Capitalul 1. Introducere…. 5 [307974]

Cuprins

Capitalul 1. Introducere………………………………………………………. 5

1.1 Senzori in sistemele ergonomice 8

Capitolul 2. Analiza variantelor constructive……………………………… 11

2.1 Introducere 11

2.2 Analiza funcțiilor de realizat 12

2.2.1 Funcția sistem de comandă 12

2.2.2 Funcția senzorială 14

2.2.3 Funcția de supraveghere 15

2.2.4 Funcția de alarmare 16

2.2.5 Funcția de memorare 17

2.2.6 Funcția de interfațare grafică 17

2.3 Concluzii 19

Capitolul 3. Structura Sistemului ergonomic.…………………………….. 20

3.1 Introducere 20

3.2 Structura hardware 20

3.2.1 Raspbery pi3 b+ 20

3.2.2 Camera Rasbery pi 26

3.2.3  [anonimizat]501 27

3.2.4 Senzor PIR RE200B 29

3.3 Structura software 29

3.3.1 Instalarea sistemului de operare 29

3.3.2 Limbajul de programare utilizat pentru programarea sistemului: Python 31

3.3.3 Programarea sistemului 32

3.4 Concluzii 34

Capitolul 4. Tehnologia de realizare a sistemului………………………….. 35

4.1 Introducere 35

4.2 Cabluri, fire si elemnte periferice utilizate 35

4.2.1 Cablu HDMI 36

4.2.2 Tastatura 36

4.2.3 Mausul ………………….37

4.3 Etapele parcurse pentru finalizare 38

4.3.1 Prima etapă 38

4.3.2 A doua etapă 39

4.3.3 A treia etapă 39

4.3.4 A patra etapa 40

4.3.5 A cincea etapă 41

4.3.6 A sasea etapa 42

4.3.7 A șaptea etapă 42

4.3.8 A opta etapa 43

4.4 Concluzii 43

Capitolul 5. Experiment……………………………………………………… 44

5.1 Introducere 44

5.2 Funcționare 44

5.3 Concluzii 45

Capitolul 6. Concluzii finale………………………………………………… 46

Bibleografie…………………………………………………………………… 47

Anexe…………………………………………………………………………. 48

Capitalul 1. Introducere

Obiectivul capitolului constă în prezentarea sistemelor ergonomice și a senzorilor utilizați în această ramură.

[anonimizat], principiile, datele și metodele de proiectare pentru a optimiza bunăstarea umană și performanța generală a sistemului." [anonimizat], [anonimizat]. [anonimizat], termenul care se potrivește cel mai bine cu cercetarea sau industria pe care o discutăm.

Ergonomia este o [anonimizat], psihologia, [anonimizat] a se asigura că modelele completează punctele forte și abilitățile oamenilor și minimizează efectele limitărilor lor. [anonimizat], [anonimizat], un loc de muncă sau un sistem poate fi conceput pentru a se potrivi persoanelor care trebuie să-l folosească.

[anonimizat], [anonimizat], puterea, [anonimizat], așteptările și obiectivele culturale. [anonimizat]. CIEHF este singurul organism din Regatul Unit care gestionează și reprezintă această competență.

De obicei nu observi un design bun, decât dacă e excepțional de bun, pentru că nu ne dă nici un motiv. Dar observi un design slab. Dacă v-ați pierdut vreodată într-un aeroport cu semnalizare săraci, privit neputincios la o mașină cu instrucțiuni de neînțeles, taie mâinile pe ambalaj săraci sau oftat ca ai avut de a muta lucrurile în jurul pentru a ajunge la ceva ce ai nevoie, știi că o lipsă de design ergonomic poate fi incredibil de frustrant. Dar nu este vorba doar de lucrurile mici, de zi cu zi, în care ergonomie are un rol.

Noile tehnologii de senzori și comunicații au condus la cockpit-uri avansate din sticlă în aeronave militare și civile; ergonomia și factorii umani asigură punerea în aplicare a acestor progrese într-un mod care să permită pilotului uman să rămână "în buclă" atunci când controlează aeronava, precum și să profite de instrumentele precise de detectare și vizualizare furnizate de inovațiile inginerești. Și, în calitate de pasageri, suntem acum ajutați să evacuăm în siguranță din aeronavă prin proiectarea luminilor interioare și a informațiilor privind siguranța, informate de cercetarea ergonomică.

Timp de mulți ani, industriile cu risc ridicat au recunoscut importanța reducerii la minimum a riscului cauzat de erorile umane. Sectorul nuclear a condus calea în înțelegerea, măsurarea și îmbunătățirea fiabilității umane și are o reputație de invidiat, evitând accidentele majore care au afectat alte sectoare industriale, ar fi explozia depozitului de petrol buncefield. Reglementările nucleare din Marea Britanie sunt văzute de mulți ca fiind standardul de aur.

În domeniul sănătății, ergonomii și specialiștii în factori umani lucrează în parteneriat cu clinicieni, manageri și specialiști IT pentru a asigura un sistem de sănătate sigur și rezistent din secolul 21. S-a pus mult accent pe îmbunătățirea comunicațiilor dintre clinicieni, asigurându-se că echipele de medici și asistente lucrează împreună pentru a lua decizii eficiente și pentru a reduce probabilitatea de vătămare. În plus față de această lucrare importantă, multe piese de echipament pe care le găsim într-un cadru clinic, de la ambulanțe, la picurare care livrează medicamente de salvare, au fost dezvoltate și evaluate de experți în factori umani.

Perspectiva noastră multidisciplinară ne permite să ne transferăm cunoștințele între aplicații, de exemplu, ergonomiștii care lucrează cu Great Ormond Street Hospital au studiat pitstop-urile de Formula 1 pentru a înțelege metodele și eficiența în lucrul în echipă pentru aplicarea în chirurgia cardiacă pediatrică.

În sectorul transporturilor și în special în aviație, adoptarea unei abordări a factorilor umani a schimbat proiectarea sistemelor de control al traficului aerian, a elementelor de zbor și a interioarelor aeronavelor. Specialiștii în factori umani sunt integrați în cadrul echipelor care furnizează serviciile noastre naționale de trafic aerian. Acestea sprijină dezvoltarea tehnologiei care ne permite să gestionăm una dintre cele mai aglomerate zone ale spațiului aerian din lume, menținând în același timp un record exemplar de siguranță.

Mecatronica este o ramură a ingineriei care se concentrează pe proiectarea, fabricarea și întreținerea produselor care au atât componente mecanice, cât și electronice. Termenul a fost inventat în 1969 de inginerul Tetsuro Mori pentru a descrie sinergia care există între sistemele de control electric și mașinile mecanice pe care le reglementează. De atunci, sensul termenului s-a extins pentru a include integrarea mai multor alte discipline, inclusiv ingineria calculatoarelor, ingineria sistemelor și programarea.

Fig.1.1 Aplicații ale mecatronicii

“[http://www.mecatronica.ro/ce_este_mecatronica.html]”[15]

Ca o filozofie de design, mecatronica valori sisteme de gândire și o abordare interdisciplinară a rezolvarii problemelor. Destul de recent în tehnologia informației (IT), mișcarea DevOps a rupt zidul dintre dezvoltarea de software și operațiuni, încurajând profesioniștii IT să lucreze în echipe interdepartamentale. Mecatronica a cauzat aceeași schimbare de mare în inginerie. În multe industrii de astăzi, inginerii trebuie să lucreze în echipe inter-discipline, de colaborare, pentru a se asigura că sistemele complexe, foarte integrate pe care le proiectează vor funcționa fără probleme.

Pentru a înțelege conceptul de mecatronică, se poate gândi pur și simplu despre automobile de astăzi. Masina medie de astăzi are între 25 și 50 de unități centrale de prelucrare (Procesoare) care controlează funcțiile mecanice. Un sistem de suport pentru șofer (DSS), ar fi pauzele antiblocare, este proiectat cu mecatronică; sistemul electronic de comandă preia funcția de frânare atunci când senzorii recunosc că una sau mai multe roți se blochează. Un sistem pneumatic de monitorizare a presiunii anvelopelor este, de asemenea, proiectat cu mecatronică; fiecare anvelopă are un senzor în interior care trimite date către un sistem de control electronic de bord. Dacă presiunea pe o anvelopă este scăzută, software-ul încorporat în sistemul de control trimite o alertă către tabloul de bord al vehiculului și se aprinde o pictogramă a ecartamentului anvelopei. Chiar și airbag-ul unui automobil este proiectat cu mecatronică; o mașină microelectrică (MEM) din partea din față a automobilului va implementa un airbag atunci când datele senzorului indică o decelerare rapidă.

Gândirea holistică le-a permis inginerilor să facă pași mari în avansarea automatizării și roboticii. De asemenea, le-a permis să creeze produse mai inteligente, produse mai mici și componente de produse mici și eficiente la nivel de nanotehnologie. Pentru a opera, diagnostica și menține cu succes echipamentele electromecanice, automatizate, a devenit necesar ca tehnicienii de asistență să se recalme formal și informal în mod frecvent. Siemens AG, una dintre cele mai mari corporații de producție de înaltă tehnologie din lume, oferă un program de certificare profesională pentru mecatronică, iar un număr din ce în ce mai mare de colegii și universități oferă cursuri de studiu pentru această tehnologie în curs de dezvoltare.

În România introducerea specialității de mecatronică a fost în anul 1991 “la universitățile din Suceava, Iași și Brașov. Mai târziu, s-a introdus și la universitățile din Cluj, București și Timișoara.

Fig.1.2 Structura sistemului mecatronic[https://mdm.utcluj.ro/old/Revista/capa.htm]

“

1.1 Senzori in sistemele ergonomice

“Este un dispozitiv tehnic care reacționează calitativ sau cantitativ prin proprii mărimi măsurabile, la anumite proprietăți fizice sau chimice ale mediului din preajma lui. Ca parte componentă a unui aparat sau sistem tehnic detector poate măsura/înregistra de exemplu presiunea, umiditatea, câmpul magnetic, accelerația, forța, intensitatea sonoră, radiații.”

“Denumirea senzorului provine din cuvântul latin „sensus”, care însemnă simț și înainte de a fi adoptat pentru sisteme tehnice, a fost și este utilizat pentru a desemna capacitățile organelor de simț ale oamenilor și ale organismelor vii, de a culege și prelucra informații din mediul înconjurător și a le transmite creierului. În acest proces mărimile fizice, neelectrice, sunt convertite în semnale electrice, pe care creierul le poate prelua și interpreta și pe baza cărora coordonează acțiunile mușchilor. “

“Modelul din biologie îl întâlnim, în mare măsură, la sistemele mecatronice, astfel că nu este inutilă o scurtă trecere în revistă a sistemelor senzoriale ale omului, cu unele comentarii privind contribuția acestora în supervizarea proceselor de producție de către om.

Cea mai solicitată și importantă funcție senzorială este cea vizuală, care asigură cantitatea preponderentă de informație, având și cea mai mare viteză de transfer (cc.3.106 biți/s). “

“Vederea facilitează omului cvasi-totalitatea acțiunilor de investigare a mediului – identificarea obiectelor și a configurației, poziției și orientării lor, aprecierea distanțelor.

Simțul auzului permite omului recepționarea undelor sonore din domeniul "audio", având frecvențe cuprinse între aproximativ 16 Hz și 16 kHz. Rata de transfer a informației auditive este de circa 2.104 biți/s.”

“Foarte importantă, inclusiv în procesele de producție, este sensibilitatea cutanată a omului, asigurată de multipli receptori implantați în piele(Fig.1.2.1).

Au fost identificate următoarele forme de sensibilitate cutanată: sensibilitatea tactilă, sensibilitatea termică și sensibilitatea dureroasă.”

“Simțul mirosului (olfactiv) (102 biți/s) și cel gustativ (10 biți/s) sunt extrem de utile omului în viața de zi cu zi, dar utilizate de om într-un număr restrâns de procese de producție.”

Fig.1.2.1 Procesarea informației “[http://webbut.unitbv.ro/carti%20on-line/BSM/BSM/capitol4.pdf]”

“Sistemele mecatronice trebuie să fie capabile să identifice, în anumite condiții și limite, parametri ai mediului ambiant și să reacționeze la modificări ale acestora. “

“Există astăzi senzori pentru mai mult de 100 de mărimi fizice, iar dacă se iau în considerare și senzorii pentru diferite substanțe chimice, numărul lor este de ordinul sutelor. Se pot pune în evidență circa 2000 de tipuri distincte de senzori, oferite în 100.000 de variante, pe plan mondial. În funcție de tipul mărimii fizice de intrare senzorii pot fi clasificați în: “

“absoluți, când semnalul electric de ieșire poate reprezenta toate valorile posibile ale mărimii fizice de intrare, raportate la o origine (referință) aleasă; “

“incrementali, când nu poate fi stabilită o origine pentru toate punctele din cadrul domeniului de măsurare, ci fiecare valoare măsurată reprezintă originea pentru cea următoare.”

“Clasificarea senzorilor în funcție de tipul mărimii de ieșire, în:”

“senzori analogici, pentru care semnalul de ieșire este în permanență proporțional cu mărimea fizică de intrare; “

“senzori numerici (digitali), la care semnalul de ieșire poate lua numai un număr limitat de valori discrete, care permit cuantificarea semnalului fizic de intrare”

Capitolul 2. Analiza variantelor constructive

2.1 Introducere

Obiectivul capitolului constă în prezentarea variantelor constructive pe baza funcțiilor de bază, și alegerea componentelor utilizate în cadrul proiectului.

Tema lucrării noastre de licență constă în proiectarea unui sistem de siguranță într-o celulă de lucru a unei firme. Pentru a realiza acest sistem avem nevoie de o cameră web pentru a transmite imaginile la supraveghetorul așezat în camera de control și o alarmă pentru avertizarea unui pericol iminent.

„ Sistemul de supraveghere video (sau CCTV – closed circuit television ) este un sistem de televiziune care operează în buclă închisă. Comparativ cu televiziunea publică care este disponibilă oricărei persoane care are un receptor TV, imaginile obținute de sistemul de supraveghere video sunt disponibile numai utilizatorilor ce au drepturi de acces la buclă închisă.” În “septembrie 1968, Olean, New York a fost primul oraș din Statele Unite care a instalat camere video de-a lungul străzii principale de afaceri, într-un efort de a lupta împotriva criminalității.  În timpul anilor 1980 supravegherea video a început să se răspândească în întreaga țară, vizând în special zonele publice.”

„Un sistem de alarmă (sau sistem” antiefracție) „este un ansamblu de echipamente electronice interconectate, al cărui scop este de a detecta și semnala” prezența „persoanelor sau evenimentelor nedorite.”Aceste sisteme de detecție se montează cel mai des în spații interioare (apartamente, spații comerciale, case și vile, depozite, etc), dar și pot fi montate la exterior (dacă se folosesc echipamente speciale de exterior).”

În zilele noastre o atenție tot mai sporită e acordată siguranței personalului din fabrici datorită numeroaselor accidente petrecute. Normele impuse pentru sigurață sunt tot mai ridicate, iar acest sistem de supraveghere e creat pentru evitarea oricărui risc de pătrundere a opearatorului într-o zona de risc.

2.2 Analiza funcțiilor de realizat

Nivel_0

Nivel_1

NIVELUL_0. Stă la baza tuturor funcțiilor. Acest nivel reprezintă tema proiectului, iar pentru realizarea acestuia, este necesară implinirea tuturor funcțiilor ce rezultă la NIVELUL_1.

NIVELUL_1. Funcțiile principale se descompun in continuare la NIVELUL 2.

NIVELUL_2. Funcțiile secundare se descompun in continuare la NIVEL_3 și așa mai departe.

2.2.1 Funcția sistem de comandă

Pentru funcția sistem de comandă sunt prezentate variante de materializare“prezentate în tabelul 2.2.1”

Ca placă de dezvoltare dintre cele de mai sus, am ales să utilizăm, Raspberry pi 3 B+, deoarece este un întreg computer miniaturizat până la dimensiunile unui buletin, a cărui versatilitate îl face perfect pentru foarte multe aplicații de toate tipurile.

“Este utilizat în aproximativ tot ceea ce se poate face și cu un PC obișnuit. Dar, față de acesta, Raspberry P3 B+ oferă posibilitatea realizării unor conexiuni hardware directe cu alte dispozitive prin intermediul pinilor GPIO, precum diverși senzori de temperatură, lumină sau umiditate, dar și presiune atmosferică, relee, drivere de motoare și altele. Pinii GPIO sunt așezați în zona din lateralul plăcii și pot fi controlați din orice limbaj de programare care rulează pe această placă Raspberry P3 B+ (Python, C, C+ +, Java, PHP, .NET etc).”

Așadar această plăcuță este cea mai potrivită pentru proiectul nostru.

2.2.2 Funcția senzorială

Pentru funcția senzorială sunt prezentate mai multe variante de materializare “prezentate în tabelul 2.2.2.”

Din analiza criterială a variantelor prezentate am decis să folosim senzorii PIR. Având nevoie de doi astfel de senzori, am ales senzorul PIR RE200B și senzorul PIR HC-SR501.

Acești senzori “se bazează pe tehnologia infraroșu având o sensibilitate și” fiabilitate ridicată, au o rază de detectare de aproximativ 7 m și sunt unii dintre cei mai utilizați senzori pir.

2.2.3 Funcția de supraveghere

Pentru funcția de supraveghere sunt prezentate mai multe variante de materializare “prezentate în tabelul 2.2.3.”

După analiza acestor variante de camere video am ales să utilizăm pentru proiectul nostru camera raspberry Pi deoarece este special creată petru “placa de dezvoltare Raspberry pi 3 B+, având o” conexiune sigură, foarte ușor de pus in aplicare și de a fi progrmată în modul dorit de utilizator.

Pe lângă toate aceastea e o cameră de 8 MP ce filmează HD, ideală pentru proiectul nostru.

2.2.4 Funcția de alarmare

Pentru funcția de alarmare sunt prezentate mai multe variante de materializare prezentate în tabelul 2.2.4.

Dintre alarmele prezentate anterior, am ales să folosim Mini Difuzorul XHD SFB-55 DC deoarece este o alarmă rezistentă, cumpusă dintr-un material durabil. Are un număr mare de decibel, de aceea sunetul alarmei este unul puternic, nu necesita un nivel ridicat de cunoștinte pentru montare, conectându-se la modulul Raspberry foarte ușor. Raportul preț/calitate al acestui difuzor este unul foarte bun.

2.2.5 Funcția de memorare

Pentru funcția de memorare sunt prezentate mai multe variante de materializare “prezentate în tabelul 2.2.5.”

Din analiza criterială a variantelor prezentate am optat ca, pentru funcția de momorare, să uilizăm cardul de memorie MicroSD deoarece modulul Raspbery Pi 3B+ are incorporat un slot special proiectat pentru acest tip de card.

2.2.6 Funcția de interfațare grafică

Pentru funcția de interfațare grafică sunt prezentate mai multe variante de materializare“prezentate în tabelul 2.2.6.”

Placa de dezvoltare Raspberry Pi 3 b+, în proiectul nostru, se conectează la interfața grafică prin cablu HDMI. Smarthphone-ul nu dispune de conectare HDMI,el putând fi conectat la placă doar prin Wi-fi. După analiza critearială a varintelor rămase, am ales monitorul ca și interfață grafică.

2.2.7 Funcția de alimentare

Pentru funcția de alimentare sunt prezentate mai multe variante de materializare prezentate în tabelul 2.2.7.

După analiza criterială a variantelor de surse de alimentare, am optat pentru alimentatorul Raspberry Pi, deoarece, in comparație cu acumalatorii și bateriile care au o sursa de energie finită și existând riscul să se epuizeze întru-un moment crucial, alimentatorul Raspberry Pi, conectat la o sursă de curent, reprezintă o sursă de energie inepuizabilă. Alimentatorul este creat special pentru această placă, având exact tensiunea necesara pentru alimentarea lui.

2.3 Concluzii

Pentru realizarea oricărui proiect ce implică parte practică, trebuie să analizăm mai multe variante de materializare a sistemelor. În funcție de cerințele referitoare la performanțele acestora, după o analiză criterială a celor mai favorabile trei variante, se alege varianta cea mai optimă dintre ele.

Capitolul 3. Structura Sistemului ergonomic

3.1 Introducere

Obiectivul acestui capitol este prezentarea componentelor utilizate in cadrul proiectului și a codului creat pentru acest proiect.

“Prin senzor se înțelege dispozitivul tehnic destinat înzestrării mașinilor cu simțuri. Are rolul determinării unei sau unor proprietăți, și în funcție de nivelul de integrare poate avea funcții mai simple sau mai complexe.”

“Senzorul cuprinde traductorul/traductoarele pentru transformarea mărimii de intrare într-un semnal electric util, dar și circuite pentru adaptarea și conversia semnalelor și eventual pentru prelucrarea și evaluarea informațiilor. Senzorul care include și unitățile micromecanice și microelectronice de prelucrare, realizate prin integrare pe scară largă (LSI) sau foarte largă (VLSI), se întâlnește în literatura de specialitate și sub denumirile de "sistem senzorial" sau "senzor inteligent" (smart-sensor). Producerea senzorilor inteligenți este facilitată de dezvoltarea tehnicii microsistemelor, care permite integrarea în volume extrem de mici atât a traductoarelor de diferite tipuri, cât și a micromecanicii și microelectronicii de prelucrare.”

“Nivelul de dezvoltare a capacităților senzoriale ale unui sistem mecatronic se determină, în general, după modul în care acesta reușește să realizeze funcții de recunoaștere similare cu cele ale omului.”

“Între sistemele de recunoaștere ale omului si ale unui sistem mecatronic există însă două mari deosebiri: omul are posibilități multiple de recunoaștere, fiind dotat cu organe de simț complexe, care îi asigură capacitățile de vedere, auz, miros, gust și percepție tactilă; la un sistem mecatronic acest lucru nu este nici necesar și nici posibil, tinzându-se spre limitarea funcțiilor senzoriale la cele strict necesare impuse de utilizările concrete ale acestuia.”

“Un sistem mecatronic poate fi dotat cu facilități senzoriale pe care nu le întâlnim la om, asigurate, de exemplu, de senzorii de proximitate inductivi, capacitivi, fluidici, sau cei de investigare, bazați pe radiații ultrasonice sau radiații laser și funcționând pe principiul radarului.”

3.2 Structura hardware

3.2.1 Raspbery pi3 b+

“Raspberry Pi este o placă de dezvoltare de tip SBC (Single Board Computer) –  un sistem de calcul nemodular implementat pe un singur cablaj electronic. Chiar dacă are dimensiuni reduse (85mm x 56mm), Raspberry Pi este un calculator complet permițând” “funcționalități obișnuite precum rularea unui sistem de operare (Linux sau Windows) și rularea de aplicații utilizator (jocuri, editoare de text, medii de programare, redarea de muzică și filme, aplicații de teleconferință, aplicații Internet).”Diferențele între o placă Raspberry Pi și un calculator personal (PC) sau laptop constau atât în dimensiunea redusă a plăcii cât și în puterea mai mică de calcul a acesteia – “nu are aceleași performanțe de calcul precum un PC desktop care are un cost și o dimensiune de câteva ori mai mari. Putem compara placa Raspberry Pi cu o tabletă sau cu un sistem de tip NetBook dar fără a dispune de ecran și tastatură. În plus, placa Raspberry Pi oferă posibilitatea de a conecta diverse componente electronice specifice sistemelor embedded: senzori, butoane, ecrane LCD sau pe 7 segmente, drivere de motoare, relee etc.” Posibilitatea“de a personaliza sistemele de programe (sistemul de operare, aplicațiile) și posibilitatea de interconectare cu alte componente electronice fac din placa Raspberry Pi un sistem de calcul ce poate sta la baza unor proiecte personale extrem de interesante și de puternice – un calculator ce poate fi integrat în sisteme electronice și mecanice proiectate și realizate de utilizator.”

Fig 3.2.1.1 Raspbery pi

„În ciuda dimensiunii reduse placa Raspberry Pi 3 dispune de periferice integrate numeroase acoperind complet funcționalitatea unui sistem de calcul (audio, video, porturi USB, conectivitate de rețea):”

„Procesor SoC pe 64 de biți din familia ARMv8-A, Broadcom BCM2837, ce lucrează la o frecvență de 1.2GHz și dispune de 4 nuclee de tip ARM Cortex-A53;”

„1GB de memorie RAM (folosită și ca memorie video, partajată cu procesorul grafic);

Procesor grafic Broadcoam VideoCore IV 3D integrat pe aceeași pastilă de siliciu ca și procesorul principal;”

„Ieșire digitală video / audio HDMI;”

„Ieșire analogică video (composite video) / audio mixtă prin intermediul unei mufe jack 3.5mm;”

„Mufă de rețea RJ45 Ethernet 10/100 Mbit/s;”

„Conectivitate WiFi 802.11n;”

„Conectivitate Bluetooth 4.1 / BLE;”

„4 porturi USB 2.0;”

„40 de pini de intrare / ieșire (GPIO);”

„Slot card de memorie microSD (utilizat pentru instalarea sistemului de operare);”

„Conectori dedicați pentru cameră video (CSI) și afișaj (DSI);”

Fig. 3.2.1.2 Raspbery Pi

„Pentru a pune în funcțiune placa Raspberry Pi 3 avem nevoie de următoarele componente suplimentare:”

“Cablu HDMI și un monitor / televizor cu intrare HDMI. În cazul în care nu dispunem de un monitor / televizor cu intrare HDMI putem utiliza un adaptor HDMI-DVI sau un adaptor HDMI-VGA, depinde de intrarea monitorului pe care îl utilizăm.”

„Alimentator de rețea cu ieșire de 5V, minim 2.5A și mufă microUSB. Este recomandată utilizarea alimentatorului oficial sau a unui alimentator de calitate care asigură o tensiune corectă și un curent suficient pentru alimentarea plăcii Raspberry Pi 3. În cazul în care utilizăm un alimentator ieftin putem distruge placa din cauza fluctuațiilor de tensiune sau putem întâmpina probleme în utilizare din cauza curentului insuficient debitat de sursa de tensiune.”

„Tastatură și mouse USB. Sunt necesare pentru instalarea și configurarea inițială a sistemului. Dacă, ulterior, se utilizează sistemul de la distanță, tastatura, mouse-ul și monitorul nu mai sunt necesare. O variantă mai simplă, și mai comodă, este utilizarea unui dispozitiv mixt tastură / touchpad fără fir.”

„Card de memorie microSD, capacitate minimă 8GB (16GB recomandat), clasă de viteză 10. Cardul de memorie va stoca sistemul de operare la fel ca și hard-disk-ul în cazul unui sistem de calcul de tip PC sau laptop. Este foarte importantă utilizarea unui card microSD de calitate și de viteză adecvată din cauză că utilizarea unui card de calitate îndoielnică poate conduce la probleme de funcționare extrem de neplăcute: blocări în funcționare, resetarea aleatorie a sistemului, pierderi de date etc. Dacă este posibil, se recomandă utilizarea cardului microSD oficial.”

„Dacă sistemul va fi utilizat într-o rețea locală pe cablu este necesar și un cablu de rețea UTP – patch-cord. Dacă se utilizează placa într-o rețea locală WiFi nu este necesar. Conectivitatea de rețea (conectivitatea Internet) nu este obligatorie pentru funcționarea plăcii dar este recomandată deoarece altfel nu se pot realiza actualizările de securitate ale sistemului de operare, nu se pot menține corect setările de dată și oră și, bineînțeles, se pierde o funcționalitate importantă a sistemului.”

„Opțional, dar recomandat, este utilizarea și a unei carcase pentru placa Raspberry Pi. Manipularea plăcii fără nici un fel de protecție poate conduce la deteriorarea acesteia datorită descărcărilor electrostatice (descărcarea sarcinii electrice statice a corpului uman în circuitul electronic prin atingerea componentelor conductoare a acestuia), a șocurilor mecanice și a murdăriei (praf, lichide, grăsimi).”

„Hardware-ul este partea fizică a unui sistem informatic, constituită din ansamblul de componente electrice, electronice și mecanice care împreună pot primi, prelucra, stoca și reda informații, sub diverse forme de semnale electrice, acustice sau optice, spre deosebire de software, care este partea logică — cea care comandă hardware-ul prin intermediul unor programe (aplicații, sisteme de operare și drivere) — și de datele asupra cărora operează respectivul sistem de calcul.”

„Termenul este un cuvânt englez care se pronunță aproximativ hard-uer și se traduce uzual cu echipament solid sau și cu articole de fierărie (de menaj).”

„Hardware este ansamblul elementelor fizice și tehnice cu ajutorul cărora datele se pot culege, verifica, prelucra, transmite, afișa și stoca, apoi suporturile de memorare (dispozitivele de stocare) a datelor, precum și echipamentele de calculator auxiliare — practic, toate componentele de calculatoare și rețele de calculatoare concrete, tangibile”

„3.2.1.1 Utilizarea plăcii Raspberry Pi 3 de la distanță”

„De multe ori este mai comod sau pur și simplu natura proiectului impune accesul la distanță pentru utilizarea plăcii Raspberry Pi. Prin acces la distanță nu se înțelege neapărat faptul că placa se află la mare distanță ci că nu este accesată de la o tastatură și un monitor direct conectate. În acest fel putem utiliza placa fără a bloca un set de periferice dedicate.”

„Pentru a putea să ne conectăm la placa Raspberry Pi prin intermediul rețelei este necesar să cunoaștem adresa IP a acesteia. Dacă alocarea adreselor IP în rețeaua locală în care se utilizează placa se realizează în mod static este suficient să ne notăm adresa alocată după instalarea sistemului de operare utilizând comanda ifconfig în aplicația Terminal.”

„Dacă placa se conectează într-o rețea locală ce alocă dinamic adresele IP asta înseamnă că la fiecare repornire este posibil ca adresa IP să se modifice și nu avem altă posibilitate decât să ”scanăm” rețeaua pentru a descoperi ce adresă a fost alocată pentru placa Raspberry Pi. Scanarea se face cu aplicații specifice, de exemplu: Angry IP Scanner sau nmap.”

„După instalare, aplicația Angry IP Scanner permite verificarea întregii plaje de adrese dintr-o rețea locală și raportează ce adrese IP sunt active (sunt alocate) și ce servicii rulează sistemele de calcul respective:”

Figura 3.2.1.3 Angry IP Scanner

„Pentru accesul la distanță în linie de comandă se utilizează programul ssh ce permite deschiderea unei sesiuni de tip terminal de pe un alt sistem de calcul. Este necesară instalarea unui client ssh pe sistemul de pe care se va face accesul. Cel mai cunoscut client ssh pentru Windows este putty, sistemele Linux au clientul ssh instalat implicit:”

Fig 3.2.1.4 Putty

“Pentru accesul la distanță beneficiind de interfața grafică pusă la dispoziție de sistemul de operare vom utiliza programul VNC. La fel ca și în cazul ssh este necesară instalarea pe sistemul de pe care se face accesul a unui client specific. Unul dintre cei mai cunoscuți clienți VNC este RealVNC:”

Figura 3.2.1.5 VNC Viewer

3.2.2 Camera Rasbery pi

Camera Rasbery Pi este capabilă să filmeze și să facă poze full HD.„Fiind un produs oficial Raspberry Pi, se pot folosi librările puse la dispoziție de către fundație, pentru a crea diverse efecte. Sunt foarte multe exemple, în care această camera este folosită pentru înregistrări de tip time-lapse sau slow-motion. Pentru alimentarea sistemului se poate utiliza o baterie externă USB sau un alimentator de rețea de 5V, minim 1A (se poate utiliza alimentatorul oficial al plăcii Raspberry Pi 3).”

“Pentru punerea în funcțiune a sistemului mai avem nevoie de un card microSD pe care să copiem sistemul de operare (se recomandă utilizarea unui card de memorie de calitate). Se recomandă utilizarea versiunii Lite a sistemului de operare Raspbian pentru a nu încărca microprocesorul cu execuția interfeței grafice utilizator și a altor servicii ce nu sunt necesare. Pentru testare s-a utilizat versiunea 2018-03-13-raspbian-stretch-lite.”

Figura 3.2.2.1 Camera Rabery Pi

Caracteristici tehnice:

Compatibil cu Raspberry Pi;

Rezoluție foto: 8MP;

Rezoluție video: 1080p 30fps, 720p 60fps, 640x480p 60/90fps;

Conexiune CSI (camera serial interface).

3.2.3  Senzor PIR HC-SR501

„Un senzor pasiv în infraroșu (senzor PIR) este un dispozitiv electronic care măsoară radiația infraroșie (IR) provenită de la obiecte aflate în câmpul său vizual. Aparent mișcarea este detectată atunci când un corp cu o anumită temperatură (cum ar fi un om sau un animal) trece prin fața sursei infraroșu (adică un alt corp, obiect) cu o altă temperatură, cum ar fi un perete. Acest lucru înseamnă că senzorul detectează căldura de la trecerea unui obiect prin câmpul de acțiune al senzorului și acel obiect rupe câmpul pe care senzorul l-a determinat anterior ca fiind “normal”. Orice obiect, chiar unul de aceeași temperatură ca și obiectele din jur va activa senzorul PIR dacă corpul se deplasează în câmpul vizual al senzorului3.”

„Toate corpurile emit energie sub formă de radiații. Radiațiile infraroșii sunt invizibile pentru ochiul uman, dar pot fi detectate de dispozitive electronice concepute în acest sens.”

“Un detector de mișcare este un dispozitiv de recunoaștere a mișcărilor de corpuri (obiecte, persoane) în vecinătatea lui. Un astfel de detector conține un mecanism fizic sau un senzor electronic care cuantifică mișcarea și care poate să fie integrat sau conectat la alte dispozitive care să alerteze utilizatorul de prezența unui obiect în mișcare în raza de acțiune a senzorului. Detectoarele de mișcare sunt o componentă vitală a sistemelor de securitate atât pentru locuințe cât și pentru firme (companii).
Senzorul infraroșu pasiv este cel mai utilizat senzor în detectoare de mișcare. Se adaptează optim la detecția mișcărilor ce provoacă schimbări în poziționarea unghiulară față de el a corpurilor, atunci când ele se află în raza de acțiune a senzorului.”

„Tensiune de operare: 5V – 20V
Curent: 65mA
Output digital TTL: 3.3V / 0V
Delay ajustabil: 0.3sec – 5min
Range: 110°, 7 metri
Trigger L/H
Temperatură de operare: -15°C – +70°C

Dimensiuni: 32mm x 24mm”

„Senzorul infraroșu HC-SR501 este folosit pentru a detecta prezența oamenilor. Este des utilizat în aprinderea sau stingerea automată a luminii într-o încăpere atunci când o persoană ajunge sau parasește o incintă.”

„Senzorul este bazat pe tehnologia IR, oferă fiabilitate în proiectele tale și o tensiune mică de operare.”

„Suportă o tensiune de alimentare mai ridicată (5 – 20 V ) și are un consum mai mare. Are o rază de sensibilitate de 110 ˚ și detectează obiecte până la o distanță de 7 m.

Capacul alb de plastic funcționează ca o lentilă divergentă ce îi permite senzorului să detecteze obiecte pe o raza mult mai mare. Senzorul face “citiri” la intervale de timp ajustabil, cuprinse între 0.3 sec și 5 min.”

Figura 3.2.3.1 Senzor pir HC SR 501

3.2.4 Senzor PIR RE200B

„Senzorul cu infraroșu pasiv , (în engleză, prescurtat PIR) reacționează la schimbarea temperaturii cauzată de schimbarea fluxului de radiații (în principal radiație termică în infraroșu, lungimea de undă fiind de aproximativ 10 µm) de la oameni, animale și vehicule aflate în vecinătatea senzorului. Senzorul (de mișcare) cu infraroșu nu răspunde la diferențele termice statice, care sunt cauzate prin mijloace naturale cum ar fi expunerea la lumina soarelui – percepe numai semnale de schimbare, cum ar fi atunci când o persoană intră în raza de sensibilitate infraroșie (detecție) a senzorului.”

„În fața senzorului propriu-zis – în distanța focală – se găsește o cupolă sferică sau cilindrică de lentile mici curbe convexe albe, din material plastic noros, dar este în mod clar în infraroșu transparent. Aceste lentile multiple colectează lumină în infraroșu. Lumina în infraroșu ajunge la senzorul propriu-zis care transformă această energie infraroșie în energie electrică, care poate fi analizată de un circuit de procesare (procesor) și care va diferenția alarmele false de alarmele reale.”

Figura 3.2.4.1 Senzor PIR RE200B

3.3 Structura software

3.3.1 Instalarea sistemului de operare

„Înainte de punerea în funcțiune a plăcii Raspberry Pi 3, pregatim cardulu microSD pentru instalarea sistemului de operare. Placa Raspberry Pi 3 poate rula diverse distribuții ale sistemului de operare Linux și o versiune minimală a sistemului de operare Microsoft Windows 10 (prin versiune minimală înțelegem o variantă ce nu poate fi folosită ca platformă desktop ci doar ca platformă pentru aplicații – Windows 10 IoT Core). În continuare vom exemplifica instalarea distribuției Linux Raspbian, sistemul de operare oficial al plăcii Raspberry Pi, sistem de operare foarte ușor de utilizat și recomandat pentru începători. „

„În cazul în care utilizăm cardul microSD oficial al plăcii Raspberry Pi instalarea sistemului de operare este foarte simplă deoarece cardul de memorie conține utilitarul NOOBS (New Out Of Box Software) ce facilitează instalarea diverselor sisteme de operare specifice plăcii Raspberry Pi. Pentru pornirea instalării sistemului de operare se inserează cardul în slotul microSD al plăcii și se pornește sistemul (trebuie să vă asigurați că aveți toate echipamentele conectate corect: tastatură, mouse, cablu HDMI). După inițializare utilitarul NOOBS vă permite alegerea sistemului de operare pe care dorim să-l instalăm:”

Figura 3.4.1 Noobs

“În cazul în care placa nu este conectată la Internet (prin cablu sau prin WiFi) singura opțiune de instalare va fi sistemul de operare Raspbian al cărui kit de instalare se află deja pe cardul de memorie. Toate celelalte sisteme de operare necesită conectivitate Internet pentru instalare. Conexiunea la Internet se poate realiza prin conectarea cu un cablu la o rețea ce oferă setări automate (DHCP) sau configurând accesul WiFi (opțiunea Wifi networks din partea de sus a ferestrei anterioare). După confirmarea sistemului de operat dorit, utilitarul NOOBS va instala automat sistemul de operare – acest proces durează câteva zeci de minute.”

Figura 3.4.2 Instalare

“După finalizarea procesului de instalare sistemul va reporni și putem deja să lucrăm cu placa Raspberry Pi.”

„În cazul în care nu dispunem de un card microSD cu NOOBS preinstalat putem utiliza un card microSD de calitate pe care să copiem utilitarul NOOBS – se downloadează și se dezarhivează pe cardul microSD. O alternativă la utilizarea programului NOOBS este copierea directă a sistemului de operare pe cardul microSD. Copierea nu se poate face direct, ca în cazul NOOBS, ci se realizează prin transferul unui fișier imagine cu ajutorului unui utilitar specializat, de exemplu: Etcher sau Win32DiskImager. Se downloadează imaginea de sistem de operare dorit (varianta LITE nu include interfața grafică) și se copiază pe cardul de memorie. După această operație cardul de memorie va conține sistemul de operare deja instalat, gata de utilizare. Cardul de memorie se poate introduce în slotul plăcii și se poarte porni sistemul.”

3.3.2 Limbajul de programare utilizat pentru programarea sistemului: Python

„Python este un limbaj de programare dinamic multi-paradigmă, creat în 1989 de programatorul olandez Guido van Rossum. Van Rossum este și în ziua de astăzi un lider al comunității de dezvoltatori de software care lucrează la perfecționarea limbajul Python și implementarea de bază a acestuia, CPython, scrisă în C. Python este un limbaj multifuncțional folosit de exemplu de către companii ca Google sau Yahoo! pentru programarea aplicațiilor web, însă există și o serie de aplicații științifice sau de divertisment programate parțial sau în întregime în Python. Popularitatea în creștere, dar și puterea limbajului de programare Python au dus la adoptarea sa ca limbaj principal de dezvoltare de către programatori specializați și chiar și la predarea limbajului în unele medii universitare. Din aceleași motive, multe sisteme bazate pe Unix, inclusiv Linux, BSD și Mac OS X includ din start interpretatorul CPython.”

„Python pune accentul pe curățenia și simplitatea codului, iar sintaxa sa le permite dezvoltatorilor să exprime unele idei programatice într-o manieră mai clară și mai concisă decât în alte limbaje de programare ca C. În ceea ce privește paradigma de programare, Python poate servi ca limbaj pentru software de tipul object-oriented, dar permite și programarea imperativă, funcțională sau procedurală. Sistemul de tipizare este dinamic iar administrarea memoriei decurge automat prin intermediul unui serviciu „gunoier” (garbage collector). Alt avantaj al limbajului este existența unei ample biblioteci standard de metode.”

„Implementarea de referință a Python este scrisă în C și poartă deci numele de CPython. Această implementare este software liber și este administrată de fundația Python Software Foundation.”

3.3.3 Programarea sistemului

Programul necesar pentru funcționare sistemului este următorul:

import RPi.GPIO as GPIO

import time

import subprocess

import threading

import picamera

camera = None

pir1 = 26

pir2 = 24

alarm = 32

ok = 0

def setup():

GPIO.setmode(GPIO.BOARD)

GPIO.setup(pir2, GPIO.IN)

GPIO.setup(pir1, GPIO.IN)

GPIO.setup(alarm, GPIO.OUT)

def camera_th():

global ok, camera

if camera != None:

camera.start_preview()

time.sleep(10)

camera.stop_preview()

time.sleep(2)

ok = 0

def main():

global ok, camera

Continuarea în ANEXA 4

La inceputul programului am importat toate bibleotecile de care avem nevoie:

“import RPi.GPIO as GPIO” această librărie e responsabilă cu pinii input și output;

“import time” e responsabilă cu timpii de așteptare;

“import threading” crează un process nou;

“Import picamera” controlează camera video.

Avem primul senzor responsabil pentru alarmă “pir1=26” conectat pe pinul 26; senzorul doi responsabil pentru cameră “pir2=24” conectat pe pinul 24; alarma propriu-zisă “alarrma =32” e conectată la pinul 32 și dispunem de o variabilă suplimentară “ok=0” care e folosită pentru activarea și dezactivarea camerei. Funcția “set_up” activează toți pinii folosiți anterior.

Aceasta este o funcție care activează camera. In primul rand algoritmul verifică dacă camera este setată, în caz pozitiv, camera este activată prin comanda: “camera.start_preview()“, stă pornită 30 secunde cu ajutorul comenzii “time.sleep(30) “ ( timpul se poate modifica prin schimbarea cifrei dintre paranteze), după care este dezactivată prin comanda: “camera.stop_preview()”.

Această funcție “def main()” este funcția principală a programului. În consolă, toate mesajele sunt afișate prin comnda “print”.

Se setează pinii, se așteaptă două secunde pentru configurarea corespunzătoare a piinilor și se afișează mesajul că cei doi senzori sunt pregătiți pentru a detecta mișcarea. Camera se setează, iar după pornirea ei,întreabă intr-o buclă infinită daca senzorul responsabil pentru camera pir2 este activat. În caz afirmativ, automat pornește camera video și se afișează imaginea pe monitor. Următorul pas este de verificare a senzorului responsabil pentru alarmă, pir1, dacă acesta este pozitiv (detectează mișcarea) alarma pornește. Pornirea alarmei se realizează prin comutarea ieșirii acesteia de la 0V “LOW” la 5 V “HIGH” . Alarma rămâne pornită până când senzorul responsabil numai detectează mișcare, iar oprirea ei se realizează prin comutarea de la 5 V “HIGH” la 0 V “LOW”, după care asteaptă un timp să se reseteze senzorul.

3.4 Concluzii

Toate componentele pe care le-am denumit ca fiind comoponete hardware sunt capabile să primească, să prelucreze și să redea informații sub formă de semnale.

Structura software reprezintă, în cazul nostru, progamarea componentei hardware, Raspberry Pi. Pentru a realiza acest lucru este nevoie de a cunoaște într-un mod avansat limbajul de programare Phyton.

Capitolul 4. Tehnologia de realizare a sistemului

4.1 Introducere

Obiectivul capitolului este prezentarea modului de conectarea al componentelor.

Pentru realizarea oricărui proiect ce implică un sistem, în mod implicit, trebuie sa recurgem la îmbinarea anumitor componente.

Asamblarea reprezintă procedeul de realizare a modelului constructiv de o complexitate superioară, ce utilizează anumite componente principale din contrucția aparatelor. Asamblările, în funcție de posibilitatea de desfacere, se clasifică în asamblări demontabile și asamblări nedemontabile.

Asamblarile nedemontabile sunt folosite atunci când, asupra legaturii dintre piese, nu se mai intervine, componentele rămânând asamblate chiar dacă se intervine asupra sistemului.

In functie de procesul care stă la baza îmbinării, acestea se clasifică în:

• Asamblări realizate prin deformații plastice;

• Asamblări cu solidificare de material: îmbinare prin sudare, lipire, chituire, încleiere, încastrare;

Asamblările demontabile au avantjul ca piesele care realizază imbinarea pot fi montate și demontate în mod repetat, fără a se distruge. Însă, dezavantajul este că datorită vibrațiilor și șocurile dinamice pot conduce la desfacerea legăturii, care, automat pot duce la accidente deosebite. Cele mai comune asamblări demontabile intalnite la construcția elementelor electronice sunt:

• asamblările prin filet;

• asamblările prin pană sau efect de pană.

• asamblările prin efect elastic;

Pentru sistemul nostru, vom folosi doar asamblări demontabile și anume, vom conecta cabluri de alimentare pentru a asigura sursa de energie necesară, cabluri de legătură între componente, și fire de conexiune de tip tată-mamă resptiv mamă-mamă pentru imbinarea senzorilor și alarmei cu placa de dezvolare Raspberry Pi.

Realizarea sistemului mecatronic de supraveghere și semnzalizare a presupus parcurgerea mai multor etape.

4.2 Cabluri, fire si elemnte periferice utilizate

În primul rând, pentru a face legatura între placa de dezvoltare Raspberry Pi și monitor, avem nevoie de un cablu HDMI. Pentru a programa și a putea accesa sistemul plăcii de dezvoltare, avem nevoie de un mouse și o tastatură. Conexiune senzorilor și alarmei cu placa se face prin fire de legatura mamă-mamă, respective mamă-tată.

4.2.1 Cablu HDMI

„HDMI (High-Definition Multimedia Interface/ interfață multimedia de înaltă definiție ) este o interfață video/ audio proprietară pentru transmiterea de date video și date audio digitale de la un dispozitiv sursă compatibil HDMI, cum ar fi un controler de afișaj , la un monitor de computer compatibil, televiziune digitală sau dispozitiv audio digital .”

„Mai multe versiuni de HDMI au fost dezvoltate și desfășurate de la lansarea inițială a tehnologiei, dar toate utilizează același cablu și conector. În afară de îmbunătățirea capacității audio și video, a performanțelor, a rezoluției și a spațiilor de culoare, versiunile mai noi au funcții avansate opționale cum ar fi conexiunile de date 3D , Ethernet și extensiile CEC (Consumer Electronics Control). HDMI este un înlocuitor digital pentru standardele video analogice .”

“Începând cu data de 6 ianuarie 2015 (doisprezece ani după lansarea primei specificații HDMI), au fost vândute peste 4 miliarde de dispozitive HDMI.”

Figura 4.2.1 Cablul HDMI utilizat

4.2.2 Tastatura

Tastatura este o componentă periferică de tip hardware a calculatorului ce ne permite să introducem  în unitatea centrală a plăcii litere, cifre și caractere speciale de care avem nevoie prin apăsarea unor taste. Tastatura folosită de noi este de  tipul QWERTY, acest tip de tastaturi este cel mai raspândit pe plan mondial. Un alt tip de tastatură des folosit este tastatura de  tipul QWERTYZ.

“Tastatura este probabil cel mai vechi dispozitiv de intrare din structura computerelor moderne, ea fiind inventată încă înainte de apariția monitoarelor și a mausului. Fiecare tastă are asociat un număr de identificare care poartă denumirea de "cod de scanare". La apăsarea unei taste, tastatura trimite sistemului de calcul codul de scanare corespunzător tastei respective (un număr întreg de la 1 la „n” – numărul de taste). La primirea codului de scanare de la tastatură, calculatorul face conversia între numărul primit și codul ASCII corespunzător, în logică binară.”

Figura 4.2.2 Tastatura utilizată

4.2.3 Mausul

„Mausul este un dispozitiv periferic de tip hardware și este unul dintre cele mai importante în introducerea de comenzi ale calculatorului. A devenit aproape un "element" hardware standard al oricărui computer. De obicei mausul este un obiect mic echipat cu una sau mai multe taste, modelat astfel încât să poată fi apucat și mânuit ușor cu mâna. Principiul lui de funcționare se bazează pe recunoașterea de către computer a mișcării sale relativă la suprafața plană pe care este așezat și deplasat.”

„Mișcarea mausului este detectată de un senzor situat în partea sa inferioară, preluată, digitalizată și apoi printr-o interfațăadecvată transmisă computerului la care e atașat. Informația de mișcare a mausului în spațiul bidimensional (2D) este convertită tot în mișcare bidimensională (2D) a unui cursor identificator-indicator grafic pe ecranul unui monitor. Altfel spus, mișcarea mausului provoacă o mișcare corespunzătoare a cursorului pe suprafața ecranului monitorului, atașat și el calculatorului. Datorită acestei funcțiuni utilizatorul mausului poate decide (alege) și indica pe ecranul monitorului orice poziție dorită, ceea ce de obicei este interpretat de către computer drept o introducere de comandă, un element major al interfeței grafice cu calculatorul (Graphic User Interface, GUI). De la începutul anilor 1990 mausul împreună cu tastatura și monitorul au devenit pe plan mondial una din cele mai obișnuite interfață om-mașină, prezentă aproape la orice computer.”

Figura 4.2.3 Mausul utilizat

4.3 Etapele parcurse pentru finalizare

4.3.1 Prima etapă

Pentru început, avem nevoie ca programul NOOBS să fie instalat pe cardul de memorie. Aceasta operație se face prin introducerea cardului in laptop, downloadarea programului NOOBS și instalarea lui pe cardul de memorie.

Figura 4.3.1 Introducere card

4.3.2 A doua etapă

Etapa a doua constă în scoaterea cardului de memorie din calculator și introducerea acestuia în slotul plăcii aflate dedesubtul acesteia.

FIgura 4.3.2 Introducerea cardului în placă

4.3.3 A treia etapă

Constă în conectarea camerei video la placa de bază. Camera video fiind special proiectată pentru această placă, în mijlocul placii se află un loc special de conectare. Printr-o simplă apasare a camerei, pozitionata in modul corect, camera și placa sunt conectate.

Figura 4.3.3 Conectare cameră video

4.3.4 A patra etapa

După conectarea camerei, urmează conectarea alarmei care se face la pinii 32 si 39 după schema din figura 4.5.1. Firul maro reprezintă împământarea și este conectată la pinul 39 iar firul rosu este legat la pinul 32.

Figura 4.3.4 Conectare alarmă

Figura 4.5.1 Pinii de conectare

4.3.5 A cincea etapă

Constă in conectarea senzorului pir HC HR-501. Firul din mijloc e conectat la pinul 26, pinul din stanga reprezintă împământarea și e conectat la pinul 6, pinul din dreapta reprezintă masa și e conectat la pinul 2 care trasmite o tensiune de 5.5V.

Figura 4.3.5 Conectarea senzorului

4.3.6 A sasea etapa

Constă în conectarea celui de-al doilea senzor PIR RE200B la placa de dezvoltare. Firul galben este conectat la pinul 12 și reprezintă împământarea, firul mov reprezintă masa și este conectat la pinul 4 care transmite o tensiune de 5.5 V iar firul portocaliu este conectat la pinul 22.

Figura 4.3.6 Conectarea senzorului doi

4.3.7 A șaptea etapă

Reprezintă conectarea cablului HDMI în slotul special creat pentru acesta și in slotul monitorului, pentru a face legatura între placă și elemntul periferic ( monitorul).

Figura 4.3.7 Conectarea cablului HDMI

4.3.8 A opta etapa

Ultima etapă după conectarea tuturor elementelor este de a scrie codul pentru programarea plăcii și executarea acestuia pentru a pune în funcțiune întregul sistem.

4.3.8 Executarea programului

4.4 Concluzii

Cablurile, firele și elementele periferice folosite sunt de o importanță deosebite în finalizarea proiectului, deoarece fără ele nu este posibilă asamblarea sistemelor și nici programarea plăcii. Realizarea oricărui proiect se face in diferite etape de lucru, care trebuie structurate și gândite foarte bine astfel încat eficiența de lurcru să fie maximă.

Capitolul 5. Experiment

5.1 Introducere

Obiectivul acestui capitol este prezentarea modului de funcționare a a sistemului de supraveghere și alarmare.

“Un experiment este un set de observații sistematice desfășurate în contextul rezolvării unei anumite probleme sau chestiuni, pentru a sprijinii sau dezminți o ipoteză sau cercetare privitoare la fenomene. Experimentul este un mijloc fundamental de cercetare empirică.”

5.2 Funcționare

După finalizarea tuturor conexiunilor și a programării sistemului creat, am realizat un fișier executabil. Prin accesarea fișierului executabil, programul rulează astfel:

Cei doi senzori nu sunt poziționați pe aceeași axă, ei fiind plasați în poziții diferite reprezenânt două nivele de risc. Cel pentru cameră este poziționat mai în față, reprezenând zona unu de risc, iar cel pentru alarmă este poziționat mai in spate, reprezentând zona doi de risc, după cum se poate observa și in poza următoare:

Figura 5.2 Poziționare finală

Așadar, când operatorul pătrunde în zona unu de risc, senzorul responsabil pentru pornirea camerei depistează mișcare, camera pornește și afișează filmarea timp de 30 de secunde pe monitorul aflat în camera de control, atenționând astfel supraveghetorul că opearatorul se află în zona unu de risc. După trecerea celor 30 de secunde camera se oprește, iar dacă operatorul nu se îndepărtează de această zonă, senzorul depistează în continuare mișcare, repornind astfel camera și afișând imaginea pe monitor.

Dacă operatorul pătrunde în zona de risc doi, senzorul responsabil pentru funcția de alarmare va detecta mișcare și va declanșa alarma, avertizând astfel operatorul că se află intr-o zonă maximă de risc. Alarma va fi activă timp de 5 secunde. Dacă operatorul nu se depărtează de zona periculoasă în decursul acestor 5 secunde, senzorul va detecta in continuare mișcare, iar alarma va reporni.

Pe tot parcursul funcționării alarmei, camera va fi pornită deoarece senzorul care este conectat la cameră va sesiza prezență, el aflandu-se mai în față decât senzorul pentru alarmă.

5.3 Concluzii

După lansarea programului, datorită senzorilor care detectează mișcarea, camera și alarma funcționează în parametrii impuși de noi. Sistemul funcționează corect, iar persoana care se află într-o zonă avizată ca fiind zonă de risc, este atenționată prin sunet, evitând astfel întregul pericol.

Capitolul 6. Concluzii finale

Sistemul ergonomic de alarmare este foarte eficient pentru prevenirea accidentelor în zonele periculoase a celulelor de lucru.

Placa Raspberry Pi este ușor de utilizat și programat,avănd o multitudine de funcții incorporate, cum ar fi wi-fi,posibilitatea de navigare pe internet și multe altele, putând fi folosită la majoritatea proiectelor ce necesită o placă de dezvoltare.

Datorită ramurilor extinse ale sistemelor ergonomice, proiectele ce implică parte mecanică, senzori, sisteme elctronice de control si comandă se pot realiza independent, din cunoștiințele acumulate pe parcursul facultății.

Acest sistem ergonomic de alarmare poate avea mai multe utilizări, cum ar fi, sistem de securitate pentru locuințe, parcări, etc.

Bibleografie

1. [1] Pietraru R. 10(zece) proiecte cu Raspberry Pi, Techno Media, Sibiu, 2017, 158 pag.

2. [2] Dolga V, Sisteme de achiziții de date,interfețe si instrumentație virtual,Editura Politehnica,Timișoara 2008

3. [3]*** https://dokumen.tips/documents/senzori-si-traductoare-rezistive.html

4. [4]*** https://vdocuments.mx/senzori-si-traductoare-55b07be445646.html

5. [5]*** https://blog.robofun.ro/2017/04/18/primii-pasi-in-utilizarea-placii-raspberry-pi-3/

6.[6]***http://www.islavici.ro/articole/NOTITE%20DE%20CURS_Masuratori%20%20electr

o nice,%20senzori%20i%20traductoare.docx

7. [7]*** https://ro.wikipedia.org/wiki/Senzor_infraro%C8%99u_pasiv

8. [8]*** https://vdocuments.net/structura-robotului.html Accesat în data de 15.06.2018

9.[9]***http://www.cursuri.flexform.ro/courses/L2/document/ClujNapoca/grupa3/Silaghi_Co

rnelius/Mecatronica,_notiuni_generale.doc

10. [10]*** https://prezi.com/ignd2oqphwgf/echipamente-periferice-ale-unui/

11. [11] *** https://dokumen.tips/documents/aplicatiile-senzorilor.html

12. [12]*** https://prezi.com/on4vp4mwjjcc/ministerul-educatiei-nationale/

13. [13]*** https://ro.wikipedia.org/wiki/Maus

14. [14]*** https://docmh.com/mecatronica-discutii-si-interpretari

15. [15]*** http://www.mecatronica.ro/sisteme_mecatronice.html

16. [16]*** https://prezi.com/ignd2oqphwgf/echipamente-periferice-ale-unui/

Anexa 1.

Anexa 2.

Anexa 3

Anexa 4. Programarea sistemului

Codul de programare:

import RPi.GPIO as GPIO

import time

import subprocess

import threading

import picamera

camera = None

pir1 = 26

pir2 = 24

alarm = 32

ok = 0

def setup():

GPIO.setmode(GPIO.BOARD)

GPIO.setup(pir2, GPIO.IN)

GPIO.setup(pir1, GPIO.IN)

GPIO.setup(alarm, GPIO.OUT)

def camera_th():

global ok, camera

if camera != None:

camera.start_preview()

time.sleep(30)

camera.stop_preview()

time.sleep(2)

ok = 0

def main():

global ok, camera

print "Setez senzorii"

setup()

print "Loading…"

time.sleep(2)

print "Detectare miscare la cei doi senzori…."

camera = picamera.PiCamera()

try:

while True:

if GPIO.input(pir2):

if ok == 0:

print "Primul senzor"

ok = 1

t1 = threading.Thread(target = camera_th)

t1.daemon = True

t1.start()

time.sleep(1)

if GPIO.input(pir1):

print ("Am detectat miscare la al doilea senzor. Am pornit alarma…")

GPIO.output(alarm,GPIO.HIGH)

while GPIO.input(pir1):

pass

print "Alarma oprita"

GPIO.output(alarm,GPIO.LOW)

time.sleep(0.5)

except Exception:

raise

finally:

GPIO.cleanup()

if __name__ == '__main__':

main()