferite părți ale casei, la intervale aleatorii pentru a ajuta la descurajarea escrocilor care doresc să patrundă în casa utilizatorului cat timp acesta este plecat în vacantă. O caracteristică deosebită a acestui program este că are doua setări : modul automat și modul manual. Crestron sprijină, de asemenea controlul vocal pentru acele momente când utilizatorul nu poate găsi telecomanda sau când este departe de o unitate de control. Puține sisteme inteligente oferă control vocal ceea ce reprezinta pentru Crestron un plus remarcabil. Interfața placută Crestron, ușurința de utilizare și compatibilitate periferică se combină pentru a forma una dintre cele mai bune sisteme de automatizare a casei pe piață .Crestron oferă suport tehnic cu True Blue Support, și funcționează pe majoritatea calculatoarelor sau smartphone-urilor. Reprezintă o alegere excelentă pentru un sistem de ultimă generație pentru automatizarea casei , instalată profesional. Sistemul Control4 este poate chiar cel mai complet sistem de pe piață. Foarte puține sisteme pot învinge serviciile și ușurința de utilizare oferită de Control4. Cu acest sistem se poate controla fiecare dispozitiv activat din casa utilizatorului de la un touchpad Control4, un calculator desktop standard, tabletă sau smartphone, atât timp cât exista o conexiune de internet activă. Se pot programa de asemnea anumite evenimente pentru a avea loc in mod automat, prin declanșatoare de bază și actiuni aleatorii. De exemplu, se poate seta ca lumina din casa să se oprească la ora 21:00 cu un declanșator de bază. Alte acțiuni complexe cum ar fi de a bloca toate ușile și a opri termostatul. Aceste caracteristici sunt destul de comune în sistemele de casă inteligentă. Intergrarea totală a sistemului Control4 îl face extrem de ușor de utilizat și instalarea profesională a acestuia este un atuu al sistemului. Control4 oferă funcționabilitate limitată când accesul se realizează de pe un telefon având softul necesar și care permite utilizatorului să controleze toate periferecele conectate în timp ce acesta se află acasă. Control4 oferă, de asemenea, acces de la distanță care permite controlul casei cu ajutorul oricărei conexiuni la internet de oriunde din lume prin plata lunara către 4Sight. Cu toate acestea, un abonament 4Sight necesită un cost suplimentar lunar pentru a adăuga această funcționalitate. Multe sisteme nu necesită o taxă de abonament pentru accesul de la distanță. Control4 poate fi configurat ca un sistem cu fir sau fără fir, făcându-l ușor pentru a moderniza locuința fara a fi nevoie pentru a remodela sau instala cabluri noi în locuință.

2.5. Beneficiile utilizării unui sistem inteligent

Utilizarea unor astfel de sisteme aduc avantaje utilizatorului și anume:

Confort – Există mijloace moderne pentru a controla acest sistem, cum sunt telecomanda, grupuri de butoane, control prin computer, telefon sau Internet. O soluție revoluționară o reprezintă controlul prin voce. Automatizarea – O mare parte a funcțiilor și acțiunilor pot fi programate să funcționeze complet automat. Aceasta înseamnă că pornind de la anumite acțiuni (modificarea temperaturii, luminii sau mișcare) comanda necesară este executată automat (aprinde o lumină, pornește încălzirea, trimite mesaje de text). De exemplu, în cazul înserării, sistemul este capabil să coboare jaluzelele, să aprindă lumina într-un hol, să crească temperatura în camera de zi, să pornească televizorul sau să închidă iala electrică de la ușă.

Fig. 2.4.1. Model schematic al unei structuri tehnologice de casă inteligentă R

Informația – Sistemul este conectat la un computer și datorită acestui fapt utilizatorul are accesul imediat la informații despre toată aparatura din clădire. Sistemul nu numai că vede unde este aprinsă lumina, care este temperatura în fiecare cameră, locul în care senzorii detectează mișcare, dar poate și șă controleze toata apăratura. Economie – Principalele economii sunt reprezentate de cele de energie, care pot fi realizate printr-o reglare adecvată. Sistemele din ziua de astăzi includ reglarea căldurii și a aerului condiționat. Economiile pot fi realizate și prin reglarea luminii. Este foarte cunoscut faptul că metodele convenționale de generare a energiei electrice folosesc surse neregenerabile de energie (combustibili fosili: cărbune, gaze naturale, petrol) și care totodată au un impact negativ asupra mediului înconjurător. Folosirea surselor regenerabile de energie înlătură toate aceste inconveniențe datorate exploatării combustibililor fosili și își pun din ce în ce mai mult amprenta asupra viitorului. Studiile de specialitate arată că se investesc sume vizibil mai mari de la an la an pentru dezvoltarea sistemelor capabile să producă energie “verde”, energia viitorului. Astfel, studiile s-au îndreptat spre surse de energie regenerabilă, cea mai importantă dintre ele fiind energia solară, a cărei radiație pe suprafața solară este de 14000 de ori mai mare decât consumul de energie globală. R

Fig. 2.4.2. Sistem fotovoltaic hibrid R

Această dorință de a produce energie provenită din surse regenerabile a facilitat proiectarea și dezvoltarea sistemelor fotovoltaice, sisteme care produc energie electrică ieftină și care nu necesită costuri foarte mari de implementare și întreținere. Creșterea eficienței panourilor solare și a colectoarelor solar termice se poate face prin îmbunătățirea materialelor folosite la fabricarea acestora sau prin creșterea radiației solare prin intermediul sistemelor de orientare sau a oglinzilor pentru concentrarea radiației. Principalul motiv pentru care atenția este îndreptată către sursele regenerabile de energie este că acestea produc energie electrică la un preț foarte mic. În cazul sistemelor fotovoltaice, acestea produc energie electrică fără să aibă un impact negativ asupra mediului natural, așa cum continuă să aibă combustibilii fosili, prin ardere, pentru producția energiei electrice. Sistemele de orientare pot fi implementate în orice zonă geografică în care se înregistrează valori mari pentru radiația solară și pot asigura energie suficientă pentru consumatorii casnici. De asemenea, sistemele fotovoltaice orientate pot fi implementate și la un nivel mai mare, în întreprinderi care desfășoară activități de producție, pentru a asigura alimentarea cu energie electrică “verde”. Aceste sisteme pot fi folosite în zonele geografice unde potențialul energetic al radiației solare este ridicat și poate fi exploatat.

Investiția în sistemele de orientare este foarte bună având în vedere potențialul pe care acestea îl au și mai ales eficiența obținută în comparație cu sistemele fotovoltaice fixe

Siguranța – Alarma este partea integrată a sistemelor de casă inteligentă, funcțiile ei sunt pre-programate în unitatea centrală. Componentele sunt reprezentate de senzori PIR, contacte magnetice, tastaturi, sirene. Prin utilizarea modulului GSM este posibil să se transmită informații la o firmă de monitorizare sau direct pe telefonul mobil personal. Senzorii care sesizeazăo schimbare sunt în acest caz reprezentați de orice componente sau dispozitive care introduc cerințe în sistem. Aceștia sunt: butoane și întrerupătoare de perete, telecomenzi, senzori de lumină ambientală, senzori de temperatură, senzori de mișcare, detectoare de voce, contacte magnetice, contacte izolate etc. Actuatorii, dispozitivele care execută acțiunea sunt elemente care execută anumite comenzi, controlând astfel diversele aplicații. Acestea sunt module de comutație, variatoare de lumină etc

Fig. 2.4.3. Set sistem alarma si casa inteligenta TCP-IP Ksenia

Cap 3. PROIECTAREA HARDWARE A SISTEMULUI

3.1. Descrierea sistemului

Acest sistem a fost creat pentru a demonstra în mod practic, funcționarea dispozitivelor automatizate de către utilizator, după preferințele de confort ale acestuia și dorinta de a preveni situațiile neplăcute, chiar catastrofale, care pot avea loc într-o locuință. Sistemul este format din 3 module, fiecare funcționând pentru camera destinată. Se consideră 3 camere care reprezintă cele mai importante incăperi și anume: dormitor, bucatarie si incăperea centralei termice. Pentru aceste module independente se proiectează câte o placa de dezvoltare pentru fiecare cameră. Aceste module s-au programat pentru pune în evidentă situațiile critice posibile într-o locuință: incendiu, prezența gazelor inflamabile și a fumui și de asemenea factorii de discomfort cum ar fi : umiditatea și temperatura ridicată. Dormitorul, unde utilizatorul sistemului îsi petrece o mare parte din timp, atribuie modulului aferent să fie de complexitatea cea mai mare pentru a asigura confortul dorit. Modulul bucătariei este conectat la un SBC( Single Board Computer) și anume, Raspberry PI (Model B+), cu ajutorul căruia se va face achizitia de date prin comunicația serială GPIO, stocate ulterior pe un server creat pe acelasi dispozitiv Raspberry. Server-ul necesita configurații ulterioare. De asemenea s-a construit o macheta care prezintă interactiv funcționarea independentă a fiecărui modul. Pentru a creea modulele acestui sistem, după cum s-a propus, s-au utilizat următoarele componente:

Pentru bucătarie:

-placă de teste

– microcontroler ATMEGA 328 , -un rezonator de quartz la frecventă de 16 Mhz folosit ca oscilator extern -senzor de temperatură Brick LM50, senzor de fum și gaze inflamabile MQ2 – regulator de tensiune LM7805, necesar pentru a obține un curent de 5V în urma alimentarii modulului cu baterie de 9V

-2 leduri pentru a semnala evenimentele de confort și apariția unui incendiu, unul de culoare verde si unul de culoare rosie

– baterie Varta Industrial de 9V

Pentru încaperea centralei termice:

-placă de teste – microcontroler ATMEGA 328 , -un rezonator de quartz la frecventă de 16 Mhz folosit ca oscilator extern – senzor de fum și gaze inflamabile MQ2 – servomotor SO3N STD, – regulator de tensiune LM7805, necesar pentru a obține un curent de 5V în urma alimentarii modulului cu baterie de 9V

-2 leduri pentru a semnala atunci când cantitatea de gaz din încapere este în parametrii optimi(verde) și atunci cand există posibile scurgeri de gaze(rosu)

– baterie Varta Industrial de 9V

Pentru dormitor:

-placă de teste – microcontroler ATMEGA 328 , -un rezonator de quartz la frecventă de 16Mhz folosit ca oscilator extern -senzor de temperatura Brick LM50, senzor de umiditate Brick SYH-2R – regulator de tensiune LM7805, necesar pentru a obține un curent de 5V în urma alimentarii modulului cu baterie de 9V – driver de motor Driver TB6612FNG Dual 1A necesar pentru comandarea ventilatorului din încăpere

– un microventilator 12V – un senzor de lumină format dintr-un fotorezistor și o rezistentă de 1kΩ( folosită ca divizor de tensiune) – 1 led de culoare albastră care va lumina în fucție de intensitatea luminoasă din țncapere

De asemenea pentru realizarea conexiunii dintre microcontrolere cu restul componentelor prezentate s-au utilizat conectori. Trebuie menționat că pe langă aceste componente este prezentă și un dispozitiv deosebit de important și anume, SBC-ul Raspberry PI MODEL B+, însoțit de un card microSD de clasă 10, cu capacitate de stocare 8GB necesară pentru instalarea si operarea sistemului de operare Raspbian (Release date:2015-05-05, Kernel Version: 3.18) oferit gratuit de dezvoltătorii acestuia. S-a ales să se utilizeze acest sistem de operare deoarece este des întalnit în rândul utilizatorilor care dețin dispozitive Raspberry și totodată, usurând eventualele depanări software și hardware ulterioare. De asemenea dispozitivul achizitionat dispune de adaptor USB Wi-Fi numit WI-PI care este destinat în special dispozitivelor Raspberry. Dispunând de comunicația wireless, se va putea accesa de la un calculator sau smartphone serverul unde sunt păstrate valorile achizitionate de la sensori și care vor evidenția caracteristica de monitorizare a sistemului.

FIGURA MACHETĂ

3.2. Proiectarea modulelor sistemului

Modulele sistemului proiectate au toate la bază câte un microcontroler ATmega328, fiecare programat cu ajutorul programatorului Arduino Uno. Fiecare microcontroler are atașat un oscilator extern și piesele aferente modulului respectiv.În continuare se va prezenta în detaliu fiecare placă de dezvoltare realizată și care sunt piesele conectate la acestea.

Modulul bucătariei este prezentat în figura de mai jos în care se se remarcă prezența unui regulator de tensiune.

FIGURA MODUL 3.2.1

Alimentarea de 9V este conectată înaintea regulatorului la VCC respectiv GND. Pentru a ușura alimentarea circuitului s-a folosit o mufă pentru bateria de 9V. În continuare, regulatorul va rezulta un curent de 5V necesar funcționării microcontrolerului . Microcontrolerul este situat în soclul acestuia care este lipit pe placă pentru a nu-l deteriora și a putea fi utilizat pentru proiectele ulterioare. Pe lânga acest fapt, s-au lipit pinii adiționali VCC respectiv GND pentru pentru a putea conecta toate componentele corespunzător. Oscilatorul extern, rezonatorul de quartz la 16Mhz este prezent pe toate plăcile de dezvoltare și este conectat la pinii X1 si X2 al microcontrolerului. La microcontroler se mai întâlnesc două dispozitive conectate și anume: un senzor de temperatură Brick , LM50 , cu pinul OUT legat la pinul A0 al microcontrolerului iar VCC-ul si GND-ul senzorului este legat la pinii adiționali la ieșirea din regulator și un senzoru de gaz MQ-2. Cele doua LED-uri sunt legate astfel : pinii LED-ului verde sunt legați la pinul D5 al microcontrolerul respectiv GND iar cei il LED-ului roșu la pinul D6 al microcontrolerului respectiv GND.

Fig.3.2.2. Implementarea circuitului cu senzorul LM50 în Proteus

Funcționarea acestui modul presupune ca atunci când senzorul de temperatură detectează o valoare foarte ridicată sau atunci când senzorul de fum detectează apariția unui gaz inflamabil sau fum, se presupune că este un pericol de incendiu. În acest caz vor fi luate măsurile de precauție necesare prin pornirea sistemului de alarmă pentru a inștiința pe cei aflați în interiorul locuinței. Demonstrând acest fapt, LED-ul roșu va semnala apariția unui incendiu iar LED-ul verde va arăta că parametrii senzorului înregistrează valori optime și că cei din incintă nu sunt in pericol.

Modulul centralei termice prezintă o importanță deosebită în prevenirea posibilelor incendii din incintă. Acesta are la fel în componența sa un regulator de tensiune.

Fig.3.2.3 Modulul centralei termice

Alimentarea de 9V este conectată înaintea regulatorului la VCC respectiv GND. Pentru a ușura alimentarea circuitului s-a folosit de asemenea o mufa pentru bateria de 9V. În continuare, din regulator va rezulta un curent de 5V necesar alimentarii microcontrolerului. Microcontrolerul este in soclul acestuia care este lipit pe placă pentru a nu-l deteriora și pentru a-l putea deatasă cu ușurință pentru un uz ulterior. Pe lânga acest fapt, s-au lipit pini aditionali VCC respectiv GND pentru pentru a putea conecta toate componentele modulului. Oscilatorul extern, rezonatorul de quartz la 16Mhz este prezent pe toate plăcile de dezvoltare si este conectat la pinii X1 si X2 ai microcontrolerulul. Microcontrolerul are conectat la pinii acestuia două dispozitive adiționale: un senzor gaz MQ2 și un servomotor SO3N STD. Senzorul de gaz este conectat la pinul A0 al microcontroler-ului respectiv GND iar servomotorul la pinul cu semnal PWM, ~D9. Cele doua LED-uri sunt conectate astfel : pinii LED-ului verde la pinul D5 al microcontrolerul respectiv GND iar cei al LED-ului roșu la pinul D6 al microcontrolerului respectiv GND.

Fig.3.2.4 Simularea circuitului cu servomotorul SO3N STD în Proteus

●Modulul dormitorului

Daca pana acum, cele doua module prezentate au fost construite pentru a oferii siguranta proprietarului acest modul va oferi confortul acestuia. Deseori ne confruntam cu temperaturi ridicate si umezeala din camera, de aceea, prin realizarea acestui modul am incercat ca aceste griji sa dispara. Acest modul este alimentat in acelasi fel ca si modulele prezentate dinainte si are de asemenea un oscilator extern de 16 Mhz. Acesta contine 2 senzori (unul de temperatura si unul de umiditate), in functie de care se va asigura confortul temperaturii ambientale a camerei prin actionarea unui ventilator. Microventilatorul este legat corespunzator la driver-ul de motor TB6612FNG si microcontroler prin pinii: bornele microventilatorului la pinul AO1 respectiv pinul AO2 al driverului, pinii D9, D10 ai microcontrolerului la pinii AIN2, AIN1 al driverului de motor. Pinul VMOT al driverului este legat inaintea regulatorului, cu un curent de 9V. Trebuie remarcat faptul ca modulul dormitorului are in componenta sa un senzor de lumina format dintr-o fotorezistenta si o rezistenta de 1kΩ necesara functionarii. Fotorezistenta va capta razele luminoase si in functie de acestea microcontrolerul va emite semnal pe pin-ul D6. Astfel LED-ul se va aprinde asemnea unui sistem de iliminat inteligent. Atunci cand intesitatea luminoasa este scazuta , iluminatul va avea o intensitate ridicata si invers in caz contrar. In acest mod resursele energiei electrice se folosesc eficient si costurile sunt mai reduse.

Fig. 3.2.5. Modulul dormitorului

3.2.1. Microcontrolerul ATmega328P

Pentru realizarea acestui proiect s-au utilizat 4 microcontrolere ATmega328P , cipurile fiind creeate de compania Atmel. Acest tip de microcontroler pe 8 biți, de înaltă performanță, aparține seriei AVR cu 4 pana la 32 biți programabili. Niciun alt microcontroler nu oferă mai multa performantă de calcul cu eficiență energetică mai bună. Optimizat pentru fi lansat rapid în dispozitivele de pe piață, aceste cip-uri se bazează pe cele mai eficiente arhitecturi create pentru limbajele de programare C și Assembler. Nucleul AVR combină o instrucțiune bogată cu un set de 32 registre de uz general. Toate 32 de registre sunt conectate direct la Unitatea Aritmetică și Logică (ALU), permițând ca două registre independende sa fie accesate într-o singură instructiune executată într-un singur ciclu de ceas. Arhitectura rezultată este mult mai eficientă pentru programare realizând o viteză de calcul de 10 ori mari mare decât convenționalele microcontrolere CISC.

3.2.a Diagrama Bloc a microcontrolerului ATmega328 R

Caracteristici legate de ATMEGA328p:

Are o arhitectură avansată RISC( Reduced Inscruction Set Computing), cu 131 de instrucțiuni puternice, o singură execuție cu ciclu de ceas, 32 x 8 registre funcționale în uzul general de lucru, până la 20 de MIMP (Milioane de instrucțiuni pe secundă. Are în componență 3 timere, 2 timere pe 8 biți cu scalator și comparator separat și un timer/counter pe 16 biți cu prescalator, comparator separat și mod de captură. Dispune de asemenea de comunicația USART, Interfață serială , port serial SPI , ADC cu 6 canale pe 10 biți, Watchdog Timer programabil cu oscilator intern și 5 moduri selectabile din soft pentru diminuarea consumului de energie. Tensiunea de operare este între 1.8 V – 5.5 V iar intervalul de temperatură: de la 40 °C pana la 85 °C. Are 1Kb EEPROM R

Dispozitivul este fabricat folosind tehnologia Atmel cu memorie nevolatilă. Atmega328P este un microcontroler puternic care oferă o soluție eficientă extrem de flexibilă și de cost redus pentru multe aplicații de control embedded. ATmega328 este sustinut cu o suită completă de programe și cu instrumente de dezvoltare a sistemului inclusiv: compilatoare C, asamblori Macro, Programe Debugger / Simulare. Microcontrolerele ATmega difera doar in dimensiunea memoriei , suportul de boot loader si dimensiunea vectorului de intrerupere.

Am utilizat acest microcontroler deoarece ofera performante ridicate si in acelasi timp si rezultate mai bune circuitului din acest proiect. Motivul pentru care am ales 3 microcontrolere si nu doar unul a fost deoarece am vrut sa creez un sistem modular care contine dispozitive programate si independente pentru fiecare modul in parte.Tabelul de mai jos sintetizeaza memoria si dismensiunea vectorului de intrerupere pentru cele 3 dispozitive.

3.2.b Compararea performantelor celor 3 microconctrolere cu ATmega328P R

3.2.2. Regulatoare de tensiune

Dupa cum s-a menționat, fiecare din plăcile de dezvoltare au în componența lor un regulator de tensiune L7805CV necesar pentru a obține un curent de 5V în urma alimentării circuitului cu o baterie de 9V. Seria L78 de regulatoare de tensiune fixă sunt proiectate cu protecție termică care inchide circuitul atunci când este supus la o stare excesivă de suprasarcină de putere. În multe aplicații cu curenți mici, condensatoarele de compensare nu sunt necesare. Cu toate acestea, se recomandă ca intrarea regulatorului să fie însoțită de un condensator dacă regulatorul este conectat la o sursă de alimentare de la mare distanță. Un condensator de intrare ar trebui să fie utilizat pentru a oferi caracteristici satisfăcătoare de înaltă frecvență pentru a asigura funcționarea stabilă în toate condițiile de alimentare. Se recomandă utilizarea unui condensator de 0,33 µF sau mai mare având impedanța internă scazută la frecvențe înalte. Condensatorul trebuie conectat cu cele mai scurte legaturi posibile direct la bornele de intrare ale regulatorului. Tehnicile de construcție sunt folosite pentru a minimiza cicluri de ground și ghidarea căderii de tensiune deoarece regulatorul, nu are niciun ghidaj extern. Adăugarea unui amplificator operațional permite ajustarea la valori mai ridicate sau intermediare păstrând în același timp caracteristicile de reglementare.

Fig. 3.2.c Schema de functionare a regulatoarelor serie L78

Regulatoarele din seriaa L78 pot reglementa curentul pe cip, eliminând problemele de distribuție asociate cu fiecare punct de reglare. Fiecare tip de regulator are încorporat o limită de curent, inchidere termică internă și o protecție în zona sigură facandu-l în esență indestructibil. Daca se furnizează o caldură adecvată acestea pot obține un curent de peste 1A. Deși au fost destinate în primul rand ca regulatoare de tensiune, aceste dispozitive pot fi utilizate cu componente externe pentru a obține un curent ajustabil.

Fig. 3.2.d Regulatorul de tensiune pentru modulele sistemului

3.3. Echipamente utilizate pentru proiectarea sistemului

În acest subcapitol se prezentă detaliat echipamentele necesare proiectării sistemului de monitorizare si control. Printre aceste se numară:

– Senzorul de temperatură Brick LM50

Senzorul de umiditate Brick SYH-2R

Senzorul de fum și gaze inflamabile MQ2

Senzorul de lumină

Servomotorul SO3N STD

Microventilator SUNON DC12V

Driver-ul de motor TB6612FNG Dual 1A

Senzorul de temperatură Brick LM50 este un circuit integrat, un senzor precis care poate citi temperaturi în intervalul -40°C până la + 125°C folosind o singură alimentare pozitivă. Tensiunea de iesire LM50 este proportională în grade Celsius (+10 mV / ° C) cu tensiunea de prag de 500mV. Aceasta permite citirea negativă a temperaturii fara a fi nevoie de o alimentare negativa. Tensiunea ideală a senzorului LM50 variază de la 100 mV la +1.75V pentru un interval de temperatură începând de la -40°C pana la + 125°C. Senzorul LM50 nu are nevoie de o calibrare externă pentru a furniza o precizie de ± 3 ° C la temperatura camerei și ± 4°C la temperatura totala cu valori între −40°C si 125°C. Ieșirea liniara, tensiunea de prag de +500mV și calibrarea din fabrică simplifică circuitele necesare intr-un mediu cu o singură alimentere în cazul în care citirea temperaturii negative este necasara.

Fig. 3.3.1. LM50 cu o singura alimentare

LM50 poate fi atașat cu ușurință în același mod ca și alți senzori de temperatură. Poate fi lipit pe o suprafață și temperatura acestuia va fi 0.2°C din temperatura suprafeței. Aceasta presupune ca temperatura aerului ambiant este aproape aceeași ca temperatura suprafeței. În cazul în care temperatura aerului este mult mai mare sau mult mai mica decât temperatura suprafeței, temperatura actuală a senzorului LM50 ar fi la o temperatură intermediară între temperatura suprafeței și temperatura aerului. Liniile de circuit ale senzorului vor fi desigur parte a plăcii de circuit imprimat, care este obiectul a cărei temperatură se masoară. Aceste zone de pe placa de circuit imprimat nu vor cauza ca temperatura senzorului să se abată de la temperatura dorită. Alternativ LM50 poate fi montat în interiorul unui tub metalic etanș și poate fi inșurubat într-o gaură înfiletată într-un rezervor. Ca orice circuit integrat, senzorul LM50 cu firele și circuitele aferente trebuie păstrat izolat și uscat pentru a evita coroziunea și defectarea acestuia. Acest lucru este valabil mai ales în cazul în care circuitul poate funcționa la temperaturi scăzute unde poate apărea fenomenul de condens. Vopselele epoxidice sunt adesea folosite pentru a se asigura că umezeala nu poate coroda senzorul sau conexiunile sale. LM50 este foarte eficient când vine vorba de încărcare capacitivă. Fără măsuri speciale de precauție, senzorul poate conduce orice sarcină capacitivă. Are o impedanță de ieșire nominală de 2 kΩ. Impedanța de ieșire a senzorului LM50 nu trebuie să depăsească 4 kΩ.

Senzorul de umiditate Brick SYH-2R

Specificațiile senzorului SYH-2R :

tensiune nominală : AC 1VRMS (1KHz)

putere nominală : AC 0.22 mW

temperatură de funcționare : 0~66°C

umiditate de operare : 20~95%RH

caracteristici standard : 33KQ (la 25°C, 60%RH)

temperatura de depozitare : -30°C – 85°C

umiditate de depozitare : 95%RH

precizia umiditatii : ±5%RH(la 25°C, 60%RH)

timpul de raspuns al umiditatii : <60sec.(40↔80%RH)

histerezis : ±2%RH(40↔80%RH)

Umiditatea este un factor important în confortul personal și în calitatea de control a materialelor, mașinăriilor și a altor dispozitive. Senzorul de umiditate este o componentă care sesizează nivelul de umiditate al mediului. Într-o camera obisnuită, valoarea citită pe portul analogic variaza între 900 (mediu saturat cu vapori de apă) și 300 (foarte uscat). Pinul de semnal se conecteaza la un pin analogic al microcontrolerului. Acest senzor nu este calibrat din fabrică, în sensul că nu se obține o valoare a umidității relative exprimată în procente. Conform datasheet-ului asociat senzorului SYH-2R s-au interpretat datele citite și s-a realizat calibrarea. Valoarea citită indică gradul de umiditate din mediu, în sensul că valoarea citită în aer are întotdeauna aceași cantitate de umiditate, indiferent de momemntul citirii.

Fig. 3.3.2. Caracteristica standard și caracteristica liniară a senzorului de umiditate SYH-2R

Senzorul de fum și gaze inflamabile MQ2

Materialul sensibil al senzorilor de fum si gaze inflamabile este SnO2 care are o conductivitate scăzută în aerul curat. Cand o sursa de gaz există, conductivitatea senzorului este mult mai mare, împreună cu concentrația de gaz aflată în creștere. Se recomandă folosirea unui electro-circuit simplu și realizarea conversiei schimbării conductivitătii pentru a corespunde semnalului de ieșire al concentrării de gaze. Senzorul MQ-2 are sensitivitate mare la propan și hidrogen și se pot folosi de asemenea și pentru citirea concentrației de metan și ai altor combustibili. Acest senzor este potrivit pentru punerea în aplicare a diferitelor aplicații.

Principalele caracteristici ale acestui senzor sunt :

– sensitivitate bună la gaze imflamabile,

– senzitivitate ridicată la LPG, propan si hidrogen,

– circuit simplu.

Este des utilizat in diferite proiecte cum ar fi :

– detectarea scurgerilor de gaze dintr-o locuiță,

– detector de gaze al combustibililor industriali – detector de gaze portabil

Fig.3.3.3 Senzor de gaz MQ-2

Fig. 3.3.4. Caracteristica senzorului MQ-2 R

Ordonata graficului reprezintă raportul de rezistență al senzorului (Rs /Ro), unde rezistența senzorului (Rs) este cunoscută sub forma Rs=(Vc/VRL-1)×RL iar abscisa graficului este concentrația de gaze. Rs reprezintă rezistența în diferite gaze iar Ro rezistența senzorului în 1000ppm de hidrogen. Toate testele au fost realizate sub conditii standard.

Fig.3.3.5.Influenta temperaturii in raport cu umiditatea R

Graficul arată temperatura și umiditatea caracteristică. Ordonata acestuia reprezintă raportul de rezistentă (Rs /Ro),unde Rs reprezintă rezistența senzorului în 1000ppm de butan sub diferite valorii ale umidității și temperaturii. Ro reprezintă rezistența senzorului într-un mediu cu 1000ppm de metan.

Dacă senzorii sunt expuși la o concentrație mare de gaz coroziv ( cum ar fi H2Sz, SOx Cl2，HCl etc) nu va duce doar la coroziunea structurii senzorilor ci de asemenea provoacă atenuare a sensibilității. Performanța senzorilor va fi grav schimbată dacă se pulverizează pe acestea metale alcaline. De asemenea sensibilitatea va fi redusă dacă senzorii se stropesc sau înmoaie în apa.

Senzorul de lumina inclus in modulul dormitorului este alcatuit dintr-un fotorezistor și un divizor de tensiune de 1kΩ. Fotorezistorii sunt componente electronice pasive care iși modifică rezistența electrică țn funcție de intensitatea radiației luminoase incidente pe suprafața fotosensibilă.

Fotorezistentele se pot utiliza atât în curent continuu cât și în curent alternativ. Rezistența ohmica a fotorezistenței scade cu creșterea iluminării. Coeficientul de modificare a rezistenței cu temperatura este scăzut și se micșoreazaă cu cresterea iluminarii. Timpul de raspuns este de ordinul zecilor și sutelor de milisecunde, și anume aproximativ 10 ms pentru fotorezistențele din Cd Se și 100 ms pentru cele din Cd S. De altfel viteza mică de răspuns reprezintă un dezavantaj al fotorezistentelor. Parametrii cei mai importanți ai fotorezistențelor sunt: rezistența de întuneric Rp definită ca rezistență electrică a fotorezistentei neiluminate; sensibilitatea specifică definită ca raportul IL / Φ U, unde IL reprezintă curentul prin fotorezistentă atunci cand este alimentata la o tensiune U si iluminata cu fluxul Φ. R

Fig.3.3.6.Schema de circuit al senzorului de lumină

Servomotorul standard GWS S03N are doi rulmenti pe arborele de iesire. Acesti rulmenti reduc frecarea interna si pentru a permite un cuplu usor crescut fata de modelul S03N. Servomotoarele GWS servo digitale sunt toate programabile cu cele mai avanasate tehnologii ASIC (Aplicatia circuitelor integrate specifice), circuitul integrat procesand semnalele de intrare, toate la cel mai bun timp de raspuns si cea mai buna rezolutie in mai mult de 12 biti sau mai mult de 4096 trepte. Performantele sunt mult mai bune decat servomotoarele digitale ale altor brand-uri , cele care au doar microcontroler. Acelea au un timp de raspuns mai mic si rezolutie mai mica (10 biti sau 1024 trepte).

Specificatii:

– 4.8V 3.4 kilograme / cm 0.2S / 60 grade

– 6.0V 4.0 kilograme / cm 0.18S / 60 grade

– Viteza: (sec/60deg): 0,23

– Cuplu: (Kg-cm /Oz-in): 2.40 / 35

– Dimensiune (mm): 39.5x20x39.6mm

– Greutate (g /oz): 41g

Modelul a fost conceput pentru sisteme cu feed-back inchis, deoarece iesirea motorului este cuplata la un circuit de control. In pasul urmator, cel care-l programeaza poate controla perfect pozitia motorului.

Fig. 3.3.7 Servomotorul GWS S03N STD

Microventilatorul SUNON DC12V

Microventilator, utilizat in diferite aplicatii cum ar fi cele de ventilatie sau de racire. In cadrul proiectului meu acesta are rolul de functiona cat timp umiditatea sau temperatura cresc peste o anumita valoare maxima admisibila.

Avand elice si carcasa din termoplast, microventilatorul este caracterizat de urmatorul set de specificatii :

Fig. 3.3.8. Microventilatorul SUNON DC12V

Tensiune alimentare: 12V DC

Dimensiune ventilator: 40x40x10mm

Randament ventilatoare: 11.9m3/h

Nivel zgomot: 27dBA

Consum curent: 1.08W

Tensiune de lucru: 6…13.8V

Viteza de rotație: 5800 (±15%)rot./min

Masă: 17g

Curent nominal: 0.09A

Clasă izolație: E

Temperatura de lucru: -10…70°C

Clasă inflamabilitate: UL94V-0

Acționare ventilator: motor DC fără perii

Lungime cablu: 300mm

Dimensiune conductor: 26AWG

● Driver-ul de motor TB6612FNG Dual 1A

Driver-ul de motor TB6612FNG poate controla pana la doua motoare de curent continuu, la un curent constant de 1.2A (3.2A max). Cele doua semnale de intrare, IN1 si IN2 pot fi utilizate pentru a controla motorul intr-una dintre cele patru moduri de functionare : in sensul acelor de ceas si invers, scurt de frana si oprit . Cele doua iesiri (A si B) pot fi controlate separat, viteza fiecarui motor este controlata printr-un semna lde intrare PWM cu o frecventa de pana la kHz. PIN-ul STBY trebuie conectat la microcontroler pentru a iesi din modul standby. Tensiunea de alimentare (VCC) poate fi in intervalul de 2.7V-5.5V, in timp ce alimentarea maxima a motorului este de 15V. Curentul de iesire poate fi pana la 1.2A pe canal sau pana la 3.2A pentru un singur impuls.

In proiectul meu de diploma, am folosit acest driver de motor pentru a comanda microventilatorul mentionat anterior, elicele acestuia invartindu-se in sensul acelor de ceas.

Fig. 3.3.9 Pinii driver-ului de motor TB6612FNG

3.4. Raspberry PI – SBC (Single-Board-Computer)

Figura 3.4.1 Raspberry Pi 2 Modelul B+

Raspberry Pi este un SBC (Single-Board Computer) de dimensiunile unui card de credit, produs în Marea Britanie de către Raspberry Pi Foundation cu scopul de a promova învățarea noțiunilor de bază din domeniul informaticii în școli.

Raspberry Pi este bazat pe Broadcom BCM2835 SoC(system on a chip), care include un procesor ARM1176JZF-S de 700  MHz, un GPU(graphics processor unit) VideoCore IV, și a fost inițial livrat cu 256 MB de memorie RAM ,iar mai târziu a fost modernizat (modele B și B +) la 512  MB ​. Raspberry Pi are un slot de MicroSD pentru sistemul de operare si pentru stocarea de date si aplicatii. Fundația oferă Debian și Arch Linux ARM pentru de descărcare. Unelte sunt disponibile pentru Python care este principalul limbaj de programare, cu suport pentru BBC BASIC(RISC OS sau Brandy Basic pentru linux) , C , C ++ , Java ,  Perl și Ruby .

● Overclocking

Prima generație Raspberry Pi a cărei cip operează la 700 MHz nu a devenit suficient de fierbinte pentru a avea nevoie de un radiator sau răcire specială, cu excepția cazului în care chip-ul a fost overclockat. A doua generație ruleaza la 900 MHz în mod implicit, și de asemenea, nu devine suficient de fierbinte pentru a avea nevoie de un radiator sau de răcire specială. Overclocking-ul poate încălzi SoC-ul mai mult decât de obicei.

Majoritatea chip-urilor de Raspberry PI pot fi overclockate la 800 MHz iar unele trec chiar de 1000 MHz. Există rapoarte din a doua generație care pot fi overclockate in mod similar, pentru cazuri extreme, chiar la 1500 MHz (dezactivează toate caracteristicile de siguranță și trece peste limitele de tensiune). În Raspbian Linux distro opțiunile de overclocking se pot face printr-o comandă software "sudo raspi-config" fără anularea garanției. În aceste cazuri de overclocking, Raspberry Pi se oprește automat în cazul în care chip-ul ajunge la 85 ° C (185 ° F). În acest caz, se poate pune un radiator pentru a menține chip-ul să nu treacă peste 85 ° C.

Versiunile mai noi ale firmware-ului conțin 5 opțiuni de overclockare ("turbo"), acestea sunt presetate pentru a putea obține cea mai mare performanță din SoC, fără a afecta durata de viață a Rsp PI. Acest lucru se face prin monitorizarea temperaturii chip-ului, sarcina procesorului, și ajustarea dinamică a vitezei clock-ului și a tensiunii de bază. În cazul în procesorul este prea cald performanța scade, iar în cazul în care procesorul are multe de făcut, iar temperatura chip este acceptabil, performanța este crescută temporar, cu viteză de clock de până la 1 GHz , în funcție de setările individuale, precum și a setărilor turbo care sunt utilizate. Cele cinci setări sunt:

none; 700 MHz ARM, 250 MHz core, 400 MHz SDRAM, 0 overvolt,

modest; 800 MHz ARM, 250 MHz core, 400 MHz SDRAM, 0 overvolt,

medium; 900 MHz ARM, 250 MHz core, 450 MHz SDRAM, 2 overvolt,

high; 950 MHz ARM, 250 MHz core, 450 MHz SDRAM, 6 overvolt,

turbo; 1000 MHz ARM, 500 MHz core, 600 MHz SDRAM, 6 overvolt.

Pentru starea turbo, clock-ul SDRAM a fost inițial de 500 MHz, dar mai târziu a fost schimbat la 600 MHz pentru că la 500 MHz provoca anumite problem la cardul SD. Din cauza aceluiași lucru la starea high viteza clock core-ului a fost scăzută de la 450 MHz la 250 Mhz, iar la starea medium de la 333 Mhz la 250 MHz.

●Ram

Pentru modelul B cu 512 MB ​​RAM initial a fost un nou standard de memorie împărțit pe fișiere (arm256_start.elf, arm384_start.elf, arm496_start.elf) pentru 256 MB, 384 de MB și 496 MB RAM CPU (și 256 MB, 128 MB și 16 MB memorie video). Dar peste o săptămână, RPF a lansat o nouă versiune a start.elf care putea citi o noile intrari în config.txt (gpu_mem = xx) și putea atribui dinamic o cantitate de memorie RAM (16-256 MB pe pași de 8 MB) la GPU, astfel metoda mai veche a devenit inutilă, iar un singur start.elf funcționa pe Rsp Pi de 256 și 512 MB. A doua generație are 1 GB de RAM.

● Rețea

Portul de Ethernet este asigurată de un adaptor integrat USB Ethernet.

In cadrul proiectului meu am atasat un WI-PI pe post de antena pentru conexiune wireless.

●Perifericele care sunt compatibile si pot fi conectate la un Raspberry PI sunt mouse-ul și tastatura care au interfață USB, sistem audio și nu in ultimul rând monitorul sau televizorul care este conectat prin interfața HDMI.

● Video

Controlerul video este capabil să afișeze rezoluții standard pentru televizoarele moderne, cum ar fi HD și Full HD, precum și rezoluții mai mari sau mai mici pentru monitoare standard CRT TV; Acesta este capabil de afișarea următoarele rezolutii:  640×350 EGA; 640×480 VGA; 800×600 SVGA;1024×768 XGA;1280×720 720p HDTV;1280×768 WXGA variant; 1280×800 WXGA variant;1280×1024 SXGA;1366×768 WXGA variant; 1400×1050 SXGA+; 1600×1200 UXGA; 1680×1050 WXGA+; 1920×1080 1080p HDTV; 1920×1200 WUXGA. Se pot genera si semnale video de 576i și 480i pentru PAL-BGHID , PAL-M , PAL-N , NTSC și NTSC-J .

● Ceas in timp real

Raspberry Pi nu vine cu un ceas de timp real , ceea ce înseamnă că nu poate ține cont de ora din zi atâta timp cat acesta nu este alimentat. Ca alternative , există un program care rulează pe Rsp PI , iar acesta poate lua timpul de la un network time server sau pot fi introduse de utilizator la pornire.

Poate fi adăugat un ceas de timp real (de exemplu DS1307) cu baterie de rezervă .

● Conectori

Figura 3.4.1: Locația conectorilor și a pricipalelor

circuite integrate ale Raspberry PI Model B+

Fig. 3.4.2. Pinii modelului Raspberry PI B+

● Accesorii

Camera – La 14 mai 2013, fundația și distribuitorii RS Components & Premier Farnell / Element 14 au lansat camera foto pentru Raspberry Pi cu un update de firmware. Camera este livrată cu un cablu flexibil plat care se introduce in unul dintre porturile HDMI sau Ethernet. Pe Raspbian, pentru a recunoaste camera este nevoie pentru ultima versiune la OS iar apoi se rulează Raspi-config si apar setările pentru cameră. Costul unei astfel de camera este de 20€ în Europa (09 septembrie 2013). Poate afisa video-uri de 1080p , 720p , 640x480p. Dimensiunile sunt de 25 mm x 20 mm x 9 mm.

Gertboard – Este un dispozitiv conceput pentru scopuri didactice care extinde pini GPIO la Raspberry Pi și permite pentru interfață controlul de LED-uri, switch-uri, semnale analogice, senzori și alte dispozitive. De asemenea, include un controler Arduino compatibil să interacționeze cu RSP Pi. Camera infraroșu – În octombrie 2013, fundația a anunțat că vor începe producerea unui camere foto fără un filtru infraroșu, numit Pi Noir. HAT (Hardware Attached on Top) placi de extensie – Împreună cu modelul B +, care a fost inspirat de un scut Arduino, iar interfața pentru plăci HAT a fost concepută de Fundația Raspberry PI. Fiecare placă HAT are un EEPROM mic (de obicei un CAT24C32WI-GT3) care conține detaliile relevante despre placă, astfel încât sistemul de operare al Raspberry Pi este informat cu privire la HAT.

● Sistemul de operare

În primul rând Raspberry Pi folosește kernel Linux ca și sistem de operare. Cipul ARM11 este “inima SBC-uluisi si se bazează pe versiunea 6 ARM . Noile versiuni de Linux inclusiv Ubuntu nu vor putea rula pe ARM11. Încă nu este posibil pentru a rula Windows pe un Raspberry Pi original, deși noul Raspberry Pi 2 va fi capabil să ruleze Windows 10 in curând. Până în present Raspberry Pi 2 , suportă numai Ubuntu Snappy Core , Raspbian , OpenELEC și RISC OS

Sistemul de operare pe care l-am ales sa-l instalez este Raspbian, versiunea acestuia fiind lansata pe 05/05/2015 cu versiunea kernel 3.18.

Pentru a asigura functionarea optima a sistemului de operare a trebuit sa urmez urmatorii pasi:

sa inserez cardul SD intr-un cititor de carduri SD

sa descarc si instalez soft-ul Win32DiskImager pe computerul personal

ruland aplicatia sub drepturi de administrator, sa selectez imaginea fisierului al sistemului de operare si sa folosesc comanda Write pentru a-l scrie pe cardul SD

sa atasez dispozitivului Raspberry cardul tocmai scris cu sistemul de operare dorit

Pentru functionarea comunicatiei GPIO a placii Raspberry cu microcrocontrolerul modulului dorit si evitarea defectarii uneia dintre cele doua dispozitive este necesara realizarea unui divizor de tensiune. Acest lucru este necesar deoarece totii pini GPIO ai placii Raspberry opereaza la 3.3V iar cei ai microcontrolerului la 5V. Acest lucru se realizeaza prin adaugarea a doua rezistente, una de 3,3kΩ si una de 1kΩ in felul urmator.

Cap 4. PROIECTAREA SOFTWARE-ULUI

Pentru a programa microcontrolerele din seria AVR de pe fiecare modul al locuintei am folosit dispozitivul Arduino Uno pe post de programator ISP ( In Circuit Programming). Alimentand dispozitivul prin USB la 5V am selectat si incarcat din libraria programului sketch-ul ArduinoISP pe dispozitiv. Pe urma a fost necesara scrierea bootloader-ului pe microcontroler.

Fig. 4.a Sketch-ul ArduinoISP

Am ales aceasta optiune pentru a evita consturile suplimentare prin achizitionarea unui dispozitiv special, destinat in special programarii microcontrolerelor (ex. Programatorul Arduino ISP ) . Pasul cel mai important il reprezinta conectarea pinilor programatorului, in cazul acesta Arduino Uno, la micrcontrolerul dorit ce urmeaza a fi programat. Am realizat conexiunele in felul urmator:

-Pinul 10 al programatorului la pinul Reset (RST) al microcontrolerului

-Pinii 11,12,13 la pinii 11,12,13 ai microcontrolerului

-Alimentarea (VCC 5 V) din programator la VCC-ul microcontrolerului

-GND la GND

Circuitul care urmeaza a fi programat se poate alimenta si cu o sursa externa, in afara de cea venind de la programatorul Arduino Uno. In cadrul proiectului meu, prin alimentarea modulului la o baterie de 9 V si prin prezenta regulatorului de tensiune, care va obtine un curent de 5 V la iesire ofera optiunea utilizatorului de a alege de unde se va face alimentarea circuitului, ambele avand aceasi tensiune. Pentru a testa codul care urmeaza a fi incarcat pe modulul propriu-zis al camerelor, pe langa cele 3 module am realizat un modul de teste.

Fig. 4.b Conectarea pinilor programatorului la modulul de teste

4.1. Prezentarea mediului de programare

Placile de dezvoltare ARDUINO pot fi folosite pentru a dezvolta obiecte de sine statatoare interactive sau pot fi conectate la un calculator pentru a prelua sau pentru a trimite date si apoi sa actioneze pe baza acelor date (exemplu: poti trimite datele obtinute de un senzor pe internet). Pentru programare se va utiliza ARDUINO IDE (Integrated Development Environment), care este un soft oferit gratuit de ARDUINO pentru a permite programarea microcontrolerului in limba pe care ARDUINO o “intelege”.

Limbajul de programare ARDUINO se bazeaza pe “Wiring”, o platforma de calcul fizic similara, care se bazeaza pe mediul de programare de procesare multimedia. Pe scurt, limbajul pe care ARDUINO il foloseste este C.

ARDUINO IDE permite scrierea programului pe calculator, care este format dintr-un set de instructiuni pas cu pas pe care le incarci apoi in ARDUINO. Dupa incarcarea programului propriu-zis pe placa de dezvoltare, ARDUINO va efectua instructiunile date si va interactiona cu mediul. ARDUINO numeste aceste programe “Sketches” (schite). Un mediu de dezvoltare (en: Integrated Development Environment) este un set de programe care ajută programatorul în scrierea programelor. Un mediu de dezvoltare combină toți pașii necesari creării unui program (editarea codului sursă, compilarea, depanarea, testarea, generarea de documentație) într-un singur soft care, de regulă, oferă o interfață grafică prietenoasă.

Principalele componente ale unui mediu de dezvoltare sunt editorul de cod sursă și debugger-ul. Pentru a incepe se deschide fisierul arduino.exe din directorul:\arduino\arduino.exe

Exista mai multe variante de placi de dezvoltare ARDUINO, cum ar fi: Mega, Diecimila, Duemilanove, Mini, Nano si chiar Bluetooth ARDUINO, cele mai noi produse fiind ARDUINO UNO si ARDUINO MEGA 2560.

Codul creat se afla in prima etapa în editorul IDE-ului dar nu și în controler. Pasul următor va necesita compilarea codului și scrierea lui în Arduino.

Compilarea este procesul prin care mediul de dezvoltare transformă codul C într-un cod pe care Arduino îl poate executa.

Scrierea codului în controler se face prin funcția de upload și presupune urcarea codului compilat din calculator în flash-ul microcontrolerului.

Pentru a realiza acești doi pași trebuie precizat IDE-ului ce port serial a fost utilizat, din meniul Tools>Serial Port (ex: COM3) si care este modelul placii conectate din meniul Tools>Boards (ex: Arduino Uno). Pasul final consta in incarcarea programului pe placa: File>Upload.

In cazul in care s-a folosit dispozitivul pe post de programator se utilizeaza comanda Upload as Programmer. Daca incarcarea a reusit si nu s-a intampinat nicio eroare inseamna ca programarea microcontrolerului a avut succes.

/*

Blink

Aprinde un LED pentru o secunda ,apoi se stinge o secunda, repetitiv.

Codul este disponibil in domeniile publice

*/

//Pin-ul 13 are un LED conectat pe majoritatea placilor Arduino

//se initializaeaza variabila:

int led = 13;

void setup() {

pinMode(led, OUTPUT);

}

void loop() {

digitalWrite(led, HIGH); // aprinde LED-ul (HIGH)

delay(1000); // asteapta o secunda

digitalWrite(led, LOW); // stinge LED-ul (Low)

delay(1000); // asteapta o secunda

}

Fig. 4.1.1 Exemplu de cod Blink din Arduino

Funcția void setup este o funcție apelată automat la pornirea programului și este folosită pentru definirea de variabile, încărcarea bibliotecilor etc.

Funcția pinMode definește pinul 13 ca fiind un pin digital de ieșire. Pinul 13 are la majoritatea plăcilor Arduino conectat un led.

Funcția loop este funcția principală ce va fi rulată de controler la infinit. Aici se pune codul C principal.

Funcția digitalWrite va scrie pe portul 13 valoarea High, ceea ce va determina controlerul să aplice acelui pin tensiunea de 5 volți și în consecință aprinderea ledului integrat.

Funcția delay, forțează controlerul să facă o pauză de 1000 milisecunde, adică de o secundă, timp suficient pentru a observa ledul aprins. În acest caz controlerul va scoate pe pinul 13 valoarea de 0 volți, stingând ledul. După o nouă pauza de o secundă, codul programului nostru se va termina, iar controlerul va apela din nou funcția loop.

4.2. Setul de instrucțiuni

In continuare voi prezenta setul de instructiuni incarcat pe microcontrolerele modulelor.

Dupa ce am declarat variabilele pentru intrarea analogica a senzorului de fum si al LED-urilor

●Setul de instructiuni specific modulului bucatariei:

int analog_in = 1

int led_verde = 5;

int led_rosu = 6;

int valoare_analog_fum = 0;

int fum = 0;

In partea de inceput a programului, cea a initializarii variabilelor, am setat ca pinul A1 sa fie cel care primeste valori de la senzorul de fum iar pinii A5 si A6 pentru cele doua LED-uri, verde respectiv rosu. Variabila „valoare_analog_fum” este variabila in care se va citi valoarea analogica neprocesata de la senzorul de fum .

valoare_analog_fum = analogRead(analog_in);

fum=map(valoare_analog_fum, 0, 1023, 0, 100)

float temperatura = readTempInCelsius(5,0);

In partea de loop a programului variabila „valoare_analog_fum” citeste valoarea bruta/analogica de la senzorul de fum iar variabila „fum” va converii valoarea citita de la senzorul de fum in procente. Apoi se apeleza functia care citeste valoarea temperaturii si o transforma in grade Celsius si se memeoreaza ceea ce se returneaza in variabila „temperatura” declarata local in functia loop.

if(temperatura>40 || fum>70)

{

digitalWrite(led_verde,LOW);

digitalWrite(led_rosu,HIGH);

Serial.flush();

Serial.println("Atentie INCENDIU !!! ");

}

else

{

digitalWrite(led_verde,HIGH);

digitalWrite(led_rosu,LOW);

}

delay(1000) ;

}

Conditia daca temperatura sau fumul depasesc valorile 40 de grade respectiv 70% concenctratie de fum. In cazul in care conditia va fi validata, prezenta unui percol de incendiu se va semnala prin aprinderea LED-ului rosu. Cand parametrii vor reveni la conditii normale, LED-ul rosu se va stinge si se va reaprinde cel verde.

●Setul de instructiuni specific modulului centralei termice:

int analog_in = 1;

int led_verde = 5

int led_rosu = 6;

int valoare_analog_gaz = 0;
int gaz = 0;

Servo servo_motor;

int pos;

bool flag_de_control=false;

In partea de initializare , am setat ca pinul A1 sa fie cel care primeste valori de la senzorul de gaz iar pinii A5 si A6 pentru cele doua LED-uri, verde respectiv rosu. Variabila „valoare_analog_gaz” este variabila in care se va citi valoarea analogica neprocesata de la senzorul de gaz. Am initializat variabilele „servo_motor” si „pos” pentru a deplasa servomotorul la un anumit unghi de grade. In final flag-ul de control setat initial „false”.

pinMode(led_verde, OUTPUT);

pinMode(led_rosu, OUTPUT);

Serial.begin(9600);

servo_motor.attach(9);

In partea de setup am setat LED-urile ca iesiri si am pornit comunicatia seriala. De asemenea am atasat variabilei „servo_motor” pinul D9 de pe microcontroler, fiind conectat la acesta si actionandu-l prin semnal PWM.

valoare_analog_gaz = analogRead(analog_in);

gaz=map(valoare_analog_gaz, 0, 1023, 0, 100);

n partea de loop a programului variabila „valoare_analog_gaz” citeste valoarea bruta/analogica de la senzorul de gaz iar variabila „gaz” va converii valoarea citita de la senzorul de gaz in procente.

if(gaz>70)

{

digitalWrite(led_verde,LOW);

digitalWrite(led_rosu,HIGH);

if(flag_de_control==false)

{flag_de_control=true;Open();}

Serial.flush();

Serial.println("Atentie GAZ in incinta !!! ");

}

else

{

digitalWrite(led_verde,HIGH);

digitalWrite(led_rosu,LOW);

if(flag_de_control==true)

{flag_de_control=false;Close();}

}

delay(1000);

Aceasta secventa de instructiuni va seta flag-ul de control ca „true” si va actiona servomotorul in cazul in care concentratia de gaz trece de 70%. In aceste conditii, pe seriala se va transmite mesajul „Atentie GAZ in incinta!!!” si se va aprinde LED-ul rosu pentru evidentierea evenimentului care a avut loc in locuinta. Dupa ce concentratia de gaz va scadea sub 70% servomotrul se reintoarce in pozitia initiala iar flag-ul va redeveni din nou „false” iar LED-ul verde se va aprinde evidentiand lipsa oricarui pericol de incendiu.

void Open ()

{

for(pos = 20; pos < 130; pos += 1)

{

servo_motor.write(pos);

delay(3);

}

Serial.println("Opened");

}

void Close ()

{

for(pos = 130; pos > 20; pos -= 1)

{

servo_motor.write(pos);

delay(3);

}

Serial.println("Closed"); }

Codul de mai sus reprezinta functiile servomotorului pentru inchiderea-deschiderea electrovalvei unei surse de gaz.

●Setul de instructiuni specific modulului dormitorului:

int analog_in = 1;

int valoare_analog_umiditate = 0; int umiditate = 0;

int led_albastru =6 int pin_senzor_lumina=2

int analog_lumina=0; int intensitate_led=0

Am initializat variabila analog_in si am setat-o pe pinul A1 ca fiind cel pentru iesirea senzorului de umiditate. In continuare, variabila in care va fi citita valoarea analogica neprocesata a senzorului de umiditate si variabila „umiditate” in care se va scrie in procente umiditatea din camera. Variabila „pin_senzor_lumina” reprezinta pinul pentru fotorezistor (A2). In continuare, variabila „analog_lumina” va memora valoarea bruta de la fotorezistor. Apoi se va memora va stoca valoarea mapata de la fororezistor necesare ulterior semnalului de PWM in variabila intensitate_led.

{ pinMode(led_albastru, OUTPUT);

Serial.begin(9600);

pinMode(STBY, OUTPUT);

pinMode(PWMA, OUTPUT);

pinMode(AIN1, OUTPUT);

pinMode(AIN2, OUTPUT);

}

In aceasta secventa de cod se seteaza pinii de iesire al LED-ului si al servomotorului si se deschide comunicatia seriala la 9600 biti pe secunda.

void porneste_ventilator(int motor, int speed, int direction)

{

digitalWrite(STBY, HIGH); //disable standby

boolean inPin1 = LOW;

boolean inPin2 = HIGH;

if(direction == 1){

inPin1 = HIGH;

inPin2 = LOW;

}

if(motor == 1){

digitalWrite(AIN1, inPin1);

digitalWrite(AIN2, inPin2);

analogWrite(PWMA, speed);

}

}

void stop_ventilator()

{

digitalWrite(STBY, LOW);

}

Functia care face ca microventialtorul sa intre in starea de functionare si este apelata atunci cand procentul de umiditate si gradele de emperatura din locuinta trec limita maxima acceptata (23 de grade Celsius respectiv 70% umiditate).

float readTempInCelsius(int count, int pin)

{

float temperaturaMediata = 0;

float sumaTemperatura;

for (int i =0; i < count; i++) {

int reading = analogRead(pin);

float voltage = reading * 5.0;

voltage /= 1024.0;

float temperatureCelsius = (voltage – 0.5) * 100 ;

sumaTemperatura = sumaTemperatura + temperatureCelsius;

}

return sumaTemperatura / (float)count;

}

Codul de mai sus reprezinta scalarea temperaturii atunci cand alimentarea se face cu 5V.

4.3. Server utilizand libraria Tornado din limbajul de programare Python

Pentru a opera mai usor pe dispozitivul RaspberryPI si a obtine mai rapid fisierele necesare ,avand la dispozitie un alt calculator si un monitor, am utilizat programul open-source PuTTY, cu ajutorul caruia am accesat Raspberry-ul prin SSH(Secure Shell). Calulatorul si dispozitivul Raspberry sunt conectate la aceeasi retea .Determinand IP-ul prin comanda „hostname –I” in terminalul dispozitivului, IP-ul rezultat a fost introdus in programul PuTTY pentru a-l putea accesa de pe calculator.

Fig. 4.3.1 Configurarea conexiunii in programul PuTTY

Conexiunea mi-a dat acces la terminalul emulat si creat de PuTTY, pentru dispozitivul RaspberryPI. Avand aceasta posibilitate, am dorit de asemenea sa obtin interfata grafica a dispozitivului, fapt realizat prin instalarea software-ului gratuit TightVNC Java Viewer pe calculatorul pe care am operat. Placa Raspberry va avea de asemenea nevoie de acest soft pe care l-am instalat cu comanda

sudo apt-get install tightvncserver

Executand programul, s-a deschis automat sesiunea nr.1 pe placa Raspberry pe care o voi accesa cu programul TightVNC, inserand in ferestra programului, IP-ul placii si portul(5901). Cu toate aceste setari am reusit sa obtin interfata grafica a placii Raspberry si sa operez in continuare mult mai usor pe ambele dispozitive.

Fig. 4.3.2. Obtinerea interfetei grafice a placii Raspberry prin retea la un PC

In continuare pentru a putea utiliza comunicatia I2C a placii Raspberry cu modulul dorit al locuintei, am accesat fisierul de configurare al comunicatiei I2C prin comanda :”sudo nano /etc/modprobe.d/raspi-blacklist.conf” si „sudo nano /etc/modules” facand modificarile necesare. In final, se poate instala I2C-Tools inserand o serie de comenzi in linia de comanda a placii Raspberry:

sudo apt-get install i2c-tools

sudo apt-get update

sudo adduser pi i2c

sudo shutdown –r now

sudo i2cdetect –y 0

sudo i2cdetect –y 1

sudo apt-get install python-smbus

Secventa de comenzi efectuaza update-uri necesare software-ului si adauga utilizator nou in grupul I2C dupa care se va reseta dispozitivul pentru ca modificarile facuta sa aiba loc. De asemenea se va instala modulul pentru comunicatia seriala I2C cu Python.

Tornado este un web framework si o librarie asincrona de retea, dezvoltat initial de FriendFeed Tornado se poate utiliza la un numar mare de conexiuni si este ideal pentru aplicatii care necesita o conexiune de lunga durata pentru fiecare user.

Web-socketul Tornado cu managerii pachetelor acestora si un alt un pachet necesar comunicatiei seriale cu Python, contribuind la realizarea serverului, vor fi instalate cu comenzile:

Sudo apt-get update

Sudo apt-get upgrade

Sudo apt-get install python-pip python2.7-dev

Sudo easy_install –U distrubute

Sudo pip install tornado

Sudo pip install Rpi.GPIO

Sudo apt-get install python-serial python3-serial

Avand activata comunicatia I2C pe placa Raspberry si toate pachetele necesare comunicatiei seriale GPIO, am testat functionabilitatea modificarilor efectuate folosind un exemplu de server oferit de Tornado.

import tornado.ioloop

import tornado.web

class MainHandler(tornado.web.RequestHandler):

def get(self):

self.write("Acesta este serverul locuintei")

application = tornado.web.Application([

(r"/", MainHandler),

])

if __name__ == "__main__":

application.listen(8080)

tornado.ioloop.IOLoop.instance().start()

Afirmand functionarea setarilor si a seriilor de comenzi prin rularea acestui cod, se poate trece la urmatorul pas, acela de a obtine datele prin comunicatia seriala GPIO de pe microcontrolerul modulului dorit al locuintei, prin creearea unui soft in limbajul de programare Python.

Cap 5. CONCLUZII

5.1. Conculuzii generale

Sistemele de monitorizare și control al unei locuințe înglobează nevoia oamenilor de a avea control, cu o mai mare usurință și cu o configurabilitate ridicată, asupra spațiului în care își desfașoară activitățile zilnice. Aceste sisteme vor deveni din ce în ce mai des utilizate datorită eficienței lor și dorinței oamenilor de a avea o viață mai modernă și confortabilă. Odata cu dezvoltarea tehnologiei, eficiența acestor sisteme va creste cu fiecare generație, iar costul de achiziție va deveni din ce în ce mai accesibil.

Principalul motiv pentru care atenția este îndreptata spre un sistem de monitorizare și control este că energia este gestionată mult mai util evitând pierderile mari de gaze și electricitate economisind energie. Pe lângă faptul că instalarea acestor sisteme nu necesită modificarea instalatiilor existente, acestea oferă un grad ridicat de siguranță și în același timp o atmosfera placuta în interiorul locuinței.

Sistemele de monitorizare și control pot fi implementate cu un buget accesibil având cunoștiințe în domeniul domoticii. Având aceste doua resurse, sistemul se poate instala și configura după dorința utilizatorului. Investiția în aceste sisteme este fiabilă deoarece prezintă o chestiune de viitor care deja ia amploare în anumite țări de pe glob. Confortul si economicitatea lor este mult superioara fata de locuintele actuale,conventionale.

Se consideră că scopul acestui proiect a fost atins, realizând un sistem modular fragmentat independent de monitorizare și control, care se poate implementa într-o locuință. Fiind un sistem modular, instalațiile defecte nu influențează restul echipamentelor. În felul acesta nu este necesară reachiziționarea echipamentelor pentru întreg sistemul ci doar echipamentele pentru modulul defect al locuinței.

Sistemul de monitorizare și control propus poate urmări noi forme de cercetare din domeniu.

5.2 Direcții de dezvoltare

Sistemul de monitorizare și control poate fi îmbunătățit prin:-

– Adăugarea dispozitivelor la modulele sistemului sau adăugarea noilor module pentru alte incăperi sau exteriorul locuinței

– Dezvoltarea unei aplicații în Python pentru achizitia de date în timp real a tuturor modulelor din locuință pe RaspberryPI

– Montarea panourilor fotovoltaice pentru conservarea energiei

– Crearea unui sistem de recunoaștere facială sau vocală

Toate aceste posibilități de îmbunătățire necesită costuri suplimentare, însă urmăresc modernizarea și optimizarea sistemului obținând performanțe mai mari decât cele obținute în prezent.

În viitor, aceste sisteme vor fi treptat implementate pe tot globul și se așteaptă utilizarea resurselor regenerabile al acestora pentru a evita poluarea și costurile.

BIBLIOGRAFIE

[1] James Gerthart "Home Automation & Wiring", Paperback, 1999.

[2] Richard Harper "Inside the Smart Home",Springer Science & Business Media, 2003.

[3] D. Greaves. "Control Software for Home Automation, Design Aspects and Position Paper”. International Conference on Distributed Computing Systems Workshops (ICDCSW '02), 2002

[4] P.Rigole, Y. Berbers, T. Holvoet. “A UPnP software gateway towards EIB home automation”, May 2003, IASTED International Conference on Computer Science and Technology – CST 2003 (Cancun, Mexico)

[5] Robofun, „Raspberry PI”,2014

[6] Othmar Kyas, „How to smart home ”,2013

[7] Hyde Richard, „Bioclimatic Housing: Innovative Designs for Warm Climates”,Routhledge,2012.

[8] Tesla Nikola, „U.S. Patent 613809: Method of and apparatus for controlling mechanism of moving vessels and vehicles”, United States Patent and Trademark Office, 1898

[9] Berger, Lars T., Schwager, Andreas; Schneider, Daniel M. „Smart Grid Applications, Communications, and Security”,CRC Press, 2014.

[10]***"Raspberry Pi and Arduino Connected Using I2C”,2015.[Online]. Available: http://blog.oscarliang.net/raspberry-pi-arduino-connected-i2c/

[11]***“Arduino”, 2014. [Online]. Available: http://arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardUno

[12]***”Home seer”,2015.[Online]. Available:http://home-automation-systems-review.toptenreviews.com/homeseer-review.html

[13]*** ”The integration of technology and services in the home enviroment”,2015.[Online]. Available http://www.smart-homes.nl/Domotica.aspx?lang=en-US

[14]*** " Home Automation Made Easy",2014.[Online]. Available: http://ptgmedia.pearsoncmg.com/images/9780789751249/samplepages/0789751240.pdf

[15]*** "Raspbery Pi",2015. [Online]. Available: http://www.adafruit.com/category/105

[16]***“Domotics”,2015.[Online].Available http://en.wikipedia.org/wiki/Domotics

[17]***”Raspberry Pi and Arduino Connected Over Serial GPIO”.2015.[Online].Available: http://blog.oscarliang.net/raspberry-pi-and-arduino-connected-serial-gpio/

[18]***”Raspberry Pi + Arduino + Tornado”,2015.[Online].Available http://niltoid.com/blog/raspberry-pi-arduino-tornado/

[19]***”ATmega328”,2015.[Online].Available:http://www.atmel.com/devices/atmega328.aspx

[20]***https://www.sparkfun.com/datasheets/Robotics/TB6612FNG.pdf