Sistem cu Reglare Automata a Intensitatii Luminoase Intr O Incapere

Politehnica

Sistem cu Reglare Automata a Intensitatii Luminoase Intr O Incapere

Byadmin ianuarie 1, 2024

Sistem cu reglare automată a intensității luminoase într-o încăpere

Proiect de diplomă

CUPRINS

INTRODUCERE

CAPITOLUL I

NOȚIUNI PRIVIND AUTOMATIZAREA PROCESELOR TEHNOLOGICE

1.1. Scurt istoric al evoluției automaticii

1.2. Etapele si avantajele automatizării

1.3. Efectele automatizării proceselor tehnologice

CAPITOLUL II

TEORIA ȘI ELEMENTELE SISTEMELOR DE REGLARE AUTOMATĂ

2.1. Definirea si caracterizarea sistemelor

2.2. Schema bloc tipică a Sistemelor de Reglare Automată

2.3. Clasificarea SRA

2.4. Proiectarea sistemelor de reglare automată

CAPITOULUL III

SISTEME DE REGLARE AUTOMATĂ SPECIFICE AUTOMATIZARII ILUMINATULUI ÎN ÎNCĂPERI

3.1. Schema bloc a circuitului

3.1.1. Descrierea funcționării schemei bloc

3.2. Componentele sistemului SRA

3.2.1. Prezentarea Microcontroller-ului

3.2.2 Clasificarea si caracterizarea senzorilor

3.2.3. Funcționarea senzorilor

CAPITOLUL IV

REALIZAREA SISTEMULUI CU REGLARE AUTOMATA A INTENSITAȚII LUMINOASE 41

4.1. Prezentarea programelor utilizate

4.2. Descrierea realizării practice

4.2.1. Procesul de tehnologizare

4.2.2. Schema electrica a sistemului

4.2.3. Schema cablajului imprimat

CONCLUZII

Bibliografie

Anexe

Listă de acronime

ADC – Analog-to-Digital Converter.

ALU – Arithmetic Logic Unit.

AVR – Arhitectură RISC, pe 8 biți, Harvard, modificată.

CISC – Complex Instruction Set Computer

CPU/UCP – Central Processing Unit.

CONV I/P – Convertorul electro/pneumatic

DC(CC) – Direct Current

DRAM -Dynamic Random Access

EEPROM – Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory.

I/O – Input/Output.

LDR – Light Dependent Resistors

PC – Personal Computer

PCB – Printed Circuit Board

PWM – Pulse Width Modulation

PIR – Passive infra red

RISC – Reduced Instruction Set Computing.

SRAM – Static Random Access Memory.

SRA – Sistem cu reglare automată

INTRODUCERE

Lumina naturală este importantă deoarece este un factor abiotic. Acest factor este esențial în viețile noastre fiindcă, în funcție de prezență, absență, durată, intensitatea și lungimea de undă a sa, populațiile sau chiar indivizii, în urma adaptării sau acomodării își schimbă aspectul, comportamentul sau alte însușiri.

Cu dorința de a realiza ceva practic, care să evidențieze posibilitatea economisirii energiei electrice și pentru dezvoltarea economică a societații am realizat acest sistem cu reglare automată a intensității luminoase. Scopul acestui sistem este de a crea un ambient de iluminare într-o încăpere a unei clădiri, cu efort minim din partea persoanelor și cu reducerea consumului de energie. Totodată acest sistem ne recomandă intensitatea luminii pe care trebuie să o folosim în funcție de lumina prezentă pe timp de zi.

Prima parte a lucrării, mai exact primele două capitole, vizeavă noțiuni generale despre procesele tehnologice, evoluția automaticii și generalități despre sistemele de reglare automată.

În următorul capitol am pus accent pe realizarea propriu-zisă a sistemului de iluminat. Am prezentat componentele circuitului și anume, microcontrolerul numit si "creierul" sistemului, și am descris funcționalitatea senzorilor. În ultima parte a lucrării am tratat procesul de tehnologizare și am efectuat experimente asupra sistemului de iluminat.

Sistemul de iluminat prezentat în această lucrarea, are rolul de a menține lumina aprinsă într-o încăpere cât timp este detectată prezența, datorită senzorului de mișcare, iar controlul sistemului se face pe baza datelor primite de la senzorul de lumină, ce măsoară nivelul de intensitate luminoasă din cameră.

Sistemul de reglare este cel care simplifică și automatizează administrarea sistemului de iluminat pentru a asigura o utilizare eficientă a energiei consumate, reducând costurile energiei și întreținerii, oferind totodată flexibilitatea sistemului de iluminat.

CAPITOLUL I

NOȚIUNI PRIVIND AUTOMATIZAREA PROCESELOR TEHNOLOGICE

1.1. Scurt istoric al evoluției automaticii

Automatica este o ramură a științei și tehnicii care cuprinde totalitatea metodelor și a mijloacelor tehnice prin care se stabilesc legături corespunzătoare între instalațiile tehnologice (cele care realizează procesul de producție) și dispozitive anume introduse (cele care automatizează instalația sau procesul respectiv), astfel încât conducerea proceselor de productie să se desfășoare fără intervenția directă a omului. Prin această conducere a proceselor, se înțelege comanda și reglarea automată a acestora. [2]

Implementarea practică a acestor principii, metode și mijloace de conducere a proceselor se numește automatizare. Ansamblul de obiecte materiale care asigură controlul desfășurării proceselor tehnice sau a altor categorii de procese fără intervenția omului se numește echipament de automatizare.

Figura 1.1. Procesul de automatizat și sistemul de conducere a proceselor [6]

Procesele de producție și instalații tehnologice au înregistrat o transformare continuă datorită dezvoltării științei si tehnicii, acestea reducând treptat munca fizică a omului, concomitent cu creșterea ponderii muncii intelectuale pentru dirijarea sau conducerea mașinilor si dispozitivelor.

Omul, care încă din cele mai vechi timpuri se baza numai pe forța sa fizică si mînuia direct uneltele de producție, a descoperit și a folosit sursele de energie pe care i le punea natura la dispoziție, reducând astfel efortul său fizic folosit in procesul de producție. Totodata omul a creat dispozitive, mașini și instalații capabile să transforme anumite forme de energie in forme direct utilizabile.

În țara noastră, ținându-se seama de avantajele pe care le oferă automatizarea, au fost create condiții deosebit de favorabile introducerii mecanizării și automatizării în diversele ramuri ale economiei naționale ca o condiție de bază pentru creșterea producției și productivității muncii, factor determinant în înfăptuirea politicii partidului și statului de creștere a nivelului de trai material și spiritual al tuturor oamenilor muncii.

Concomitent cu continua industrializare socialistă a României, introducerea mijloacelor de automatizare și a instalațiilor de reglare automată au cunoscut un tirm înalt și mereu ascendent. S-a dezvoltat, astfel, o puternică industrie de elemente de automatizare. În perioada dinaintea anului 1970 au fost înființate și dezvoltate o serie de întreprinderi profilate pe ramurile principale din domeniul automatizărilor: Întreprinderea pentru Elemente de Automatizare (IEA-București), Întreprinderea Automatica-București, Electromagnetica și Electrotehnica din București. [2]

Figura 1.2. Dezvoltarea Industriei [7]

Paralel cu dezvoltarea industriei elementelor de automatizare, a fost asigurată pregătirea cadrelor de specialitate necesare, prin licee de profil și prin învățămîntul superior. S-a realizat, totodată, concentrarea potențialului de concepție, cercetare și proiectare în domeniul sistemelor, echipamentelor și elementelor de automatizare în cadrul institutelor de proiectări și cercetări, precum și în cadrul unor colective de specialitate din învățământ și unele sectoare productive. A luat ființă pe platforma Institutului politehnic din București o modernă întreprindere pentru aparate și utilaje destinate cercetării științifice – IAUC București.

1.2. Etapele si avantajele automatizării

În acest subcapitol voi prezenta etapele automatizării

1) Etapa intrumentalizării care presupune efectuarea proceselor de producție în întregime manual.

Caracteristicile generale ale acestei etape sunt cunoștințele dezvoltate, de regulă, în afara sferei producției de bunuri materiale și legătura dintre știință și producție tehnică.

2) Etapa mecanizării care presupune utilizarea energiei mecanice obținută de la diverse tipuri de motoare sau mașini electrice, hidraulice, pneumatice. Mecanizarea poate fi aplicată numai la o parte din instalații (mecanizare parțială) sau la toate instalațiile care realizează un anumit proces tehnologic (mecanizare totală sau complexă). În producția mecanizată, omul conduce instalația tehnologică informându-se asupra mărimilor din procesul tehnologic și comandând operațiile respective.

3) Etapa cibernetizării în care funcțiunile operatorului uman sunt preluate parțial sau total, de către dispozitivul de automatizare sau automatul respectiv. Automatele îndeplinesc, pe baza unei comenzi-program inițiale, toate fazele active si inactive din ciclurile de funcționare, realizând și comanda acestor mișcări. În cadrul cibernetizării, calculatoarele electronice si automatele programabile introduse la instalațiile tehnologice, efectuează operații de calcul și logice pe baza unui volum de informații de la instalațiile conduse și comandă funcționarea acestora realizând performanțe tehnice prestabilite.

În această etapă are loc o continuă evoluție, știința devenind o forță primordială pentru dezvoltarea producției materiale.

Principalele avantaje ale introducerii automatizării sunt următoarele:

a) Avantajele de ordin economic care presupun mărirea productivității, reducerea consumului de materie primă și materii auxiliare, reducerea numărului instalațiilor și utilajelor necesare în producție, reducerea cheltuielilor de producție și a costului produselor, economisirea combustibililor și a energiei.

b)Avantajele de ordin social care implică creșterea securității muncii în diverse instalații, asigurarea condițiilor ergonomice și psihotehnice de desfășurare a proceselor de producție, îmbunătățirea condițiilor de muncă prin eliberarea omului de operațiile dificile sau monotone ale procesului de producție.

c) Avantajele de ordin tehnic care presupun creșterea calității produselor, creșterea fiabilității producției și a produselor obținute, reducerea solicitărilor la care sunt supuse diverse instalații și mărirea duratei de utilizare a acestora.

În instalațiile energetice, automatizarea are multiple aplicații. La aceasta contribuie faptul că procesul de producție, transport și distribuție a energiei electrice și termice necesită un grad sporit de automatizare. Astfel producerea și consumul de energie electrică și căldură se efectuează practic simultan, fără a fi posibilă crearea unor rezerve de energie electrică pe măsura necesităților. Întreruperea furnizării energiei electrice poate determina mari pierduri în toate ramurile economice naționale astfel cerându-se un grad sporit de siguranță în funcționarea sistemelor energetice.

Fiind multe instalații în paralel, de același tip, iar procesele tranzitorii și scurtcircuitele desfășurîndu-se cu mare rapiditate, efectele lor se pot răsfrînge cu ușurință asupra întregului ansamblu al sistemului energetic național.

Calitatea energiei electrice furnizate afectează funcționarea instalațiilor de circuite secundare, la rândul lor, acestea pot afecta în mare măsură siguranța de funcționare a instalațiilor producătoare de energie electrică.

Figura 1.3. Instalație energie electrică [8]

1.3. Efectele automatizării proceselor tehnologice

Automatizarea proceselor tehnologice are importante consecințe tehnice, economice și sociale. Dintre acestea, cele mai importante sunt:

Creșterea productivității muncii. Înlocuirea omului în funcțiile de comandă și reglare a instalațiilor tehnologice are drept consecință creșterea productivității muncii;

Îmbunătățirea calității producției. Astfel desfășurarea procesului tehnologic presupune asigurarea unor modificări ale mărimilor fizice din proces, după anumite legi de variație date de tehnologia respectivă;

Creșterea securității muncii prin sistemele de control, reglare și, mai ales, de protecție automată, prin urmare posibilitățile accidentelor de muncă sunt reduse simțitor ;

Reducerea consumurilor specifice. Este urmarea respectării riguroase a regimurilor tehnologice prescrise;

Creșterea capacității de producție și a duratei de funcționare a instalațiilor ;

Îmbunătățirea condițiilor de muncă, modificarea caracterului muncii etc.;

Îmbunătățirea condițiilor igcătoare de energie electrică.

Figura 1.3. Instalație energie electrică [8]

1.3. Efectele automatizării proceselor tehnologice

Automatizarea proceselor tehnologice are importante consecințe tehnice, economice și sociale. Dintre acestea, cele mai importante sunt:

Creșterea productivității muncii. Înlocuirea omului în funcțiile de comandă și reglare a instalațiilor tehnologice are drept consecință creșterea productivității muncii;

Îmbunătățirea calității producției. Astfel desfășurarea procesului tehnologic presupune asigurarea unor modificări ale mărimilor fizice din proces, după anumite legi de variație date de tehnologia respectivă;

Creșterea securității muncii prin sistemele de control, reglare și, mai ales, de protecție automată, prin urmare posibilitățile accidentelor de muncă sunt reduse simțitor ;

Reducerea consumurilor specifice. Este urmarea respectării riguroase a regimurilor tehnologice prescrise;

Creșterea capacității de producție și a duratei de funcționare a instalațiilor ;

Îmbunătățirea condițiilor de muncă, modificarea caracterului muncii etc.;

Îmbunătățirea condițiilor igienice, prin reducerea contactului direct cu produsele (în industria alimentară);

Posibilitatea introducerii unor procedee tehnologice noi. Unele procedee tehnologice prezintă mari dificultăți la conducerea manuală, datorită preciziei cerute în reglarea unor mărimi fizice.

CAPITOLUL II

TEORIA ȘI ELEMENTELE SISTEMELOR DE REGLARE AUTOMATĂ

2.1. Definirea si caracterizarea sistemelor

Un sistem este o grupare de elemente pasive și active organizate astfel ca să execute, la o comanda, o funcție determinată. Adjectivul activ califică elementele a căror funcționare necesită o sursă de energie. Această definiție generală poate include în cuvântul elemente, prezența oamenilor sau a mașinilor. Ea înglobează o mare varietate de sisteme atât fizice (sisteme de telecomunicații, de transport, procese tehnologice) cât și economice (distribuirea de produse). Un sistem constituie o unitate relativ delimitată față de mediu printr-o anumită structură internă. [3]

Sistemul semnifica ansamblu de elemente, principii, reguli, forțe, dependente între ele și formând un tot organizat, care pune ordine într-un domeniu de gândire teoretică, reglementează clasificarea materialului într-un domeniu de științe ale naturii sau face ca o activitate practică să funcționeze potrivit scopului urmărit.

Reglarea automată este definită drept un ansamblu de operații care se efectuează în circuit închis, alcătuind o buclă echipată cu dispozitive anume prevăzute, cu ajutorul cărora se efectuează o comparație prin diferență a valorii măsurate a unei mărimi din procesul reglat, cu o valoare prestabilită constantă sau variabilă în timp, și acționează asupra procesului sau instalației tehnologice astfel încât să se tindă spre anularea acestei diferențe.

Sistemul de Reglare Automată este un sistem realizat astfel încât între mărimea de ieșire și mărimea de intrare se realizează automat, fără intervenția omului, o relație funcțională care reflectă legea de conducere a unui proces.Rolul acestui sistem este de a asigura mentinerea automata a unor marimi tehnologice la o valoare prestabilita. Scopul sistemului este de a inlocui omul in realizarea diverselor operatii din procesul de productie. Un sistem automat este alcătuit din două subsisteme și anume: instalația tehnologică (IT) sau procesul de automatizat (P) și dispozitivul de automatizare (DA) care stabilește legea sau algoritmul de conducere a procesului, după un program prestabilit. [4]

În continuare vom prezenta câteva trăsături fundamentale ale sistemelor și anume: caracterul structural-unitar, care reflectă proprietatea unui sistem de a fi reprezentat ca o conexiune de subsisteme a căror acțiune este orientată spre un anumit scop sau sens; caracterul cauzal-dinamic, care reflectă proprietatea unui sistem de a evolua în timp sub acțiunea factorilor interni și externi, cu respectarea principiului cauzalității ; caracterul informațional, care reflectă proprietatea unui sistem de a primi, prelucra, memora și transmite informație.

Mărimile sau variabilele asociate unui sistem sunt de trei feluri: mărimi de intrare care sunt independente de sistem și influențează din exterior starea și evoluția sistemului, acestea fiind de tip cauză, mărimi de stare care sunt dependente de mărimile de intrare și au rolul de a caracteriza complet starea curentă a sistemului, fiind de tip efect și mărimi de ieșire care sunt dependente de mărimile de stare și au rolul de-a transmite în exterior informație referitoare la starea curentă a sistemului.

Performanțele impuse în cadrul proiectării SRA se pot referi fie la regimul staționar, fie la regimul tranzitoriu, ca urmare a variației mărimii de intrare sau a unei perturbări, fie la caracteristicile de frecvență. Performanțele staționare și tranzitorii ale SRA sunt: eroarea staționară, suprareglajul, gradul de amortizare, durata regimului tranzitoriu, timpul de creștere, timpul primului maxim și primei atingeri a valorii staționare, stabilitatea sistemului. Ele se referă la obținerea unei valori impuse pentru un indicator de calitate sau la limitarea valorii acestuia, în condiții determinate de caracteristicile instalației sau procesului reglat.

Regimul staționar de funcționare al unui SRA reprezintă acea stare a sistemului automat, caracterizată prin echilibrul reciproc al absolut tuturor mărimilor fizice(forțe mecanice, cupluri, tensiuni, curenți, presiuni etc.) care apar în cuprinsul elementelor SRA și participă la reglare.

2.2. Schema bloc tipică a Sistemelor de Reglare Automată

Figura 2.1. Schemă bloc SRA [9]

Elemente componenete:

RA – regulatorul automat care reprezintă partea esențială a dispozitivului de automatizare;

EC – elementul de comparație prin diferență sau comparatorul diferențial;

EE – elementul de execuție;

Tr – traductorul de reacție;

IT – instalația tehnologică care realizează procesul tehnologic reglat;

Marimi de intrare iesire:

Xi – mărimea de intrare în sistem;

Xr – mărimea de reacție;

ε – semnalul de eroare;

Xc – mărimea de comandă;

Xm – mărimea de execuție;

Xp – mărimi perturbatoare;

Xe – mărimea de ieșire.

Rolul elementelor componente

EC – Elementul de comparație are rolul de a compara permanent mărimea de ieșire a instalației tehnologice cu o mărime de același fel cu valoare prescrisă, rezultatul comparației fiind semnalul de eroare ε adică abaterea;

RA – Regulatorul automat are rolul de a efectua anumite operații asupra mărimii ε primită la intrare, respectiv are rolul de a prelucra această mărime după o anumită lege, numită lege de reglare, rezultatul fiind mărimea de comandă Xc aplicată elementului de execuție;

EE – Elementul de execuție are rolul de a interveni în funcționarea instalației tehnologice pentru corectarea parametrilor reglați conform mărimii de comandă transmise de RA;

IT – Instalația tehnologică este în cazul general un sistem supus unor acțiuni externe numite perturbații și acțiunii comenzii generate de RA, a cărui mărime de ieșire este astfel reglată conform unui program prescris;

Tr – Traductorul este instalat pe bucla de reacție negativă a SRA, și are rolul de a transforma mărimea de ieșire a IT, de regulă într-un semnal electric aplicat EC;

CONV I/P sau P/I – Convertorul electro/pneumatic sau pneumo/electric are rolul de a converti semnalul obținut la ieșirea RA într-un semnal de altă natură fizică, necesar pentru comanda EE, atunci când acestea sunt diferite; dacă semnalul de la ieșirea RA și cel necesar pentru comanda EE sunt de aceeași natură fizică, atunci convertorul poate să lipsească;

Funcționаreа SRА :

Xp аcționeаză аsuprа instаlаției tehnologice IT, determinând аstfel vаriаții аle mărimii reglаte;

Sunt măsurаte, semnаlizаte și prelucrаte vаriаțiile mărimii reglаte, cu аjutorul trаductorului Tr, cuplаt în sistem pe legăturа de reаcție negаtivă. Se obține lа ieșire un semnаl de reаcție Xr, аvând аceeаși nаtură fizică cu semnаlul de intrаre în sistem;

Cu аjutorul lui EC, semnаlul Xr de lа ieșireа trаductorului este compаrаt cu mărimeа de intrаre Xi, rezultând lа ieșireа compаrаtorului diferențiаl un semnаl de eroаre ε = Xi – Xr ;

ε este аmplificаt cu аjutorul unui аmplificаtor din construcțiа regulаtorului аutomаt RА și trаnsformаt într-un semnаl de comаndă Xc lа ieșireа RА;

Semnаlul de comаndă Xc, аcționeаză аsuprа elementului de execuție EE, și pune în mișcаre orgаnul de reglаre, în sensul аnihilării erorii de funcționаre ε ;

Dаcă semnаlul de comаndă este de nаtură fizică diferită de semnаlul necesаr аcționării servomotorului, аtunci, între regulаtorul аutomаt RА și elementul de execuție EE se cupleаză un convertor CONV I/P sаu P/I, cаre reаlizeаză conversiа semnаlului de comаndă;

În cele din urmă, mărimile perturbаtoаre Xp continuă să influențeze pаrаmetrul reglаt din instаlаțiа tehnologică IT, аle cărui vаriаții sunt percepute și prelucrаte de trаductorul Tr, și аstfel procesul de reglаre se reiа. [9]

2.3. Clasificarea SRA

Sistemele automate (SA) se pot clasifica: în funcție de principiul de funcționare, în funcție de numărul de intrari și ieșiri, în funcție de viteza de variație a mărimii de la ieșire, în funcție de aspectul variației în timp a mărimii de la intrare, în funcție de natura comenzii și de gradul de complexitate al schemei funcționale.

Sistemele de reglare automată se pot clasifica după mai multe criterii:

1. După dependențele dintre mărimile de ieșire și de intrare ale elementelor componente pot fi:

SRA liniare atunci când dependențele sunt liniare și din punct de vedere matematic sistemele liniare sunt descrise prin ecuații liniare;

SRA neliniare atunci când cel puțin una din dependențe este neliniară și din punct de vedere matematic sistemele neliniare sunt descrise prin ecuații neliniare;

2. După caracterul prelucrării semnalelor acestea pot fi:

SRA continue când toate mărimile care intervin sunt continue în timp;

SRA discrete când cel puțin una dintre mărimi are o variație discretă în timp;

3. După aspectul variației în timp a mărimii de intrare și deci și al mărimii de ieșire se deosebesc trei categorii:

sisteme de reglare automată – dacă mărimea de intrare este constantă;

sisteme cu program – dacă mărimea de intrare variază după un anumit program;

sisteme de urmărire – dacă mărimea de intrare variază aleatoriu în timp

4. După numărul de bucle principale se deosebesc:

SRA cu o buclă de reglare adică cu un singur regulator automat;

SRA cu mai multe bucle de reglare adică cu mai multe regulatoare automate;

5. După viteza de răspuns:

SRA pentru procese lente;

SRA pentru procese rapide;

6. După legea de reglare:

SRA după abatere – compară valoarea mărimii de intrare cu una de referință și acționează spre a elimina diferența dintre ele;

SRA după perturbație –supraveghează perturbațiile ce actionează asupra sistemului, încercând să elimine acești factori care îndepărtează starea sistemului de starea de referință;

SRA după stare – supraveghează starea procesului și comandă regulatorul automat în funcție de relația existentă între acesta și marimea de conducere;

7. După caracteristicile construcției dispozitivelor de automatizare se deosebesc:

SRA unificate – când toate mărimile care circulă sunt unificate, adică au aceeași gamă și aceeași natură

SRA specializate – folosite pentru realizarea unor procese particulare; elementele lor nu furnizează neapărat semnale unificate ;

8. După agentul purtător de semnal se deosebesc:

SRA electronice;

SRA pneumatice;

SRA hidraulice;

SRA mixte. [9]

2.4. Proiectarea sistemelor de reglare automată

Proiectarea sistemelor de reglare automată constituie problema majoră a automaticii, avînd ca punct de plecare specificațiile privind procesul tehnologic de automatizat și o serie de condiții tehnico-economice care se impun în respectiva aplicație.

Clasificarea metodelor de proiectare a unui sistem de reglare automată:

1) Metode de proiectare directă numite si sinteză, care conduc la elaborarea în mod deductiv, riguros a modelului matematic al dispozitivului de automatizare, pe baza performanțelor specificate;

2) Metode de proiectare indirectă, care pe baza considerațiilor tehnice aleg elementele care fac parte din structura sistemului de reglare, după care se încearcă completarea structurii cu elemente care să asigure satisfacerea performanțelor cerute.

Este greu de furnizat o metodă unică de proiectare, o adevărată procedură de sinteză, datorită diversității și complexității sistemelor automate. În momentul de față, se pot da numai niște indicații generale de proiectare, ceea ce conduce la metoda de proiectare prin încercări, al cărui algoritm de bază este redat in figura 2.

NU

DA

NU

DA

NU

DA

Figura 2.2. Algoritm de proiectare prin încercări [2]

CAPITOULUL III

SISTEME DE REGLARE AUTOMATĂ SPECIFICE AUTOMATIZARII ILUMINATULUI ÎN ÎNCĂPERI

3.1. Schema bloc a circuitului

3.1.1. Descrierea funcționării schemei bloc

Figura 3.1. Schema bloc a circuitului

Schema bloc reprezintă o imagine de ansamblu asupra sistemului creat. În continuare voi descrie pe rând funcționarea blocurilor din schemă.

Circuitul este conectat la o rețea de alimentare de 230V. Datorită blocului Transformator + Redresare care conține un transformator și o punte redresoare, tensiunea de la intrarea circuitului se modifică. Transformatorul reduce tensiunea de alimentare alternativă de la 230 de volți la o tensiune necesară pentru funcționarea montajului, iar puntea redresoare transformă tensiunea de intrare din curent alternativ într-o tensiune de curent continuu.

Transformatorul, optocuplorul care se află în blocul Modul sincronizare și optodiacul care se regăsește in blocul de Comandă Bec ajută la izolarea electrică de rețeaua de alimentare. Acest lucru este necesar pentru a elimina pericolul de electrocutare pe partea de comandă. Transformatorul ajută la izolarea galvanică, iar optocuplorul și optodiacul la izolarea optică. Tot in blocul de comandă bec se află un triac care ajută la reglarea intensității luminoase controlând fluxul de lumină. Microcontroler Arduino reprezintă blocul central sau "creierul" acesta coordonând acțiunile sistemului. Arduino este bazată pe microcontrolerul ATmega328 pe 8 biți.

Blocul Senzor de lumină conține o fotorezistență a cărei rezistență depinde de fluxul luminos incident pe suprafața elementului rezistiv. Variația rezistenței este cauzată de eliberarea de electroni prin efectul fotoelectric intern.

Blocul Senzor PIR conține un senzor de mișcare care reacționează la căldura corpului emisă de oamenii aflați în mișcare. La detecția mișcării senzorul va aprinde auomat lumina și o va stinge când nu mai detectează nicio mișcare.

3.2. Componentele sistemului SRA

3.2.1. Prezentarea Microcontroller-ului

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. [10]

Un microcontroller este un tip de circuit care integrează un microprocesor și alte dispozitive periferice într-un singur chip punandu-se accent pe un cost redus de producție și consum redus de energie electrică. Principala diferență dintre un microcontroller (µC) și un microprocesor (µP) o constituie faptul că un µC integrează memoria de program, memoria de date și alte interfețe de intrare-ieșire sau periferice.

Din cauza integrării unui număr mare de periferice și a costului redus de producție, un µC operează la frecvențe reduse, în general la zeci sau sute de MHz. Cu toate acestea, microcontrollerele se pretează la o gamă variată de aplicații fiind folosite atât în mediul industrial cât și în produse de larg consum, de la sisteme din industria aerospațială până la telefoane mobile, cuptoare cu microunde și jucării. Spre deosebire de µP microcontroller-ul execută un program încărcat pe acesta și dedicat unei singure funcționalități.

Cele mai întâlnite structuri din circuitul integrat al unui µC sunt următoarele:

1) Unitatea centrală de procesare (CPU), care este considerată creierul calculatorului, având rolul de a executa programele stocate în memoria principală. CPU contine structuri specializate numite ALU(Aritmethic Logical Unit) care implementeaza functiile logice si efectueaza operatiuni aritmetice de baza: adunare, scadere, inmultire, impartire;

2) Unitatea de memorie, a cărei funcție este de a înmagazina date. Aceasta este de două feluri: memorie de date volatilă (RAM) sau nevolatilă pentru date sau program (Flash sau EEPROM);

3) Porturi digitale de intrare-ieșire pentru interacțiunea cu mediul exterior;

4) Interfețe seriale;

5) Timere, generatoare de PWM sau watchdog;

6) Convertoare analog-digitale.

O întrerupere hardware reprezintă un semnal sincron sau asincron de la un periferic ce semnalizează apariția unui eveniment care trebuie tratat de către procesor. Tratarea întreruperii are ca efect suspendarea firului normal de execuție al unui program și lansarea în execuție a unei rutine de tratare a întreruperii (RTI).

Întreruperile hardware au fost introduse pentru a se elimina buclele pe care un procesor ar trebui să le facă în așteptarea unui eveniment de la un periferic. Folosind un sistem de întreruperi, perifericele pot comunica cu procesorul, acesta din urma fiind liber să-și ruleze programul normal în restul timpului și să își întrerupă execuția doar atunci când este necesar. [10]

Timerul/Counterul, după cum îi spune și numele, oferă facilitatea de a măsura intervale fixe de timp și de a genera întreruperi la expirarea intervalului măsurat. Un timer, odată inițializat va funcționa independent de unitatea centrală (core μP). Acest lucru permite eliminarea buclelor de delay din programul principal.

Pentru a putea măsura semnalele analogice într-un sistem de calcul digital, acestea trebuie convertite în valori numerice discrete. Un convertor analog – digital (ADC) este un circuit electronic care convertește o tensiune analogică de la intrare într-o valoare digitală.

O caracteristică importantă a unui ADC o constituie rezoluția acestuia. Rezoluția indică numărul de valori discrete pe care convertorul poate să le furnizeze la ieșirea sa în intervalul de măsură. Deoarece rezultatele conversiei sunt stocate intern sub formă binară, rezoluția unui convertor analog-digital este exprimată în biți.

Microcontrolerul ATmega328

Figura 3.2. Microcontrolerul ATmega328 [11]

ATMega328 este un microcontroler care a fost creat de Atmel și face parte din seria MegaAVR.

Acest microcontroler conține 32 de registrii de uz general, 32 KB de memorie FLASH cu capacități de citire-scriere cu 1 KB EEPROM, 2 KB SRAM. Acest dispozitiv are un set redus de instrucțiuni (Advanced RISC), având 131 de instrucțiuni, majoritatea executându-se într-un singur ciclu de ceas.

Astfel poate executa rapid putinele instructiuni de care avem nevoie. Pentru sincronizare avem trei timere flexibile , surse de întrerupere interne și externe , timer watchdog programabil cu oscilator intern. Achizitia de date este usurata de comunicația serială USART , o interfata seriala de 2 fire, port serial SPI, si convertorul Analog / Digital cu 6 canale pe 10 biți. Din punct de vedere al intrarilor si iesirilor are 23 de porturi programabile. [11]

Acest dispozitiv funcționează între 1.8 – 5.5 volți. Prin executarea de instrucțiuni într-un singur ciclu de ceas, microcontrolerul realizează debite ce se apropie de 1 MIPS pe MHz, astfel echilibrând consumul de energie și de viteză de procesare. Pentru a maximiza performanța și paralelismul, microcontrolerul Atmega328 folosește o arhitectură Harvard a microprocesorului cu memorii separate și magistrale de adresă și de date.

Figura 3.3. Schema bloc Microcontrolerul ATmega328 [12]

Descrierea pinilor:

VCC – tensiunea de alimentare;

GND – masa;

Port B (PB7:0) – Portul B este un port bidirecțional I/O de 8 biți cu rezistențe interne de tip pull-up care devine activ când apare o resetare chiar dacă ceasul nu funcționează;

Port C (PC5:0) – Portul C este un port bidirecțional I/O de 6 biți similar cu portul B;

Port D (PD7:0) – Portul D este un port pe 8 biți similar cu celelalte două;

PC6/RESET – Portul este folosit și ca intrare și ca reset . Un nivel scăzut pe acest pin de durată mai mare decât lungimea minimă a unui impuls, de 2.5μs va genera o resetare, chiar dacă ceasul nu funcționează ;

AVCC este pinul de alimentare pentru convertorul A/D, PC3:0 și ADC7:6. Ar trebui să fie extern conectat la VCC, chiar dacă convertorul A/D nu este folosit. Dacă se utilizează convertorul A/D , acesta ar trebui să fie conectat la VCC printr-un filtru trece-jos. Pinul PC6 . funcționează cu tensiune de la VCC;

AREF este pinul de referință analogic pentru convertorul A/D ;

ADC7: 6 servesc ca intrări analogice la convertorul A/D. Acești pini sunt alimentați de la rețeaua analogică și servesc drept canale analog-digitale de 10 biți.

Astăzi ATmega328 este frecvent utilizat în multe proiecte și sisteme autonome în care este nevoie de un microcontroler cu cost redus și ușor de utilizat. Acest chip este implementat pe cea mai populară platformă de dezvoltare Arduino.

Placa de dezvoltare Arduino Pro

Figura 3.4. Placa de dezvoltare Arduino Pro [13]

Arduino Pro este o placuță de dezvoltare bazată pe microcontrolerul ATmega328 pe 8 biți. Microcontrolerul are 14 pini digitali(6PMW), 6 pini analogici, un conector pentru baterie, buton power, buton reset, conector ICSP, conector FTDI. Pentru comunicare se foloseste un FTDI de 5V.

Arduino Pro este mai subtire decat un Arduino Uno fiind construit cu componente SMD. [13]

Fiecare dintre cei 14 pini digitali pot fi folositi ca input sau output in functie de cum sunt setati in program (cu ajutorul functiilor pinMode(), digitalWrite() si digitalRead()).Fiecare pin poate aproviziona sau primi un maxim de 40 mA (se recomanda cam 20 mA) si are un rezistor intern de pull-up de 20-50 kOhmi. Acesti rezistori sunt utilizati in circuite logice pentru a garanta ca inputurile sistemelor logice se afla la nivelul logic asteptat(high sau low) atunci cand dispozitivele sunt deconectate sau sunt introduce impedante mari.

Pinii analogici(A0-A5) au rezolutia pe 10 biti (de la 0 la 1024).Ei au valori pe scala 0-5 V, existand posibilitatea diminuarii intervalului prin schimbarea tensiunii de referinta. Aceasta se poate modifica cu pinul AREF si cu functia analogReference().De asemenea, acesti pini pot fi folositi si ca pini digitali input/output.

3.2.2 Clasificarea si caracterizarea senzorilor

Denumirea de senzor provine din cuvântul latin sentire, cu semnificația se a simți, a percepe și a distinge prin intermediul simțurilor omenești. În ziua de azi, omul nu se sprijină doar pe propriile sale organe de simț, funcțiile sale senzoriale fiind în continuă creștere, datorită dezvoltării diferitelor tipuri de senzori destinați analizării si masurării fenomenelor.

Senzorii corespund și se substituie celor cinci simțuri omenești (vedere, auz, pipăit, miros și gust) în scopul măsurării mărimilor fizice ale unui obiect sau al detectării fenomenelor care nu se mai pot discerne prin cele cinci simțuri umane. Astfel, senzorii convertesc mărimea de măsurat aplicată la intrare într-o altă mărime, care se pretează formării semnalului de măsurare, care se va prelucra și transmite de-a lungul lanțului de măsurare.

Senzorul este un dispozitiv care sesizează un anumit fenomen fizic sau chimic, și transformă cantitatea măsurată, într-un semnal care poate fi citit de către un observator printr-un instrument sau poate fi prelucrat. Printr-un senzor informația circulă unidirecțional. [1]

Figura 3.5. Senzori [14]

Senzorul inteligent este un dispozitiv electronic cu un înalt nivel de integrare care conține senzorul fenomenului elementar, elemente de prelucrare și procesare a semnalului astfel încât să fie folosit direct de tehnica de calcul. În unele cazuri poate prelucra informații primite de la un calculator și să-și modifice anumite caracteristici sau proprietăți. [1]

Parametrii esențiali care caracterizează orice traductor sau senzor sunt mărimile de intrare și/sau semnalele de ieșire. Semnalele de ieșire trebuie transmise în majoritatea cazurilor la distanță fără fi alterate sau eronate peste anumite limite. Electronica modernă utilizează două moduri de transmitere a semnalului la distanță, unul analogic care utilizează transmiterea unui curent de linie sau unul.

Clasificarea senzorilor se face după marimea fizică sau chimică de intrare pentru a fi transformată în semnal electric. În continuare avem câteva clasificări ale senzorilor:

1) Senzori de deplasare :

-liniară, pentru deplasare sau prezență în proximitate;

-unghiulară, pentru mișcările de rotație.

2) Senzori de presiune pentru:

– gaze;

– fluide.

4) Senzori electrici:

– tensiune;

– curent.

3) Senzori de temperatură:

– temperaturi joase ( -50˚C … 140˚C)

– temperaturi medii ( -10˚C … 400˚C)

– temperaturi înalte ( +200˚C … 1500˚C)

O altă clasificare, este aceea care se referă la senzori de tip:

– activ, adică consumator de energie, ca exemplu avem radarul care masoară distanța prin emiterea de radiații electromagnetice;

– pasiv, ca exemplu avem fotorezistența cu care putem măsura intensitatea luminii.

3.2.3. Funcționarea senzorilor

În lucrarea mea am folosit doua tipuri de senzori: un senzor de lumină, mai exact o fotorezistență care face parte din categoria senzorilor optici și un senzor de prezență, adică un senzor de mișcare infraroșu pasiv (PIR).

Senzorii optici activi, numiți și fotodectoare, realizează transformarea variației intensității radiației optice modificate de către mărimea de măsurat, într-o variație a unei mărimi sau parametru electric: tensiune, curent, sarcină, rezistență sau capacitate. După modul în care se face absorția radiației optice și transformarea ei în alte forme de energie, senzorii optici activi se împart în două grupe și anume: electronici sau cuantici, în care absorția radiației optice determină excitarea electronilor pe nivele energetice superioare și termici, în care absorția radiației optice este însoțită de creșterea temperaturii sistemului.

Fotorezistoarele (LDR – Light Dependent Resistors) sunt rezistoare a căror rezistență depinde de fluxul luminos incident pe suprafața elementului rezistiv. Variația rezistenței este cauzată de eliberarea de electroni prin efectul fotoelectric intern. În general, la realizarea fotorezistoarelor se utilizează materiale semiconductoare cunoscute sub numele generic de materiale fotoconductoare. Structura de fotorezistor este astfel realizată încât la întuneric total să conțină foarte puțini electroni liberi, prezentând astfel o rezistență ridicată. Odată cu absorbția fluxului luminos tot mai mulți electroni sunt eliberați, rezistența materialului scăzând corespunzător. [1]

Figura 3.6. Structura Fotorezistor [15] Figura 3.7. Fotorezistenta [16]

Pentru Figura 3.8. se poate considera că numărul de electroni eliberați pe secundă în material este:

N=Lld

unde: este o constantă ce depinde de lungimea de undă a radiației;

L-intensitatea radiației luminoase;

l•d – suprafața incidentă.

Fig 3.8.Structură fotoconductoare rectangulară[1] Fig 3.9.Forma electrozilor unui fotorezistor[1]

La aplicarea unei diferențe de potențial U între electrozi, electronii vor avea viteza v:

în care: este mobilitatea electronilor;

E este intensitatea câmpului electric.

La conducția curentului vor contribui numai electronii aflați la distanța v• de electrodul pozitiv, fiind durata medie de viață a electronilor liberi. Deci, la curentul total va contribui numai fracțiunea v /d din totalul electronilor, curentul electric fiind:

[1]

în care e reprezintă sarcina electronului. De aici rezultă rezistența materialului R:

[1]

Durata de viață a electronilor liberi depinde de lungimea de undă () și de intensitatea luminoasă după o relație de tipul , cu o constantă, iar 0 are semnificația unui timp de viață de referință.

Se observă că, pentru a avea o variație cât mai mare a rezistenței între starea de întuneric și starea de iluminare este necesar ca valoarea constantei A să fie cât mai mică. Acest lucru se realizează prin alegerea de materiale cu valori cât mai mari pentru , și 0 și prin asigurarea unui raport l/d cât mai mare, utilizând electrozi de formă interdigitală.

Fotorezistoarelor conțin următoarele materiale: sulfură de plumb -PbS, Seleniu cristalin- Se, seleniură de cadmiu- CdSe, sulfură de cadmiu- CdS. Seleniul cristalin are un domeniu spectral larg de utilizare, dar are sensibilitate relativ mică. Sulfura de plumb are maximul sensibilității spectrale în domeniul infraroșu și prezintă o inerție mică. Pentru domeniul vizibil, fotorezistoarele pe bază de CdS sunt cele mai utilizate datorită sensibilității integrale mari. [1]

Figura 3.10. Caracteristica spectrală tipică a fotorezistoarelor pe bază de CdS [1]

Câteva dintre avantajele fotorezistoarelor:

• au cel mai redus cost;

• acoperă cel mai larg domeniu al intensităților luminoase pornind de la nivele foarte reduse de iluminare (lumina lunii) până la nivele foarte ridicate (expunere directă la soare);

• pot lucra și în curent alternativ;

• pot fi utilizate cu aproape toate sursele de lumină în domeniul vizibil și infraroșu apropiat LED, lămpi cu incandescență, neon și fluorescente, laser, flacără, lumină solară.

Senzorul de mișcare

Senzorii de mișcare pot determina calitatea sau cantitatea măsurată a proprietăților fizice și chimice cum ar fi: umiditatea, presiune, temperatura, radiațiile termice, sunetul și luminozitatea. Aceste măsuri sunt convertite în semnale electrice. [17]

Atunci când în câmpul vizual al senzorului intervine mișcarea, senzorul electronic sau detectorul transformă mișcarea in semnal electronic. În ziua de azi pentru controlul inteligent al luminilor din locuință se utilizeaza doua tipuri de senzori și anume:

– senzor de mișcare radar (de înaltă frecvență)

– senzor de mișcare infraroșu pasiv (PIR)

Figura 3.11. Senzor PIR [18]

Senzorii de mișcare își găsesc utilizare în instalațiile de iluminat.Iluminatul cu senzor de mișcare este o tehnologie relativ nouă. Pentru iluminatul cu senzori de utilizează senzor de mișcare infraroșu pasiv sau senzor de mișcare radar. Senzorii de mișcare cu infraroșu se utilizează pentru iluminatul exterior fiind mai puțin sensibili la mișcare cum ar fi mișcarea animelelor mici. Senzorii de mișcare de înaltă frecvență își găsesc întrebuințare în iluminatul interior, lumina aprinzându-se la orice mișcare care se afla în raza de acțiune a senzorului..

Senzorul de mișcare cu infraroșu pasiv (PIR-passive infra red) reacționează la căldura corpului emisă de oamenii aflați în mișcare. De exemplu lumina se va aprinde când senzorul sesizează mișcare și se va stinge după o anumita perioadă care poate fi pre-setată.

Acest senzor funcționează in felul următor: orice corp care are o temperatură mai mare de zero absolut emite radiații electromagnetice și radiații de căldura aflate în spectrul infraroșu. Așa numitul senzor infraroșu detectează fluctuațiile minime de radiații de căldură emise de corpul uman. Lentilele segmentate ale detectorul infraroșu împart raza de detecție în zone. Sursele care emit radiații infraroșu și se deplasează între aceste zone se înregistrează ca fluctuații în spectrul infraroșu și se utilizează pentru controlul luminilor sau pentru orice altă funcție electrică.

CAPITOLUL IV

REALIZAREA SISTEMULUI CU REGLARE AUTOMATA A INTENSITAȚII LUMINOASE

4.1. Prezentarea programelor utilizate

OrCAD

Primul pas în realizarea unui dispozitiv electronic este proiectarea circuitului imprimat, iar acest lucru se face cu ajutorul unor medii de proiectare, în cazul nostru fiind programul OrCAD. Acest program a fost creat pentru a ajuta inginerii electroniști în etapele dezvoltării unui modul electronic: proiectare, simulare, realizarea schemei electrice, realizarea cablajului imprimat. OrCAD este un program din categoria Computer Aided Design(CAD) și conține mai multe blocuri software, însă cele mai importante și mai des utilizate sunt:

Capture – care este folosit pentru a desena schema electrică a unui echipament electronic.

Layout – fiind folosit pentru proiectarea cablajului unui echipament electronic.

PSpice – permite simularea modului în care funcționează o schemă electronică.

Însă în cadrul acestui proiect am folosit doar programele Capture și Layout.

OrCAD Capture oferă o interfața intuitivă și o serie de facilități care au permis utilizarea Orcad pe scară largă în industria electronică, pentru desenarea, simularea schemelor electronice și crearea documentației aferente. Programul oferă salvarea cu extensia .OPJ, care conține toate fișierele cu informații legate de proiectul respectiv: schema electrică, biblioteci utilizate sau create, fișierele generate.

Fereastra SESSION LOG se activează la deschiderea oricărui proiect și permite vizualizarea acțiunilor utilizatorului, comenzile pe care le execută acesta, precum și erorile de proiectare care apar.

OrCAD Layout oferă o soluție completă pentru proiectarea placilor de circuite imprimate, ce include proiectarea mecanică și post-procesarea în vederea fabricației, permițând gestionarea și transferul datelor în toate fazele procesului de proiectare.

Inițial se pornește de la un set complet de informații despre componentele electronice, obținute prin intermediul modulului Capture, după care se mai poate adăuga proprietăți suplimentare și constrângeri ce trebuie luate în considerare în proiectarea plăcilor cu circuite imprimate.

Structura ferestrei de proiectare permite prin meniu și taskbar-uri accesul rapid la comenzile existente. Straturile de lucru sunt individuale și specifice unei anumite informații electrice sau tehnice, fiecare strat putând fi vizualizat la orice moment. De asemenea există posibilitatea de a accesa și modifica baza de date care cuprinde informații despre straturile ce se vor utiliza în proiectare, capsulele componentelor, trasee, dimensiunea găurilor. [19]

Plasarea traseelor de circuit imprimat pe placa PCB și direcționarea acestora astfel încât să respecte anumite cerințe și să nu afecteze buna funcționare a circuitului, se numește rutare. De asemenea ea trebuie să aibă un aspect estetic profesional.

Fișierul generat are extensia .MAX, iar în funcție de anumite tehnologii de proiectare setate implicit sau de către utilizator, se pot face verificări pentru a respecta regulile de realizare a cablajului imprimat, prin semnalarea pe placă a erorilor existente.

Arduino IDE

Mediul de dezvoltare integrat Arduino (IDE ) este o aplicație cross-platform scrisă în Java. Acesta este conceput pentru a introduce in arta programarii nou-veniții nefamiliarizați cu dezvoltarea de software . Mediul de dezvoltare Arduino include un editor de cod cu o serie de caracteristici, cum ar fi evidențierea sintaxei , indentarea automata , și este , de asemenea, capabil de compilarea și încărcarea programelor in placa de dezvoltare cu un singur clic . Un program sau cod scris pentru Arduino este numit ” schiță ” (sketch) . [20]

Programele Arduino sunt scrise în C sau C + + . Pentru execuția ciclică a unui program, utilizatorul nu trebuie decât să definească două funcții:

setup ( ) : o funcție ce ruleaza o singură dată , la începutul unui program, care are rolul de a inițializa setările programului;

loop ( ) : o funcție ce ruleaza în mod repetat până la întreruperea alimentării plăcii de dezvoltare;

Arduino este atât un produs software cât și un concept, extinzând conceptul open source și asupra realizărilor tehnice concrete (scheme, cablaje electronice, etc.). Partea de software a platformei este integrată într-o interfață grafică de tip IDE bazată pe limbajul de programare Processing. Programarea controllerului de pe platforma fizică se face folosind limbajul de programare Arduino.

Cu platformele fizice Arduino puteți transforma calculatorul dumneavoastră într-un instrument de măsură complex sau într-un dispozitiv inteligent de testare și evaluare a prototipurilor. Interfața este multiplatformă, putând rula în Windows©, Mac OS X© și Linux. Programul poate fi obținut atât ca executabil specific platformei de lucru pe care o aveți dar și sub formă de cod sursă pe care il puteți compila conform condițiilor specifice pe care le aveți.

4.2. Descrierea realizării practice

4.2.1. Procesul de tehnologizare

După ce realizăm schema cablajului în Orcad Layout, o imprimăm pe o coală A4 lucioasă(ceva mai groasă decât o coală obișnuită) sau pe o coală transparentă, cu ajutorul unei imprimante laser. După printare, punem coala transparentă pe cablaj și folosim un geam pentru a o fixa cât mai sigur, astfel încât să nu pătrundă lumina între traseele desenate pe coală și cablaj.

Figura 4.1. Cablaj imprimat [21]

Urmatoarea etapă este expunerea la ultraviolete. Pentru acest lucru aveți nevoie de o sursă de lumină UV. Metoda folosește tehnica developării fotografiilor, astfel, pe cablajul foto-rezistiv exista o substanță specială sensibilă la lumină și la Ultraviolete. Substanța expusă la UV se va înlătura singură după introducerea cablajului într-o soluție de developare, iar partea care nu este expusă razelor UV va ramane pe cablaj protejându-l ulterior de corodare cu clorura ferică.

Figura 4.2. Lampă UV [22]

Urmează procesul de developare prin care se introduce placa într-o baie de developare, obținută în urma amestecului apei cu sodă caustic, și se agită. În urma acestei etape, imaginea traseelor va fi absolut vizibilă.

În cele din urmă spălăm plăcuța și o introducem într-o soluție de clorură ferică cu fața în jos. Soluția cumpărată este suficient de densă pentru a ține la suprafață plăcuța. O ținem cu fața în jos deoarece în timpul corodării, cuprul se depune pe fundul băii de clorură ferică. Corodarea durează cam 15-20 de minute, iar dacă incălzim soluția de clorură ferică (la 70-90°C) procesul durează 3-5 min.

În ultima parte putem să dăm găuri acolo unde avem nevoie, cu o mini-bormașină sau cu o bormașină obișnuită dar cu mandrină mică. Dupa ce am dat toate găurile putem să lipim componentele la locurile lor.

Rezultatul final:

Figura 4.3. Cablaj

Figura 4.4. Cablaj spate

4.2.2. Schema electrica a sistemului

Figura 4.5. Scehma electrică a circuitului

4.2.3. Schema cablajului imprimat

CONCLUZII

Lucrarea reprezintă importanța controlului asupra iluminatului, asupra energiei consumate pentru iluminat în general. Această soluție ar putea fi introdusă în multe clădiri, cum ar fi spitale, școli, case, blocuri. Scopul final ar fi scăderea costurilor pe cât posibil, economisirea energiei electrice și ușurarea muncii omului.

Acesta este un sistem apărut nou care utilizeaza eficient energia electrică reducând costurile și oferind totodată flexibilitate sistemului de iluminat. Sistemul tocmi prezentat ar fi bun pentru societatea noastră deoarece ar ajuta consumatorii să aleagă tehnologii de iluminat eficiente din punct de vedere energetic.

Utilizarea microcontrolerului în acest proiect, constituie o soluție prin care se reduce dramatic numarul de componente electronice, precum si costul proiectării și dezvoltării produsului. Microcontrolerele au devenit de-a lungul timpului dispozitive accesibile, care permit realizarea multor aplicații

Datorită acestui proiect m-am familarizat cu programele Orcad Capture pe care l-am folosit în proiectarea schemelor electrice și Arduino IDE care m-a ajutat la programarea microcontrolerului Atmega328. Totodata m-am familarizat și cu diferite componente electronice, descoperind utilitatea și funcționalitatea.

Într-o perioadă plină de dezvoltare cu multe tehnici si metode noi care apar, acest subiect poate servi ca punct de pornire, în implementarea acestui sistem în diferite clădiri.

Bibliografie

[1] Alexandru Vasile, Irina Bristena BACÎȘ, Bazele Electronicii Auto, Cavallioti, București, 2013

[2] Mihoc, D., Iliescu, S. St., Teoria și elementele sistemelor de reglare automată, Editura

Didactică și Pedagogică, București, 1984

[3] Gheorghe Livinț, Teoria sistemelor automate, Editura Gama, 1996

[4] Preitl, Ștefan, Precup, Radu-Emil, Introducerea în ingineria reglării automate, Editura Politehnica Timișoara, 2001

[5] Monica Chiță, Traductoare Inteligente, Editura Electra Bucuresti, 2005

[6] http://www.scrigroup.com/tehnologie/tehnica-mecanica/ accesat la data de 07.04.2014

[7] http://www.stiripesurse.ro/ins-cifra-de-afaceri-din-industrie-a-scazut-cu-23/ accesat la data de 15.04.2014

[8] http://energie.businesslive.ro/wp-content/uploads/transelectrica_34a930829e.jpg accesat la data de 17.04.2014

[9] http://biblioteca.regielive.ro/cursuri/calculatoare/sisteme-de-reglare accesat la data de 21.04.2014

[10] http://ro.wikipedia.org/wiki/Microcontroler accesat la data de 05.05.2014

[11] http://en.wikipedia.org/wiki/ATmega328 accesat la data de 05.05.2014

[12] http://www.atmel.com/Images/doc8025.pdf accesat la data de 05.05.2014

[13] http://www.robofun.ro/arduino/arduino_pro accesat la data de 15.05.2014

[14] http://www.robotics.ucv.ro/flexform/aplicatii_ser2 accesat la data de 15.05.2014

[15]http://cursuri.flexform.ro/courses/L2/document/Cluj Napoca/grupa1/Aranyi_Iulia accesat la data de 20.05.2014

[16] http://www.adelaida.ro/fotorezistenta-ldr07.html accesat la data de 25.05.2014

[17] http://ro.wikipedia.org/wiki/Senzor_de_mi%C8%99care accesat la data de 27.05.2014

[18] http://www.dedeman.ro/ro/hoff-senzor-de-miscare-180-grade-st12.html accesat la data de 27.05.2014

[19] http://en.wikipedia.org/wiki/OrCAD accesat la data de 07.06.2014

[20] http://www.arduino.cc/ accesat la data de 10.06.2014

[21] http://cs.curs.pub.ro/wiki/ accesat la data de 12.06.2014

[22] http://www.okazii.ro/utilaje-industriale/unitate-de-expunere-uv-pt-cablaje-pcb-electronice accesat la data de 12.06.2014

[23] Radu Rădescu, Arhitectura sistemelor de calcul, Editura Politehnica Press , 2012

Anexe

Cod sursa

//initialize and declare variables

#include <TimerOne.h> // Avaiable from http://www.arduino.cc/playground/Code/Timer1

#define FREQ 50 // 50Hz power in these parts

#define AC1_Pin 10 // Output pin to control TRIAC

const int dimMax = 100; // Maximum value in dimming scale

const int dimMin = 0; // Minimum value in dimming scale

int volatile dim1 = 0; // Actual dimming value

unsigned long int period = 1000000 / (2 * FREQ);//The Timerone PWM period , 50Hz = 10000 uS

long int offTime = 3000;

void setup ()

{ //set the mode of the pins…

pinMode(AC1_Pin, OUTPUT);

digitalWrite(AC1_Pin, LOW);

attachInterrupt(0, light, FALLING ); //zero-cross detection;

Timer1.initialize(period);

Timer1.disablePwm(9);

Timer1.disablePwm(10);

} //close void setup

void loop ()

{

//nothing yet

}

void light() //External interrupt (zero-cross) triggers this function

{

Timer1.restart();

Timer1.attachInterrupt(nowIsTheTime, offTime); //supposedly starts a timer that will overflow at offTime and when that happens…is the time ..

}

void nowIsTheTime ()//…to fire the TRIAC!

{

digitalWrite(AC1_Pin, HIGH);

Timer1.restart();// we have to wait for lowering AC1_Pin

Timer1.attachInterrupt(nowIsTheTimetoShutDown, 50);

}

void nowIsTheTimetoShutDown ()

{

digitalWrite(AC1_Pin, LOW);//We wait a few microseconds to turn off

Timer1.detachInterrupt();