FUNDAȚIA PENTRU CULTURĂ ȘI ÎNVĂȚĂMÂNT IOAN SLAVICI TIMIȘOARA [304507]

FUNDAȚIA PENTRU CULTURĂ ȘI ÎNVĂȚĂMÂNT “IOAN SLAVICI” TIMIȘOARA

UNIVERSITATEA “IOAN SLAVICI” [anonimizat].dr.ing. Mircea Vladutiu

ABSOLVENT: [anonimizat]

2019

FUNDAȚIA PENTRU CULTURĂ ȘI ÎNVĂȚĂMÂNT “IOAN SLAVICI” TIMIȘOARA

UNIVERSITATEA “IOAN SLAVICI” [anonimizat] 2560 SI ESP 32

COORDONATOR ȘTIINȚIFIC

Prof.dr.ing. Mircea Vladutiu

ABSOLVENT: [anonimizat]

2019

Cuprins

Introducere 1

Capitolul I. Descrierea placilor de dezvoltare Arduino Mega 2560 si ESP 32 2

I.1. Structura bloc a placii de dezvoltare Arduino Mega 2560 folosite in lucrarea de licenta 2

I.1.3. Descrierea placii de dezvoltare Arduino Mega 2560 6

I.2. Structura bloc a placii de dezvoltare ESP 32 utilizate in aceasta lucrare de licenta 8

I.2.2. Descrierea placii de dezvoltare ESP 32 12

Capitolul II. Aplicatii de calcul ambiental utilizand placa de dezvoltare Arduino Mega 2560 14

II.1. Aplicatie pentru detectie a gazului intr-o incapere 14

II.1.1. Structura bloc utilizata pentru detectia gazului 14

II.1.2. Descrierea componentelor utilizate 16

II.1.3. Modul cu buzzer activ (sonerie) 16

II.1.4. Modul Senzor de Gaz MQ-5 17

II.1.5. Functionarea aplicatiei pentru detectie a gazelor intr-o incapere 19

II.2. Aplicatie pentru detectia unei inundatii in baie 20

II.2.1. Schema bloc utilizata pentru detectia unei inundatii 20

II.2.2. Descrierea componentelor utilizate 22

II.2.3. Senzor pentru detectia apei 22

II.2.4. Modul cu buzzer activ (sonerie) 25

II.2.5. Functionarea aplicatiei de detectie a unei inundatii in baie 25

II.3. Aplicatie pentru mentinerea unei temperaturi constante intr-o incapere 26

II.3.1. Schema bloc utilizata pentru mentinerea unei temperaturi constante 26

II.3.2. Descrierea componentelor utilizate 28

II.3.3. Senzorul de temperatura si umiditate DHT 22 28

II.3.4. Ventilator 31

II.3.5. Functionarea aplicatiei de mentinere a unei temperaturi constante 33

II.4. Aplicatie pentru detectia focului intr-o incapere 34

II.4.1. Schema bloc utilizata pentru detectia focului 34

II.4.2. Descrierea componentelor utilizate 36

II.4.3. Modul senzor de flacara infrarosu 36

II.4.4. Modul cu buzzer activ (sonerie) 39

II.4.5. Functionarea aplicatiei de detectie a focului intr-o incapere 39

II.5. Aplicatie pentru aprindere automata a luminii 40

II.5.1. Schema bloc utilizata pentru aprinderea automata a luminii 40

II.5.2. Descrierea componentelor utilizate 42

II.5.3. Modul cu fotodioda 42

II.5.4. [anonimizat] 501 (Senzor de Miscare) 45

II.5.5. LED 5 mm 47

II.5.6. Functionarea aplicatiei de aprindere automata a luminii 48

II.6. Aplicatie pentru accesul in casa cu ajutorul unui modul RFID 49

II.6.1. Schema bloc pentru accesul in casa 49

II.6.2. Descrierea componentelor utilizate 51

II.6.3. Afisaj LCD 1602 cu Interfata I2C si Backlight Albastru 51

II.6.4. Modul RFID MFRC 522 53

II.6.5. Servo motor MG 90 S 57

II.6.6. Functionarea sistemului de acces cu ajutorul modulului RFID 59

Capitolul III. Aplicatii de calcul ambiental utilizand placa de dezvoltare ESP 32…………………..60

III.1. Aplicatie pentru afisarea temperaturii si umiditatii pe telefonul mobil 60

III.1.1. Schema bloc pentru afisarea temperaturii si a umiditatii de la distanta 60

III.1.2. Descrierea componentelor utilizate 62

III.1.3. Senzorul de temperatura si umiditate DHT 22 62

III.1.4. Descrierea aplicatiei pentru afisarea temperaturii si a umiditatii pe telefonul mobil 63

III.2. Aplicatie pentru controlul usii de garaj utilizand telefonul mobil 64

III.2.1. Schema bloc pentru controlul usii de garaj 64

III.2.2. Descrierea componentelor utilizate 66

III.2.3. Servo motor MG 90 S 66

III.2.4. Descrierea aplicatiei pentru controlul usii de garaj utilizand telefonul mobil 67

III.3. Aplicatie pentru controlul ventilatorului utilizand telefonul mobil 68

III.3.1. Schema bloc pentru controlul ventilatorului utilizand telefonul mobil 68

III.3.2. Descrierea componentelor utilizate 70

III.3.3. Ventilator 70

III.3.4. Descrierea aplicatiei pentru controlul ventilatorului utilizand telefonul mobil 70

Concluzii 72

Bibliografie 73

Introducere

Alegerea temei “ Conceperea Aplicatiilor de Calcul Ambiental utilizand placa de dezvoltare Arduino Mega 2560 si ESP 32 “, a fost determinata de dorinta de cunoastere in detaliu a modului de functionare al aplicatiilor si a componentelor care ajuta la realizarea acestui lucru.

Aceasta lucrare a fost realizata si datorita faptului ca in prezent si in viitorul apropiat , omenirea se va baza din ce in ce mai mult pe diverse echipamente care sa-i faca viata mai sigura si mai confortabila.

Avand in vedere faptul ca tehnologia evolueaza intr-un ritm foarte rapid, ea devenind totodata mai performanta, usor de utilizat si accesibila ca pret populatiei, va fi usor de integrat in viata oamenilor, aducandu-le diverse beneficii .

In momentul de fata sunt foarte multe echipamente care sunt disponibile pentru a ne ajuta in realizarea acestui tip de proiect, ele pot fi cumparate separat pentru a putea fi personalizate conform nevoilor individuale, sau pot fi achizitionate ca un sistem intreg de la diverse companii.

Echipamentele utilizate pot fi senzori, display-uri, sisteme de comunicare la distanta ( Wi-Fi, Bluetooth ), sonerii si altele .

In cadrul proiectului meu am ales sa utilizez doua placi de dezvoltare, prima fiind Arduino Mega 2560, iar cea de-a doua ESP 32, care ii va oferi proiectului posibilitatea de comunicare la distanta utilizand Wi-Fi si o aplicatie denumita Blynk utilizata pentru afisajul grafic al temperaturii si umiditatii, precum si pentru controlul diverselor echipamente instalate .

Pot fi utilizate si alte placi de dezvoltare cum ar fi Raspberry Pi , precum a utilizat Steven Goodwin in cartea sa intitulata “ Smart Home Automation with Linux and Raspberry Pi , Second Edition “ [24] , el utilizand si diverse module pentru controlul echipamentelor dintr-o locuinta.

Totodata pot fi utilizate alte module pentru a-i adauga proiectului sisteme de monitorizare sau control , Adeel Javed utilizeaza in cartea sa intitulata “ Building Arduino Projects for the Internet of Things: Experiments with Real-World Applications “ [25] , un modul Arduino Ethernet conectat la placa de dezvoltare Arduino Uno, care ii va oferi posibilitatea de control prin intermediul Internetului, a echipamentelor utilizate in cadrul cartii sale, cum ar fi vizualizarea temperaturii de la distanta.

Toate echipamentele utilizate in cadrul proiectului meu, senzori, placi de dezvoltare, motorase, demonstreaza o parte din posibilitatile actuale de utilizare a lor, si controlul pe care il putem avea asupra acestor lucruri in orice moment, utilizand diverse tehnologii de transfer al datelor.

Multitudinea de echipamente si componente ce pot fi adaugate unui proiect de acest gen si modul de utilizare al lor depind de nevoile, cunostintele, si imaginatia celor care le implementeaza, personalizandu-si proiectele in acest mod.

Capitolul I. Descrierea placilor de dezvoltare Arduino Mega 2560 si ESP 32

I.1. Structura bloc a placii de dezvoltare Arduino Mega 2560 folosite in lucrarea de licenta

In cadrul schemei bloc din figura 1.1 am evidentiat partile cele mai importante si des utilizate ale placii de dezvoltare Arduino Mega 2560 necesare diverselor aplicatii din cadrul acestei lucrari.

Figura 1.1 Structura bloc utilizata in cadrul acestei lucrari

In figura de mai sus se observa urmatoarele elemente de structura:

Alimentare externa (1), de la o baterie sau alta sursa de tensiune avand o valoare ideala cuprinsa intre 7 – 12V;

Interfata USB (2), utilizata pentru transferul datelor de la calculator sau pentru alimentare;

Pinii de alimentare (3), utilizati pentru alimentarea tuturor dispozitivelor care necesita si alimentare: 3.3V, 5V, GND, VIN;

Pini cu iesire Pulse Width Modulation (4), utilizati pentru controlul motoraselor (de la 2 la 13);

Pini analogici (5), utilizati pentru primirea informatiilor de la senzorii atasati la acei pini (A0 – A15);

Pini de comunicare I2C (6), utilizati pentru transferul datelor catre modulele care utilizeaza aceasta interfata : TX, RX, SDA, SCL ;

Buton de reset (7), este util pentru a restarta placa de dezvoltare;

Pini digitali de intrare/iesire (8), utilizati pentru transferul datelor intre placa de dezvoltare si celelalte componente utilizate.

Microcontrolerul ATMEGA 2560 (9) este un microcontroler performant pe 8 biti, care gestioneaza transferul tuturor datelor de la si catre dispozitivele atasate placii de dezvoltare Arduino Mega.

I.1.2. Poze si scheme de detaliu ale placii de dezvoltare Arduino Mega 2560

In imaginile de mai jos se pot observa partea din fata si din cea din spate a placii de dezvoltare Arduino Mega 2560 utilizata in cadrul acestei lucrari de licenta, cu toate componentele atasate, pregatita pentru a fi utilizata in cadrul oricaror aplicatii ce necesita un astfel de microcontroler.

Figura 1.2 Placa de dezvoltare Arduino Mega 2560

Figura 1.3 Pini de intrare – iesire

Figura 1.4 Interfata USB

Figura 1.5 Pinii de alimentare

I.1.3. Descrierea placii de dezvoltare Arduino Mega 2560

Detalii tehnice [20] :

Microcontroler : ATmega 2560;

Tensiune de lucru : 5V;

Tensiune de intrare recomandata : 7V – 12V;

Tensiune de intrare : intre 6V si 20V;

Pini digitali : 54 (dintre care 15 au iesire PWM );

Pini analogici : 16;

Curent de iesire : 40 mA;

Curent de iesire pentru pin-ul de 3.3V : 50 mA;

Flash Memory : 256 KB din care 8 KB sunt pentru bootloader;

SRAM : 8 KB;

EEPROM : 4 KB;

CLOCK : 16 MHz;

Lungime : 101.52 mm;

Latime : 53.3 mm;

Greutate : 37 g.

Avantajele utilizarii acestei placi de dezvoltare

Aceasta placa de dezvoltare poate fi utilizata pentru o multime de proiecte, pe ea putind

fi conectati o varietate foarte mare de senzori datorita celor 16 pini analogici si a celor 54

de pini digitali.

Totodata pot fi conectate diverse tipuri de motoare, servomotoare, in functie de nevoile

noastre care pot fi controlate si cu ajutorul celor 15 pini care au iesire PWM si nu in

ultimul rand putem conecta diverse tipuri de ecrane.

– Un avantaj major il reprezinta multitudinea de date ce pot fi gasite in diverse carti legate de

aceasta placa de dezvoltare, de tutoriale, si de usurinta cu care se poate programa utilizand

limbajul de programare C.

Dezavantajele utilizarii acestei placi de dezvoltare

– Dimensiuni mari 101.52mm x 53.3 mm, fata de placa de dezvoltare arduino Uno care are

68.6mm x53.4mm;

– Costuri mai mari 249 ron, fata de arduino Uno care costa 146 de ron [22];

– Lipsa capabilitatilor Wi-Fi sau bluetooth, astfel necesitand adaugarea lor separat prin

intermediul unor module, ca de exemplu modulul bluetooth HC-05 in cadrul proiectelor in

care va fi nevoie de acest tip de transmisie.

Descriere functionalitate

Arduino Mega este o placa de dezvoltare care are la baza microcontrolerul Atmega2560.

In afara de caracteristicile tehnice mentionate mai sus aceasta placa mai contine o conexiune USB, o mufa jack de alimentare si un buton de reset, ea mai poate fi alimentata prin intermediul conexiunii USB sau cu ajutorul unei surse externe de curent. Fiecare din cei 54 de pini digitali poate fi utilizat ca intrare sau iesire, iar unii dintre pini au functii speciale:

Serial: 0 (RX) si 1(TX), folositi pentru a primi (RX) si a transmite (TX) date;

PWM: pinii de la 0 la 13 si 44 care pot trimite semnale pe 8-biti PWM cu ajutorul functiei analogWrite();

SPI: 50 (MISO), 51 (MOSI), 52 (SCK), 53 (SS), utilizati pentru comunicare seriala;

I2C: 20 (SDA) si 21(SCL), suporta tipul de comunicare I2C utilizand libraria

Wire().

Alegerea acestei placi de dezvoltare a fost datorata usurintei in utilizare, a multitudinii de exemple si tutoriale, a calitatii si fiabilitatii. Datorita faptului ca placa de dezvoltare are un numar mare de pini digitali ( 54 ), ea poate fi utilizata pentru controlul mai multor senzori, led-uri sau motorase, in functie de nevoile noastre.

Placa de dezvoltare Arduino Mega 2560 poate fi programata foarte usor cu ajutorul mediului de programare Arduino, care contine diferite exemple in functie de necesitatile proiectului nostru .

I.2. Structura bloc a placii de dezvoltare ESP 32 utilizate in aceasta lucrare de licenta

In cadrul schemei bloc din figura 1.6 am evidentiat partile cele mai importante si des utilizate ale placii de dezvoltare ESP 32 necesare diverselor aplicatii care utilizeaza transferul de date prin WiFi din cadrul acestei lucrari.

Figura 1.6 Structura bloc a placii de dezvoltare ESP 32 utilizata in cadrul acestei lucrari

Cele mai utilizate parti ale placii de dezvoltare ESP 32 necesare diverselor aplicatii sunt:

– Interfata Micro USB (1), utilizata pentru transferul datelor si pentru alimentarea placii de dezvoltare cu 5V;

– Enable (2) si Boot (3), reprezinta cele doua butoane care apasate simultan vor permite introducerea unui program nou in memoria microprocesorului;

– Pini de alimentare (4) necesari pentru alimentarea cu energie a modulelor utilizate de catre aceasta placa de dezvoltare: 3.3V, 5V, GND;

– Pini de intrare-iesire (5), 34 la numar, sunt pinii utilizati pentru transferul datelor intre placa de dezvoltare si modulele sau echipamentele utilizate, ei pot fi utilizati in diverse moduri;

– Modulul WiFi (6), este utilizat pentru transferul informatiilor la distanta catre alte dispozitive care utilizeaza acest mod de transfer al datelor;

– Microprocesorul Xtensa (7) pe 32 de biti, se va ocupa de transferul tuturor datelor intre blocurile descrise mai sus si dispozitivele atasate acestei placi de dezvoltare.

I.2.1. Poze si scheme de detaliu ale placii de dezvoltare ESP 32

In imaginile de mai jos sunt reprezentate partea din fata si cea din spate a placii de dezvoltare ESP 32, fiind evidentiate dimensiunile sale, pinii de intrare-iesire, butoanele Enable, Boot, modulul WiFi, si portul Micro USB utilizat pentru alimentare si transfer de date.

Figura 1.7 Placa de dezvoltare ESP 32

Figura 1.8 Schema alimentare ESP 32

Figura 1.9 Schema MicroUSB ESP 32

Figura 1.10 Schema intrari-iesiri ESP 32

Figura 1.11 Schema pini ESP 32

Figura 1.12 Schema butoane Enable si Boot

I.2.2. Descrierea placii de dezvoltare ESP 32

Detalii tehnice [23]:

Microprocesor: Xtensa® dual core 32-bit LX6 microprocessor, up to 600 MIPS;

Tensiune de lucru: 5V;

Curent: 160mA – 260mA;

Memorie interna: 448 kB ROM – pentru repornire si functii de baza;

520 kB SRAM – pentru date si instructiuni;

16 kB SRAM in RTC;

Clock intern: oscilator de 8 MHz cu calibrare;

Clock intern: oscilator RC cu calibrare;

Clock extern: 2 MHz ~ 60 MHz oscilator cu cristal (40 MHz doar pentru Wi-Fi/BT );

Clock extern: 32 kHz oscilator cu cristal pentru Real Time Clock cu calibrare;

Pini de intrare – iesire: 34;

SPI (Serial Peripheral Interface): 4 pini;

I2S (Integrated Inter-IC Sound): 2 pini;

I2C (Inter-Integrated Circuit): 2 pini;

UART (universal asynchronous receiver/transmitter): 3;

ADCs (analog-to-digital converter);

DACs (digital-to-analog converter);

Conectivitate wireless: – Wi-Fi: 802.11 b/g/n/e/i (802.11n @ 2.4 GHz pana la

150 Mbit/s);

– Bluetooth: v4.2 BR/EDR and Bluetooth Low Energy (BLE);

Standard de securitate IEEE 802.11;

Dimensiuni: 54.4mm x 27.9mm.

Avantajele utilizarii acestei placi de dezvoltare

Aceasta placa de dezvoltare are o multitudine de optiuni pentru care ar putea fi utilizata, in special datorita faptului ca ne ofera posibilitatea sa o utilizam in proiectele in care avem nevoie de comunicare wireless, placa avand Wi-Fi

(802.11 b/g/n/e/i (802.11n @ 2.4 GHz pana la 150 Mbit/s)), sau putem folosi

Bluetooth ( v4.2 BR/EDR and Bluetooth Low Energy (BLE) ), in functie de nevoile

noastre;

– Totodata dispune de posibilitatea de a utiliza majoritatea pinilor in modul PWM, cu

ajutorul carora putem controla diverse motoare. Are un numar mare de pini ( 34 ), pe

care ii putem utiliza conform proiectelor noastre;

Usurinta in programare utilizand mediul de dezvoltare Arduino;

Posibilitatea de a fi utilizata ca server web sau in cadrul altor aplicatii online prin intermediul carora putem comanda obiectele conectate la placa de dezvoltare.

Dezavantajele utilizarii acestei placi de dezvoltare

Necesita apasarea intr-o anumita ordine a butoanelor Enable si Boot pentru a putea incarca programul creat de noi in placa de dezvoltare, daca nu reusim sa ne sincronizam, programul nu se va incarca si ne va da eroare;

Va trebui sa apasam butonul Enable de pe placa de dezvoltare daca dorim sa ne conectam la reteaua Wi-Fi introdusa de noi in programare, in cazul in care nu ne-am conectat imediat dupa introducerea programului in ESP 32;

Dimensiuni mai mari (54.4mm x 27.9mm )[23], fata de placa de dezvoltare ESP8266 (25mm x 38mm x 5mm) [1].

Descriere functionalitate

Dupa conectarea senzorilor, motoraselor, led-urilor sau ceea ce vom dori sa controlam cu ajutorul acestei placi de dezvoltare, ea se va conecta la computer prin intermediul mufei microusb. Se va deschide mediul de dezvoltare Arduino si se va adauga libraria corespunzatoare acestei placi de dezvoltare, iar din acest moment vom putea sa programam placa dupa nevoile noastre si sa o utilizam pentru a trimite semnale sau a le primi, iar daca avem nevoie ne putem folosi si de capabilitatile sale Wi-Fi sau Bluetooth, necesare comunicarii la distanta. Am ales aceasta placa de dezvoltare pentru proiectul meu datorita posibilitatilor de a utiliza comunicarea Wi – Fi, necesara controlului anumitor componente de la distanta prin intermediul unei aplicatii. Totodata usurinta in utilizare, fiabilitate, programare simpla in mediul de dezvoltare Arduino, si a costului redus ( 70 ron )[1].

Capitolul II. Aplicatii de calcul ambiental utilizand placa de dezvoltare Arduino Mega 2560

II.1. Aplicatie pentru detectie a gazului intr-o incapere

II.1.1. Structura bloc utilizata pentru detectia gazului

In schema bloc din figura 2.1, am reprezentat succesiunea etapelor din cadrul acestei aplicatii de detectie a gazului utilizate in cadrul acestei lucrari.

Figura 2.1 Schema bloc utilizata pentru detectia gazului

Descrierea etapelor din cadrul acestei aplicatii de detectie a gazului fiind urmatoarea:

– Scurgere de gaze (1), cand o scurgere de gaze este intalnita in incaperea monitorizata;

– Senzor de gaz (2), senzorul de gaz care va monitoriza constant incaperea in care se afla;

– Arduino Mega 2560 (3), placa de dezvoltare utilizata in cadrul acestei aplicatii care se ocupa cu

gestionarea si transferul datelor intre modulele utilizate;

– Sonerie (4), o sonerie care va fi activata la semnalarea unei scurgeri de gaze .

Schema de detaliu :

Figura 2.2 Schema circuitului utilizat in cadrul aplicatiei de detectie a scurgerilor de gaze

II.1.2. Descrierea componentelor utilizate

II.1.3. Modul cu buzzer activ (sonerie)

In imaginea de mai jos poate fi observata soneria utilizata in cadrul acestei aplicatii.

Figura 2.3 Poza buzzer Figura 2.4 Schema buzzer

Caracteristici tehnice[1]:

Tensiune de alimentare: 3.3V – 5V;

Curent: 30mA (MAX);

PNP tranzistor: 9012;

Dimensiuni: 1.3cm x 3.3cm.

Avantajele utilizarii acestui modul cu buzzer activ

Usurinta in utilizare si implementare;

Montaj rapid;

Nu necesita alte componente pentru a fi pus in practica.

Dezavantajele utilizarii acestui modul

Costuri mai ridicate fata de un buzzer simplu;

Necesita programare pentru a-i schimba sunetul.

Descriere functionalitate

Modulul cu buzzer activ conține un tranzistor PNP ce controlează buzzer-ul[1].

Există 3 pini de conexiune: VCC, GND și I/O. Pinul I/O se conectează la microcontroller sau la sursa de semnal dreptunghiular pentru a genera sunetul.

Plăcuța conține și o rezistență în baza tranzistorului, astfel că poate fi direct conectată la

microcontroller.

Am ales acest modul deoarece buzzer-ul poate fi programat cu ajutorul programului creat in Arduino, astfel incat sa sune diferit[5], in functie de preferintele utilizatorului, ceea ce este un avantaj in comparatie cu buzzer-ul activ KY-012 care nu poate avea decat un singur tip de sonerie[2], si datorita usurintei in utilizare.

II.1.4. Modul Senzor de Gaz MQ-5

In figura 2.5 se poate vedea partea din fata a senzorului de gaz MQ-5 cu senzorul atasat ce contine un filament si este inconjurat de o plasa de sarma, utilizat in cadrul acestei aplicatii, iar in imaginea din figura 2.6 se observa potentiometrul si celelalte componente, necesare functionarii optime a acestui senzor.

Figura 2.5 Poza fata senzor de Gaz MQ-5

Figura 2.6 Poza spate senzor de gaz MQ-5

Figura 2.7 Detalii senzor de gaz MQ-5

Caracteristici tehnice:

Tensiune de alimentare: 5V;

Curent: 150mA;

Putere consumata: 800mW;

Concentratia de detectare: 200 – 10000 parti-pe-milion;

Timp de raspuns: <= 1s (dupa 3-5 minute de incalzire);

Temperatura de operare: de la -10 pana la +50°C ( temperatura optima +20°C );

Umiditatea: pana la 95% ( umiditate optima 65% );

Durata de functionare: 5 ani.

Dimensiuni: 32x20x22mm;

Avantajele utilizarii acestui senzor de gaz

Timp de raspuns rapid;

Usurinta in implementare;

Timp redus necesar montajului;

Posibilitatea de reglare a sensibilitatii de detectie a gazelor;

Rezistenta ridicata in timp.

Dezavantajele utilizarii acestui modul

Sensibilitate redusa la vaporii de alcool si de fum;

Necesita calibrare inainte de a fi pus in functiune.

Alegerea acestui modul a fost determinata de faptul ca are un timp de raspuns foarte scurt pentru detectia gazelor (<= 1 s), are un consum mai mic de energie (<800mw) fata de senzorul de gaz MQ2 (<=900mw)[4], timpul de utilizare la parametrii optimi redus (24 de ore ) fata de MQ2 (48 de ore), nivelul de concentratie de detectie a gazelor mai bun ( 200 – 10000 ppm) in comparatie cu senzorul MQ2 ( 300 – 10000 ppm ), usurinta in utilizare si posibilitatea de reglare cu ajutorul unui potentiometru a sensibilitatii in privinta detectarii concentratiilor de gaze din aer.

II.1.5. Functionarea aplicatiei pentru detectie a gazelor intr-o incapere

Modulul cu senzor de gaz MQ-5 este ideal pentru detectia scurgerilor de gaze ( acasa sau industrial ). Acesta este perfect pentru detectarea scurgerilor de H2, LPG, CH4, CO, Alcool[3].

Tensiunea de iesire a senzorului de gaz creste, atunci cand concentratia de gaz din aer creste, astfel se poate detecta o scurgere de gaze.

In cazul unor scurgeri de gaze intr-o incapere in care a fost instalat senzorul de gaz MQ5 , acesta la detectia unor concentratii de gaz, in functie de setarile efectuate in momentul calibrarii (de exemplu la o valoare > 500 ), va trimite un semnal catre pinul analog 5 al placii de dezvoltare Arduino Mega 2560, care a fost setat ca intrare de semnal iar aceasta va trimite un semnal de la pinul digital 22, care a fost setat ca iesire de semnal, catre pinul de intrare de semnal al soneriei.

Astfel va suna soneria, avand un sunet specific, setat de programator in mediul de programare Arduino, alertand persoanele din jur ca a fost detectat gaz[5] .

Alarma va suna pana la disparitia concentratiei de gaz detectate in aer (la o valoare <=500), iar din acel moment se va opri, senzorul monitorizand in continuare concentratiile de gaze din aer. Acest mod de functionare al sistemului de detectie a gazelor a fost implementat prin programarea ambelor module in mediul de dezvoltare integrat Arduino.

II.2. Aplicatie pentru detectia unei inundatii in baie

II.2.1. Schema bloc utilizata pentru detectia unei inundatii

In schema bloc din figura 2.8, am reprezentat etapele din cadrul acestei aplicatii de detectie a unei inundatii utilizate in cadrul acestei lucrari.

Figura 2.8 Schema bloc utilizata pentru detectia unei inundatii

Descrierea etapelor din cadrul acestei aplicatii de detectie a unei inundatii fiind urmatoarea:

– Inundatie (1), cand o inundatie este intalnita in baia in care este instalat senzorul de detectie a

apei;

– Senzor de apa (2), senzorul de apa utilizat care va monitoriza constant incaperea in care se afla;

– Arduino Mega 2560 (3), placa de dezvoltare utilizata in cadrul acestei aplicatii care se ocupa cu

gestionarea si transferul datelor intre modulele utilizate;

– Sonerie (4), o sonerie care va fi activata din momentul in care o inundatie este detectata si apa

va atinge placa senzorului de apa.

Schema de detaliu :

Figura 2.9 Schema circuitului utilizat in cadrul aplicatiei de detectie a unei inundatii in baie

II.2.2. Descrierea componentelor utilizate

II.2.3. Senzor pentru detectia apei

In imaginea de mai jos se pot observa componentele necesare utilizarii acestui senzor de apa in cadrul aplicatiei pentru detectia unei inundatii.

Figura 2.10 Poza componente senzor de detectie a apei

Figura 2.11 Schema senzorului de detectie a apei

Detalii tehnice :

Tensiune de alimentare: 3.3 – 5.5V;

Curent: 20mA;

Potentiometru pentru reglarea sensibilitatii de detectare a apei;

Dimensiuni reduse ale placii pe care se afla potentiometrul: 3.2cm x 1.4cm;

Placa senzorului: 5cm x 4cm x 0.8cm, placata cu nichel;

Utilizare indelungata, protectie anti-oxidare;

Foloseste un comparator de tensiuni LM393[6].

Figura 2.12 Poza potentiometru si intrari-iesiri

Configuratia pinilor [8]:

VCC: 5V DC;

GND: Ground;

DO: iesire digitala HIGH/LOW;

AO: iesire analogica.

Avantajele utilizarii acestui senzor pentru detectia apei

Usurinta in implementare;

Rezistenta in timp;

Posibilitatea de ajustare a sensibilitatii cu ajutorul unui potentiometru;

Timp de raspuns rapid;

Posibilitati diferite de programare in functie de nevoile utilizatorului;

Dimensiuni reduse;

Consum de energie redus.

Dezavantajele utilizarii acestui modul

Uneori detectia apei poate fi dificila datorita conductiei reduse a apei pe acest senzor;

Senzorul functioneaza doar cand apa cade direct pe el;

Necesita calibrare.

Descriere functionalitate

Acest senzor de apa, va detecta prezenta apei care completeaza circuitele imprimate de pe placa lui, dupa ce a fost programat si calibrat.

Placa senzorului va actiona ca un rezistor variabil care va schimba de la 100Kohmi (cand sunt ude circuitele ) la 2Mohmi cand sunt uscate[6].

De-a lungul suprafetei senzorului se gasesc circuite imprimate pe care se aplica tensiune.

In momentul in care apa, atinge suprafata senzorului, apare un mic curent intre contacte, senzorul va converti aceasta valoare intr-un semnal analog ce este transmis catre placa de dezvoltare[7]. Microcontrolerul, nu poate citi tensiunea, de aceea aceasta trebuie convertita intr-o valoare numerica. Intevalul 0V – 5V corespunde intervalului numeric 0 – 1023.

Daca senzorul este complet uscat, atunci valoarea va fi 1023. Cand o picatura de apa atinge suprafata senzorului, valoarea ar putea fi 750 sau mai mica, in functie de cantitatea de apa aflata pe suprafata senzorului. Cu cat mai multa apa atinge suprafata, cu atat valoarea obtinuta va fi mai mica.

In acest mod senzorul de apa detecteaza prezenta sau absenta apei, si ne va ajuta sa determinam daca este sau nu o inundatie in incapere.

Am ales acest senzor de detectie a apei, datorita consumului de energie redus, usurintei in implementare si utilizare, si a posibilitatilor de programare in functie de necesitati. Totodata acest senzor are o suprafata mai mare de contact 5cm x 4cm, in comparatie cu senzorul de detectie al apei Grove ale carei dimensiuni sunt mai reduse 2cm x 2cm [9], reprezentand un avantaj suprafata marita de contact, pentru prelucrarea datelor primite de la senzor.

II.2.4. Modul cu buzzer activ (sonerie)

Modulul cu buzzer activ va fi utilizat in cadrul acestei solutii pentru a ne alerta acustic in eventualitatea detectarii unei inundatii in baie.

Descrierea sa a fost facuta in cadrul capitolului II.1.3.

Figura 2.13 Poza buzzer Figura 2.14 Schema buzzer

II.2.5. Functionarea aplicatiei de detectie a unei inundatii in baie

Dupa instalarea senzorului de apa in locatia potrivita, el va monitoriza constant prezenta sau lipsa apei pe suprafata sa, in momentul detectarii apei, senzorul va trimite un semnal catre placa de dezvoltare Arduino prin pinul analogic 3, iar placa de dezvoltare va trimite un semnal catre pinul digital 22 al soneriei, care va suna alertandu-ne ca a fost detectata prezenta apei.

Aceasta alarma va suna pana la eliminarea apei de pe placa senzorului de apa, senzorul monitorizand in continuare prezenta sau absenta apei.

Atat senzorul de apa cat si soneria au fost programate in mediul de programare Arduino si calibrate corespunzator, pentru a functiona conform cerintelor mele.

Aceasta solutie este utila pentru a preveni evenimente neplacute, totodata putind fi crescut gradul de complexitate privind utilizarea acestui senzor de apa impreuna cu alte componente.

II.3. Aplicatie pentru mentinerea unei temperaturi constante intr-o incapere

II.3.1. Schema bloc utilizata pentru mentinerea unei temperaturi constante

In schema bloc din figura 2.15, am reprezentat etapele din cadrul acestei aplicatii de mentinere a unei temperaturi constante utilizate in cadrul acestei lucrari.

Figura 2.15 Schema bloc pentru mentinerea unei temperaturi constante

Descrierea etapelor din cadrul aplicatiei de mentinere a unei temperaturi constante fiind urmatoarea:

– Temperatura ambientala (1), temperatura observata din mediul ce necesita a fi monitorizat;

– Senzor de temperatura si umiditate (2), senzorul DHT22 utilizat care va monitoriza constant

temperatura si umiditatea din incaperea in care se afla;

– Arduino Mega 2560 (3), placa de dezvoltare utilizata in cadrul acestei aplicatii care se ocupa cu

gestionarea si transferul datelor intre modulele utilizate;

– Ventilator (4), un ventilator care va porni cand limita de temperatura setata de catre utilizator

este depasita.

Schema de detaliu :

Figura 2.16 Schema circuitului utilizat pentru mentinerea unei temperaturi constante

II.3.2. Descrierea componentelor utilizate

II.3.3. Senzorul de temperatura si umiditate DHT 22

In imaginile de mai jos se pot observa partea din fata si cea din spate a senzorului de temperatura si umiditate utilizat in cadrul acestei aplicatii.

Figura 2.17 Poza fata senzor DHT 22 Figura 2.18 Poza spate senzor DHT 22

Figura 2.19 Schema senzor DHT 22

Detalii tehnice[1]:

Tensiune de alimentare: 3.3 – 5.5V;

Curent: 2.5 mA;

Plansa de operare: temperatura intre -40 si +80 °C;

Timpul de citire: 2 secunde;

Intervalul de umiditate: 0 – 100% RH;

Acuratete: + – 0.5 °C;

Dimensiuni: 25mm x 15mm x 7mm [10].

Figura 2.20 Dimensiuni senzor DHT 22

Configuratia pinilor:

VDD: 3.3 – 5.5V;

SDA: Serial data, port bidirectional;

Nu se conecteaza nimic;

GND: Ground.

Avantajele utilizarii acestui senzor de temperatura

Raport pret – calitate foarte bun;

Rezistent la variatii de temperatura;

Plansa mare de masurare (-40 si +80 °C );

Consum energetic foarte mic 0.3mA;

Calibrare automata;

Masurare foarte precisa a temperaturii + – 0.5 °C;

Usurinta in montaj si utilizare.

Dezavantajele utilizarii acestui senzor

Pret ridicat fata de senzorul de temperatura DHT 11 care costa 10 ron, iar DHT 22 costa 24 ron [1];

Viteza de citire a datelor este la jumatate (0.5Hz ) fata de DHT 11 (1Hz);

Ca dimensiuni, este mai mare DHT 22 (15mm x 25mm x 7mm) decat DHT 11 (15.5mm x 12mm x 5.5mm) [1].

Descriere functionalitate

Modulul DHT 22 foloseste un senzor capacitiv de umiditate si un termistor pentru a masura temperatura aerului din jur.

Senzorul DHT 22 va avea pinul 1 conectat la iesirea de 5V a placii de dezvoltare Arduino, pinul 2 la intrarea digitala 8, iar GND la GND.

Dupa scrierea programului corespunzator senzorului de temperatura si umiditate in mediul de programare Arduino, acest program va fi transmis placii de dezvoltare, iar dupa 2 secunde vom putea vizualiza informatiile primite de la senzorul de temperatura, masurarile fiind efectuate din 2 in 2 secunde.

Am ales utilizarea acestui senzor datorita preciziei ridicate de masurare a temperaturii + – 0.5 °C, a plansei mari de masurare intre -40 si +80 °C, a consumului energetic scazut 0.3mA, si datorita faptului ca nu necesita calibrare.

Dioda semiconductoare 1N4001

Figura 2.21 Poza dioda Figura 2.22 Modul de utilizare

Detalii tehnice [26]:

Tensiunea repetitiva maxima : 50V;

Curent de soc direct maxim: 30A;

Curent de sarcina: 1A;

Tensiunea de prag: 0,6 – 0,7 V;

Temperatura de operare: -55 pana la +150 °C;

Greutate: 0,31g.

Descriere functionalitate

Atunci cand ventilatorul se opreste din functionare se poate crea o crestere negativa a voltajului, ceea ce poate duce la distrugerea placii de dezvoltare la care este atasat.

Rolul diodei semiconductoare 1N4001 in cadrul acestui proiect este de a preveni eventualele daune ce pot fi provocate de catre ventilator, lasand curentul sa treaca doar intr-un singur sens de la anod spre catod.

II.3.4. Ventilator

In imaginea de mai jos poate fi observat motorasul utilizat pe post de ventilator in cadrul acestei aplicatii.

Figura 2.23 Poza motor Figura 2.24 Schema motor

Ra = rezistenta infasurarii rotorice; U = tensiunea de alimentare;

Ia = curentul absorbit de motor; E = tensiunea electromotoare indusa in infasurarea rotorica.

Detalii tehnice [11]:

Tensiune de alimentare: 5V;

Curent: 30mA – 100mA;

Viteza: 3558 rpm – 4700 rpm;

Greutate: 22g;

Dimensiune: 18mm x 24mm.

Avantajele utilizarii acestui motor

Cost mic ( 5 ron );

Calitate buna;

Consum redus de energie (30mA).

Dezavantajele utilizarii acestui motor

Lipsa suporturilor de prindere;

Greutate mare (22g);

Dimensiuni mari (18mm x 24mm).

Descriere functionalitate

Ventilatorul va avea borna pozitiva conectata la iesirea de semnal digital 9 a placii de dezvoltare iar borna negativa la GND.

Dupa ce a fost introdus in cadrul programului care il va activa, la primirea unui semnal de la iesirea 9, acesta va incepe sa isi roteasca axul, pe care va avea atasat o elice, pana in momentul in care tensiunea de la pinul 9 va disparea, moment in care rotirea axului se va opri, pana la primirea urmatorului semnal.

II.3.5. Functionarea aplicatiei de mentinere a unei temperaturi constante

Dupa conectarea senzorului de temperatura DHT 22, conform descrierii din capitolul II.3.3 si a ventilatorului descris in capitolul II.3.4., ambele vor fi incluse in mediul de programare Arduino si vor avea setate anumite limite, pentru a functiona conform cerintelor impuse de catre programator.

In momentul in care ventilatorul si senzorul de temperatura sunt conectati la placa de dezvoltare care le va controla, iar programul a fost trimis microcontrolerului, acest sistem va fi gata de utilizare.

El va functiona astfel, senzorul DHT 22 va monitoriza constant temperatura si umiditatea din locul in care a fost instalat, in momentul in care el va detecta depasirea unei limite de temperatura setate de catre programator, de exemplu va fi depasita temperatura de 24°C, va trimite un semnal spre microcontroler prin intermediul pin-ului 8, iar acesta la randul sau va trimite un semnal la pin-ul 9 al ventilatorului, care va porni, astfel fiind alimentat cu energie[5]. Ventilatorul va functiona, pana in momentul in care senzorul de temperatura ii va trimite microcontrolerului un semnal din care sa reiasa ca temperatura a scazut sub 24°C, in acel moment microcontrolerul va intrerupe alimentarea cu energie a ventilatorului prin intermediul pinului 9, care va fi oprit pana la primirea urmatorului semnal, senzorul de temperatura masurand in continuare temperatura din incaperea in care se afla.

II.4. Aplicatie pentru detectia focului intr-o incapere

II.4.1. Schema bloc utilizata pentru detectia focului

In schema bloc din figura 2.25, am reprezentat succesiunea etapelor din cadrul acestei aplicatii de detectie a focului utilizate in cadrul acestei lucrari.

Figura 2.25 Schema bloc utilizata pentru detectia focului

Descrierea etapelor din cadrul aplicatiei pentru detectia focului fiind urmatoarea:

– Flacara (1), aprinderea unei flacari in incaperea ce necesita a fi monitorizata;

– Senzor de flacara (2), senzorul de flacara utilizat care va monitoriza constant undele infrarosii

din incaperea in care se afla;

– Arduino Mega 2560 (3), placa de dezvoltare utilizata in cadrul acestei aplicatii care se ocupa cu

gestionarea si transferul datelor intre modulele utilizate;

– Sonerie (4), o sonerie care va fi activata la aprinderea unei flacari in incaperea monitorizata de

catre senzorul de flacara.

Schema de detaliu :

Figura 2.26 Schema circuitului pentru detectia unei flacari

II.4.2. Descrierea componentelor utilizate

II.4.3. Modul senzor de flacara infrarosu

In imaginea de mai jos poate fi observat modulul cu infrarosu utilizat pentru detectia unei flacari intr-o incapere.

Figura 2.27 Poza senzor de flacara

Figura 2.28 Schema senzor de flacara

Detalii tehnice [12]:

Tensiune de alimentare: 3.3V – 5V;

Curent: 15mA;

Iesire Digitala: 0V – 5V, reglabila;

Iesire Analogica: 0V – 5V, reglabila;

Dimensiuni: 32mm x 14mm;

Lungimea undelor infrarosii detectabile: 760nm – 1100nm;

Unghiul de detectie: 0 – 60 de grade;

Distanta maxima: 80cm;

Circuit integrat comparator LM393.

Configuratia pinilor [13]:

AO – iesire analogica;

DO – iesire digitala;

GND – ground;

VCC – 3.3V – 5.5V;

Avantajele utilizarii acestui senzor de detectie a flacarii

Figura 2.29 Poza pini senzor de flacara

Pret mic ( 9 ron );

Conectare usoara in cadrul unui sistem, datorita faptului ca are toate componentele necesare utilizarii imediate, fara a fi nevoie de alte modificari;

Posibilitatea de reglare a sensibilitatii cu ajutorul unui potentiometru;

Dimensiuni reduse 32mm x 14mm;

Consum mic de curent (15mA).

Dezavantajele utilizarii acestui modul

Necesita cunostinte de programare pentru a fi setat conform nevoilor personale;

Distanta de detectie a flacarii redusa ( 80 cm );

Daca se va trimite un semnal de la o telecomanda ce functioneaza tot cu unde infrarosii, catre senzor, acesta poate da o alarma falsa.

Descriere functionalitate

Dupa instalarea senzorului in locatia dorita, si conectarea pinilor conform schemei de detaliu, urmeaza programarea senzorului de flacara conform nevoilor noastre, in mediul de programare Arduino.

Pe parcursul scrierii programului, vom testa senzorul si il vom calibra utilizand potentiometrul atasat lui, pentru a obtine o detectie cat mai eficienta a flacarii dintr-o incapere.

Vom seta limitele necesare, ele fiind intre 0 – 1023 in mediul de programare, corespunzatoare cu 0V – 5V de la senzorul de flacara.

Dupa efectuarea acestor setari, la punerea in practica si utilizarea senzorului, in momentul in care in incapere este detectata o flacara, senzorul va detecta undele infrarosii de lungimi diferite, ceea ce va duce la o schimbare a valorilor tensiunii, iar cu ajutorul circuitului comparator LM393 acesta va trimite datele catre placa de dezvoltare, si conform programarii microcontrolerului, vom putea fi alertati de existenta unor modificari ale valorilor setate. Senzorul va monitoriza constant incaperea in care se afla, trimitand date catre intrarea analogica 7, a placii de dezvoltare.

Alegerea acestui senzor pentru proiectul meu a fost datorata costului redus, usurintei in implementare, a potentiometrului atasat cu ajutorul caruia am putut efectua reglajele necesare functionarii eficiente a modulului, a consumului de curent redus (15mA), si totodata datorita dimensiunilor 32mm x 14mm.

Acest senzor avand si iesire digitala si iesire analogica, poate fi utilizat in diverse moduri in functie de programul creat pentru el, avand o arie mai larga de utilizare decat senzorul de flacara J35 [14], care are doar o iesire digitala si va afisa doar valorile de 0 sau 1 in functie de lungimea undelor infrarosii detectate.

II.4.4. Modul cu buzzer activ (sonerie)

Modulul cu buzzer activ va fi utilizat in cadrul acestei solutii pentru a ne alerta acustic in eventualitatea detectarii unei flacari in incapere.

Descrierea sa a fost efectuata in cadrul capitolului II.1.3.

Figura 2.30 Poza buzzer Figura 2.31 Schema buzzer

II.4.5. Functionarea aplicatiei de detectie a focului intr-o incapere

Dupa conectarea senzorului de detectie a flacarii si a soneriei la placa de dezvoltare, acestea vor fi incluse in cadrul unui program care le va controla pe ambele conform cerintelor personale.

In momentul in care programul a fost introdus in microcontroler, senzorul de flacara va incepe sa monitorizeze undele infrarosii din incaperea in care se afla.

In momentul in care va detecta o modificare a lor, de exemplu detectia unei flacari in acea incapere, microcontrolerul va primi o valoare ( < 900 ) de la senzor, care a fost setata in program ca limita de alerta, iar atunci va fi trimis un semnal soneriei sa porneasca, soneria va suna cu un sunet specific setat de programator, pana la stingerea flacarii, odata cu stingerea flacarii valoarea trimisa catre microcontroler va fi mai mare de 900, ceea ce inseamna ca nu exista nici o flacara in incapere.

Dupa stingerea flacarii, soneria se va opri, iar senzorul de flacara va continua sa monitorizeze incaperea in care se afla .

II.5. Aplicatie pentru aprindere automata a luminii

II.5.1. Schema bloc utilizata pentru aprinderea automata a luminii

In schema bloc din figura 2.32, am reprezentat etapele necesare din cadrul acestei aplicatii de aprindere automata a luminii utilizate in cadrul lucrarii de fata.

Figura 2.32 Schema bloc pentru aprinderea luminii

Descrierea etapelor din cadrul acestei aplicatii de aprindere automata a luminii fiind urmatoarea:

– Miscare (1), reprezinta miscare in incaperea ce necesita a fi monitorizata;

– Senzor de miscare (2), senzorul de miscare utilizat care va monitoriza constant miscarea din

incaperea in care se afla instalat;

– Lumina/Intuneric (3), reprezinta nivelul de luminozitate din incaperea ce necesita a fi monitorizata;

– Senzor de lumina (4), senzorul de lumina utilizat care va monitoriza constant luminozitatea din

incaperea in care se afla montat;

– Arduino Mega 2560 (5), placa de dezvoltare utilizata in cadrul acestei aplicatii care se ocupa cu

gestionarea si transferul datelor intre modulele utilizate;

– Led (6), reprezinta ledurile care vor fi pornite cand este intuneric si este detectata miscare in

incaperea monitorizata.

Schema de detaliu :

Figura 2.33 Schema circuitului pentru aprindere automata a luminii

II.5.2. Descrierea componentelor utilizate

II.5.3. Modul cu fotodioda

In imaginile de mai jos pot fi observate partea din fata si cea din spate a modului cu fotodioda.

Figura 2.34 Poza fata modul cu fotodioda

Figura 2.35 Poza spate modul cu fotodioda

Figura 2.36 Schema modul cu fotodioda

Detalii tehnice [12]:

Tensiune de alimentare: 3.3V – 5V;

Curent: 15mA;

Iesire Digitala: 0V – 5V, reglabila;

Iesire Analogica: 0V – 5V, in functie de lumina ce ajunge pe fotodioda;

Dimensiuni: 32mm x 14mm;

Circuit integrat comparator LM393.

Configuratia pinilor [15]:

GND – ground;

DO – iesire digitala;

AO – iesire analogica;

VCC – 3.3V – 5.5V; Figura 2.37 Poza pini modul cu fotodioda

Avantajele utilizarii acestui senzor de detectie a luminii

Pret mic ( 9 ron ) [1];

Conectare usoara, datorita faptului ca are toate componentele necesare utilizarii imediate, fara a fi nevoie de adaugarea altor componente;

Posibilitatea de reglare a sensibilitatii de detectie a luminii cu ajutorul unui potentiometru atasat modulului;

Dimensiuni reduse 32mm x 14mm;

Consum mic de curent (15mA).

Dezavantajele utilizarii acestui modul

Necesita cunostinte de programare pentru a fi setat conform nevoilor personale;

Necesita calibrare si testare pentru o functionare corespunzatoare;

– Dimensiuni mai mari fata de alti senzori de lumina, cum ar fi senzorul de lumina de la UUGEAR ale carui dimensiuni sunt mai reduse ( 14mm x 26mm x 8mm )[16].

Alegerea acestui senzor pentru proiectul meu a fost datorata costului redus, usurintei in implementare, a potentiometrului atasat cu ajutorul caruia am putut efectua reglajele necesare functionarii eficiente a modulului, a consumului de curent redus (15mA), si datorita faptului ca pot obtine o precizie mai buna cu ajutorul iesirii analogice a senzorului decat daca as utiliza iesirea digitala.

Acest senzor avand si iesire digitala si iesire analogica, poate fi utilizat in diverse moduri in functie de programul creat pentru el, avand o arie mai larga de utilizare decat senzorul de lumina SN-LIGHT-MOD [17] care are doar o iesire digitala si va afisa doar valorile de 0 sau 1 in functie de intensitatea luminii.

Descriere functionalitate

Dupa instalarea senzorului in locatia dorita, si conectarea pinilor conform schemei de detaliu, urmeaza programarea senzorului de lumina conform nevoilor noastre, in mediul de programare Arduino.

Pe parcursul scrierii programului, vom testa senzorul si il vom calibra utilizand potentiometrul atasat lui, pentru a obtine o detectie cat mai eficienta a intensitatii luminii din cadrul unei incaperi.

Vom seta limitele necesare, ele fiind intre 0 – 1023 in mediul de programare, corespunzatoare cu 0V – 5V de la senzorul de lumina.

Dupa efectuarea acestor setari, la punerea in practica si utilizarea senzorului, in momentul in care in incapere intensitatea luminii se va schimba, senzorul va detecta acest lucru, ceea ce va duce la o schimbare a valorilor tensiunii, iar cu ajutorul circuitului comparator LM393, acesta va trimite datele catre placa de dezvoltare, si conform programarii microcontrolerului, vom putea fi informati de aparitia unor modificari ale valorilor setate.

Senzorul va monitoriza constant incaperea in care se afla, trimitand date catre intrarea analogica 0 a placii de dezvoltare .

II.5.4. Modul Senzor PIR HC-SR 501 (Senzor de Miscare)

In imaginile de mai jos pot fi observate detalii legate de senzorul de miscare utilizat in cadrul acestei aplicatii.

Figura 2.38 Poza senzor PIR HC-SR 501 Figura 2.39 Poza pini senzor PIR HC-SR 501

Figura 2.40 Schema senzor PIR HC-SR 501

Detalii tehnice:

Tensiunea de alimentare: 5V – 20V;

Curent: 65mA;

Iesire digitala TTL: 3.3V / 0V;

Timp de citire a datelor reglabil: 0.3 sec. – 5 min.;

Raza de detectie: 110 °;

Distanta de detectie: pana la 7 metri;

Trigger L/H;

Temperatura de operare: -15°C – +70°C;

Dimensiuni: 32mm x 24mm.

Configuratia pinilor:

1.GND: GND;

2.POWER: 5V – 20V;

3.OUTPUT: 0 sau 1 ( HIGH or LOW ).

Avantajele utilizarii acestui senzor de detectie a miscarii

Pret foarte mic ( 5 ron ) [1];

Conectare usoara, datorita faptului ca are toate componentele necesare utilizarii

imediate, fara a fi nevoie de adaugarea altor componente;

Posibilitatea de reglare a distantei de detectie a miscarii cu ajutorul unui potentiometru atasat modulului;

Posibilitatea de reglare a timpului de mentinere in modul HIGH ( 0.3sec – 5min.) al senzorului, in momentul detectiei miscarii;

Precizie marita fata de un senzor PIR in miniatura [1].

Dezavantajele utilizarii acestui modul

Necesita cunostinte de programare pentru a fi setat conform nevoilor personale;

Necesita calibrare si testare pentru o functionare corespunzatoare;

– Dimensiuni mai mari ( 32mm x 24mm ) fata de alti senzori pentru detectia miscarii, cum ar fi senzorul Pir in miniatura ale carui dimensiuni sunt mai reduse ( 10mm x 23mm) [1].

Descriere functionalitate

Dupa instalarea senzorului in locatia dorita, si conectarea pinilor conform schemei de detaliu, urmeaza programarea senzorului de miscare conform nevoilor noastre, in mediul de programare Arduino. Pe parcursul scrierii programului, vom testa senzorul si il vom calibra utilizand ambele potentiometre atasate lui, pentru a obtine o detectie cat mai eficienta a miscarii din incapere.

In momentul in care calibrarea si programarea senzorului a fost terminata, el va fi pus in functiune, iar la detectia unei miscari va trimite un semnal catre intrarea digitala 26 a placii de dezvoltare, si va mentine acel semnal la nivelul HIGH in functie de timpul reglat de noi, cu ajutorul potentiometrului aflat pe acest modul.

Alegerea acestui senzor a fost datorata costului redus, usurintei in implementare, a potentiometrelor atasate, cu ajutorul carora am putut efectua reglajele necesare functionarii eficiente a modulului, fiind superior altor senzori de miscare, cum ar fi senzorul de miscare Pir in miniatura [1], care nu are posibilitatea de reglare a distantei, ea fiind de maximum 3 metri, si nici de reglare a timpului cat senzorul va mentine semnalul trimis placii de dezvoltare la nivelul HIGH.

II.5.5. LED 5 mm

In figura 2.41 poate fi observat modelul de led utilizat in cadrul acestei lucrari, iar in figura 2.42 dimensiunile sale.

Figura 2.41 Poza led Figura 2.42 Dimensiuni led

Detalii tehnice:

Tensiunea de alimentare: 3V;

Curent: 20mA.

Avantajele utilizarii acestui tip de LED

Luminozitate crescuta datorita lentilei ( 5 mm ) fata de un led care are lentila de 3 mm.

Dezavantaje

Necesita alte componente pentru a fi utilizat intr-un sistem care va depasi tensiunea de 3V sau curentul de 20mA.

Rezistenta: 100 de ohmi, utilizata pentru functionarea optima a ledurilor din cadrul acestui

proiect.

Descriere functionalitate

Dupa conectarea led-urilor conform schemei de detaliu, includerea lor in programul creat in mediul de dezvoltare Arduino, si instalarea lor in cadrul proiectului, in momentul in care placa de dezvoltare va trimite un semnal pinului digital 11 setat ca iesire de semnal, acesta va trimite semnalul pe anodul led-urilor, care le va mentine aprinse o anumita perioada de timp setata in program, iar cand semnalul va fi oprit led-urile se vor stinge .

II.5.6. Functionarea aplicatiei de aprindere automata a luminii

Dupa conectarea senzorului de detectie a miscarii, a senzorului de detectie a luminii si a led-urilor conform schemei din figura 45, dupa calibrarea si setarea senzorilor , vom introduce toate aceste elemente in cadrul unui program, care le va controla conform cerintelor personale. In momentul in care programul a fost introdus in microcontrolerul aflat pe placa de dezvoltare, atat senzorul de miscare cat si senzorul de lumina, vor incepe sa monitorizeze incaperea in care se afla. In momentul in care senzorul de lumina va detecta o intensitate redusa a luminii, ca si cum ar fi intuneric, va trimite datele prin intermediul pinului analog 0, setat ca pin de intrare al semnalului, iar daca senzorul de miscare va detecta miscare in incapere, va trimite un semnal pin-ului digital 26, setat ca intrare de semnal pentru placa de dezvoltare. In momentul in care microcontrolerul va primi ambele semnale, el va trimite un semnal de activare al pin-ului 11 setat ca iesire de semnal, la care sunt conectate ledurile, ceea ce va duce la pornirea lor, ele vor fi mentinute aprinse timp de o secunda, asa cum au fost programate, iar daca nu va mai exista miscare in acea incapere, ele vor ramane stinse, pana la repetarea acelui eveniment .

II.6. Aplicatie pentru accesul in casa cu ajutorul unui modul RFID

II.6.1. Schema bloc pentru accesul in casa

In schema bloc din figura 2.43, am reprezentat etapele necesare din cadrul acestei aplicatii de acces in casa cu ajutorul unui modul RFID si deschidere automata a usii de la intrare.

Figura 2.43 Schema bloc pentru accesul in casa si deschidere automata a usii

Succesiunea etapelor din cadrul acestei aplicatii utilizata pentru deschiderea automata a usii fiind urmatoarele:

– Prezentare card de acces (1), reprezinta apropierea cardului de acces de modulul RFID;

– Cititor de carduri (2), modulul RFID utilizat care va detecta apropierea unui card de acces

compatibil;

– Display (3), reprezinta modulul LCD care va afisa mesaje in functie de cardul apropiat de

cititor;

– Arduino Mega 2560 (4), placa de dezvoltare utilizata in cadrul acestei aplicatii care se ocupa cu

gestionarea si transferul datelor intre modulele utilizate;

– Servo motor (5), reprezinta servo motorul care va fi pornit si va deschide usa atunci cand un

card de acces valid este prezentat la cititorul de carduri.

Schema de detaliu :

Figura 2.44 Schema circuitului de acces in casa cu ajutorul unui modul RFID

II.6.2. Descrierea componentelor utilizate

II.6.3. Afisaj LCD 1602 cu Interfata I2C si Backlight Albastru

In imaginea de mai jos poate fi observat modelul de LCD utilizat in aceasta aplicatie.

Figura 2.45 Poza LCD

Figura 2.46 Schema LCD 1602 si interfata I2C

Detalii tehnice [1]:

Tensiune de alimentare: 5V;

Curent: 1.1mA;

Tensiune de alimentare backlight: 4.2V;

Curent backlight: 100mA;

Dimensiuni: 80mm x 36mm x 12mm.

Configuratia pinilor: Figura 2.47 Poza pini interfata I2C

1.GND: GROUND;

2.VCC: 5V;

3. SDA: SDA;

4. SCL: SCL.

Avantajele utilizarii acestui display cu interfata i2c

Usurinta in montaj, avand gaurile necesare prinderii in locatia dorita;

Cu ajutorul interfetei i2c vom putea realiza o conectare usoara si rapida in cadrul oricarui proiect;

Potentiometrul atasat display-ului ne va fi util in reglarea contrastului, pentru o vizualizare mai buna a caracterelor;

Dezavantajele utilizarii acestui display

Cost ridicat (20 ron ), fata de un display cu aceleasi caracteristici care costa 11 ron, dar care nu dispune de interfata i2c [1];

Numar limitat de caractere (16×2), daca vom dori sa afisam mai multe caractere va trebui sa schimbam acest display;

Necesita cunostinte de programare pentru a putea fi utilizat.

Descriere functionalitate

Dupa instalarea display-ului in locatia dorita de noi, conectarea pinilor VCC la 5V, GROUND la GROUND, SDA (linia de date) la SDA, SCL (linia de clock) la SCL, si programarea acestui display in mediul de programare Arduino, el ne va afisa caracterele dorite de noi, ca format si locatie, exact asa cum au fost scrise in cadrul programului.

Am ales acest display datorita usurintei in implementare, el putind fi montat foarte usor, nu necesita foarte multe conexiuni datorita interfetei i2c, iar contrastul poate fi reglat cu ajutorul potentiometrului, el fiind potrivit pentru afisarea unor mesaje.

II.6.4. Modul RFID MFRC 522

In imaginea din figura 2.48 sunt scosi in evidenta pinii utilizati ai acestui modul RFID.

Figura 2.48 Poza pini modul RFID MFRC 522

Figura 2.49 Poza modul RFID si cartela de acces

Figura 2.50 Schema modul RFID MFRC 522

Detalii tehnice [18]:

Tensiune de alimentare: 3.3V;

Curent cand este inactiv: 10mA – 13mA;

Curent de sleep: 80 µA;

Curent maxim: 30mA;

Frecventa de functionare: 13.56MHz;

Carduri suportate: S50, S70, UltraLight, Pro si Desfire;

Dimensiune: 40mm x 60mm.

Protocoale de comunicare [1]:

– RS232 Serial UART: pana la 1228.8 kBd;

– SPI: pana la 10 Mbit/s;

– I2C: pana la 400 kBd in Fast Mode si pana la 3400kBd in High-Speed Mode;

Temperatura de functionare: -25°C – +85°C;

Buffer FIFO;

Moduri flexibile de intrerupere.

Configuratia pinilor:

VCC: 3.3V;

RST: RESET;

GROUND: GROUND;

MISO (Master Input Slave Output ): Interfata SPI (PIN-UL 50 );

MOSI (Master Output Slave Input ): Interfata SPI (PIN-UL 51 );

SCK ( Serial Clock ) : Interfata SPI (PIN-UL 52 ) ;

SDA: Serial Data Interface (PIN-UL 53).

Avantajele utilizarii acestui modul

Dimensiuni reduse 40mm x 60mm;

Usurinta in implementare in cadrul proiectului, datorita gaurilor de prindere aflate pe placa;

Consum de energie redus 10mA – 30mA;

Poate fi setat conform nevoilor personale, putand fi adaugate o varietate de carduri de acces ( S50, S70, UltraLight ) si totodata poate fi mentinuta o evidenta asupra persoanelor care pot avea acces sau nu, prin intermediul acestor carduri.

Dezavantaje

– Pentru utilizarea acestui modul sunt necesare cunostinte de programare;

– Pentru a fi utilizat in diverse locatii, are nevoie de crearea unui locas special, pentru a rezista

conditiilor de mediu unde va fi utilizat;

– Nu pot fi utilizate alte modele de carduri in afara de cele mentionate mai sus;

– Distanta de operare redusa ( 1cm sau 2cm ).

Descriere functionalitate

Dupa instalarea cititorului de carduri in locatia dorita, conectarea lui la placa de dezvoltare conform schemei din figura 2.44, si programarea in mediul de dezvoltare Arduino, in momentul in care am transmis programul microcontrolerului, cititorul de carduri va astepta sa citeasca carduri tot timpul, iar in momentul in care se va apropia de el un card care are codul de acces setat de programator sa fie recunoscut de catre cititor, acesta va trimite un semnal microcontrolerului ca a recunoscut acest card, ca fiind unul valid.

In cazul in care se va apropia de cititor un card ale carui date nu au fost introduse de catre programator in timpul programarii acestui modul, cititorul va trimite placii de dezvoltare un semnal care va contine codul cardului citit, si in functie de setarile din program se va produce o actiune.

Alegerea acestui tip de cititor de carduri a fost datorata dimensiunilor sale ( 40mm x 60mm ), a costului redus ( 17 ron ) [1], a modului relativ usor de montaj, a consumului energetic redus (10mA – 30mA ), si a posibilitatilor de configurare prin intermediul programarii, conform nevoilor personale.

II.6.5. Servo motor MG 90 S

In figura 2.51 poate fi observat Servo motorul utilizat in cadrul acestei aplicatii, iar in figura 2.52 dimensiunile sale.

Figura 2.51 Poza Servo motor MG 90 S Figura 2.52 Dimensiuni MG 90 S

Figura 2.53 Conexiuni servo motor MG 90 S

Detalii tehnice [1]:

Tensiune de alimentare: 4.8V – 6V;

Curent in gol: 8mA – 10mA;

Cuplu: 4.8V – 1.8 kgf*cm; 6V – 2.2 kgf*cm;

Viteza de rotatie: 4.8V – 0.1s/60°; 6V – 0.08s/60°;

Frecventa PWM: 50Hz;

Dimensiuni: 22.5mm x 12mm x 35.5mm;

Temperatura de operare: 0°C – +55°C;

Greutate: 13.4 g.

Configuratia pinilor:

PWM: PIN-UL PWM D3;

VCC: 5V;

GND: GROUND.

Avantajele utilizarii acestui mini servomotor

Calitate buna, datorita faptului ca rotile dintate sunt din metal, ceea ce ne va ajuta la o utilizare indelungata si eficienta;

Accesorile atasate servo motorului ne vor fi de folos in cazul in care vom dori sa il utilizam in diverse proiecte;

Greutate rezonabila: 13.4g;

Consum redus de curent in gol: 8mA si 10mA.

Dezavantajele utilizarii acestui servo motor

Pret ridicat ( 20 ron ), in comparatie cu SG 90 Mini Servo ( 11 ron ) [1];

Mai greu ( 13.4g ), decat servo motorul Pololu FEETECH FS 90 ( 9g ) [1];

Necesita cunostinte de programare pentru a putea fi utilizat corespunzator.

Descriere functionalitate

Dupa ce am montat servomotorul in locatia dorita de noi, l-am conectat la placa de dezvoltare conform descrierii pinilor de mai sus, si am introdus programul necesar controlarii lui in placa de dezvoltare, servomotorul va functiona conform parametrilor setati de catre programator iar axul sau se va putea roti pana la 180°.

II.6.6. Functionarea sistemului de acces cu ajutorul modulului RFID

Dupa montarea cititorului de carduri, a mini servomotor-ului si a display-ului in locatiile dorite de utilizator, ele vor fi conectate la placa de dezvoltare Arduino conform schemei din figura 2.44.

In momentul programarii, toate aceste echipamente vor fi introduse in cadrul programului, si vor fi setate si testate conform nevoilor utilizatorului.

In clipa in care am introdus programul in microcontrolerul atasat placii de dezvoltare, el va controla toate aceste echipamente.

La apropierea unui card de acces la o distanta de 1cm – 2cm de cititorul de carduri, acesta avand datele cardului introduse in timpul programarii, va trimite un semnal catre placa de dezvoltare prin intermediul pinilor de intrare, care va trimite un semnal display-ului atasat, pe care va aparea un mesaj de intampinare, moment in care va fi activat servomotorul care va deschide usa si o va mentine deschisa timp de 2 secunde, dupa care va reveni la pozitia initiala, inchizand usa.

In cazul in care de cititorul de carduri, se va apropia un card ale carui date nu au fost introduse in cadrul programului, el va trimite un semnal placii de dezvoltare, care la randul ei va trimite un semnal catre display sa afiseze un mesaj corespunzator acestei actiuni, setat de catre programator, totodata servo motorul va mentine usa inchisa.

In tot acest timp, cititorul de carduri va monitoriza daca vor fi apropiate de el alte carduri de acces sau nu, el citind datele fiecarui card compatibil.

Capitolul III. Aplicatii de calcul ambiental utilizand placa de dezvoltare

ESP 32

III.1. Aplicatie pentru afisarea temperaturii si umiditatii pe telefonul mobil

III.1.1. Schema bloc pentru afisarea temperaturii si a umiditatii de la distanta

In schema bloc din figura 3.1, sunt reprezentate etapele necesare din cadrul acestei aplicatii de afisare a temperaturii si umiditatii pe telefonul mobil utilizand placa de dezvoltare ESP 32.

Figura 3.1 Schema bloc pentru monitorizarea temperaturii si a umiditatii de la distanta

Succesiunea etapelor din cadrul acestei aplicatii utilizata pentru afisarea temperaturii si umiditatii pe un telefon mobil fiind urmatoarele:

– Incapere (1), reprezinta incaperea ce necesita a fi monitorizata;

– Senzor de temperatura si umiditate (2), senzorul de temperatura si umiditate utilizat care va

monitoriza constant temperatura si umiditatea din incaperea in care se afla instalat;

– ESP 32 (3), reprezinta placa de dezvoltare utilizata in cadrul acestui proiect;

– WiFi (4), reprezinta tipul transferului de date si necesitatea unui router WiFi;

– Server Blynk (5), reprezinta serverul care va realiza transferul datelor intre ESP 32 si telefonul

mobil;

– Telefon mobil (6), reprezinta telefonul utilizat pentru afisarea datelor primite de la server.

Schema de detaliu :

Figura 3.2 Schema circuitului pentru afisarea temperaturii si umiditatii pe telefonul mobil

III.1.2. Descrierea componentelor utilizate

III.1.3. Senzorul de temperatura si umiditate DHT 22

In imaginile de mai jos poate fi observat senzorul utilizat in cadrul acestei aplicatii.

Figura 3.3 Poza fata senzor DHT22 Figura 3.4 Poza spate senzor DHT22

Figura 3.5 Schema senzor DHT 22

Datele si caracteristicile senzorului DHT 22 au fost descrise in capitolul II.3.3.

III.1.4. Descrierea aplicatiei pentru afisarea temperaturii si a umiditatii pe telefonul mobil

Senzorul de temperatura si umiditate se va conecta, la placa de dezvoltare ESP 32, avand pin-ul vcc conectat la (3.3V), pin-ul ground la ground iar pin-ul de semnal la intrarea digitala 17.

Dupa conectarea senzorului la placa de dezvoltare, se va utiliza mediul de dezvoltare Arduino pentru a putea fi programat si utilizat acest senzor de catre ESP 32.

Totodata vom utiliza acest mediu de dezvoltare Arduino si pentru a utiliza aplicatia Blynk, care ne va fi necesara pentru afisarea datelor obtinute de la senzor pe telefonul mobil. In momentul in care senzorul a fost conectat la ESP 32 si programul incarcat in placa de dezvoltare, vom descarca aplicatia Blynk [19] pe telefonul mobil si o vom ajusta conform nevoilor noastre de afisare. In clipa in care telefonul mobil si placa ESP 32 se vor conecta la internet, placa de dezvoltare se va conecta la internet utilizand modulul Wi – Fi iar prin intermediul aplicatiei vom putea vizualiza in timp real variatiile de temperatura si umiditate din incaperea in care senzorul de temperatura a fost instalat, dupa cum se poate vedea in figura 3.6..

Figura 3.6 Afisarea pe telefon a datelor colectate de catre senzorul DHT 22

III.2. Aplicatie pentru controlul usii de garaj utilizand telefonul mobil

III.2.1. Schema bloc pentru controlul usii de garaj

In schema bloc din figura 3.7, sunt reprezentate etapele necesare din cadrul acestei aplicatii de control a usii de la garaj utilizand telefonul mobil si placa de dezvoltare ESP 32.

Figura 3.7 Schema bloc pentru controlul usii de garaj de la distanta

Succesiunea etapelor din cadrul acestei aplicatii utilizata pentru controlul usii de garaj de pe un telefon mobil fiind urmatoarele:

– Telefon mobil (1), reprezinta telefonul mobil utilizat pentru deschiderea sau inchiderea usii de

garaj.

– Server Blynk (2), reprezinta serverul care va realiza transferul datelor intre ESP 32 si telefonul

mobil;

– WiFi (3), reprezinta tipul transferului de date si necesitatea unui router WiFi;

– ESP 32 (4), reprezinta placa de dezvoltare utilizata in cadrul acestui proiect;

– Servo motor (5), reprezinta servo motorul MG 90 S care va actiona usa de garaj la primirea

semnalului de la placa de dezvoltare;

– Usa de garaj (6), reprezinta usa de garaj care se va deschide sau inchide in functie de comenzile

primite de catre servo motor.

Schema de detaliu :

Figura 3.8 Schema circuitului utilizat pentru controlul usii de garaj utilizand telefonul mobil

III.2.2. Descrierea componentelor utilizate

III.2.3. Servo motor MG 90 S

In imaginea de mai jos se poate observa servo motorul utilizat in cadrul acestei aplicatii, iar in figura 3.10 dimensiunile sale.

Figura 3.9 Poza servo motor MG 90 S Figura 3.10 Dimensiuni servo motor

Figura 3.11 Conexiuni servo motor MG 90 S

Datele si caracteristicile servo motorului MG 90 S au fost descrise in capitolul II.6.5.

III.2.4. Descrierea aplicatiei pentru controlul usii de garaj utilizand telefonul mobil

Servo motorul MG 90 S se va conecta la placa de dezvoltare ESP 32 conform schemei din figura 3.8, adica VCC la 5V, GROUND la GROUND, iar linia de semnal al servo motorului la pin-ul digital 18.

Dupa conectarea servo motorului la ESP 32 se va utiliza mediul de dezvoltare Arduino, pentru a putea programa servo motorul sa functioneze prin intermediul aplicatiei Blynk.

Dupa realizarea conectarii si programarii in functie de nevoile noastre, vom introduce programul in placa de dezvoltare.

Vom conecta placa de dezvoltare la internet prin intermediul Wi-Fi, vom deschide aplicatia Blynk [19], unde am creat un buton glisant virtual, care ne va ajuta sa controlam deschiderea sau inchiderea usii de garaj oriunde ne-am afla si oricand am dori.

In momentul in care dorim sa deschidem usa de la garaj vom glisa acest buton catre dreapta ca in figura 3.12, iar daca vom dori sa o inchidem vom glisa acest buton catre stanga precum este prezentat in figura 3.13.

Figura 3.12 Usa garaj deschisa Figura 3.13 Usa garaj inchisa

In acest mod putem controla usa de la garaj, stiind in ce pozitie se afla datorita afisajului de pe telefonul mobil, indiferent de distanta la care ne aflam atat timp cat placa de dezvoltare si telefonul sunt conectate la internet .

III.3. Aplicatie pentru controlul ventilatorului utilizand telefonul mobil

III.3.1. Schema bloc pentru controlul ventilatorului utilizand telefonul mobil

In schema bloc din figura 3.14, sunt reprezentate etapele necesare din cadrul acestei aplicatii de control a unui ventilator utilizand telefonul mobil si placa de dezvoltare ESP 32.

Figura 3.14 Schema bloc pentru controlul ventilatorului de la distanta

Succesiunea etapelor din cadrul acestei aplicatii utilizata pentru controlul ventilatorului de pe un telefon mobil fiind urmatoarele:

– Telefon mobil (1), reprezinta telefonul mobil utilizat pentru deschiderea sau inchiderea usii de

garaj;

– Server Blynk (2), reprezinta serverul care va realiza transferul datelor intre ESP 32 si telefonul

mobil ;

– WiFi (3), reprezinta tipul transferului de date si necesitatea unui router WiFi;

– ESP 32 (4), reprezinta placa de dezvoltare utilizata in cadrul acestui proiect;

– Ventilator (5), reprezinta ventilatorul care va porni sau se va opri in functie de comenzile

primite de la telefonul mobil prin intermediul aplicatiei Blynk .

Schema de detaliu :

Figura 3.15 Schema circuitului pentru controlul ventilatorului utilizand telefonul mobil

III.3.2. Descrierea componentelor utilizate

III.3.3. Ventilator

In imaginea de mai jos poate fi observat motorasul utilizat pe post de ventilator in cadrul acestei aplicatii.

Figura 3.16 Poza motor Figura 3.17 Schema motor

Ra = rezistenta infasurarii rotorice; U = tensiunea de alimentare;

Ia = curentul absorbit de motor; E = tensiunea electromotoare indusa in infasurarea rotorica.

Datele si caracteristicile ventilatorului au fost descrise in capitolul II.3.

Dioda 1N4001 a fost descrisa in cadrul capitolului II.3.

III.3.4. Descrierea aplicatiei pentru controlul ventilatorului utilizand telefonul mobil

Ventilatorul se va conecta la placa de dezvoltare conform schemei prezentate in figura 3.15, si anume borna de alimentare (+) a ventilatorului la pin-ul digital 19 setat ca iesire de semnal, iar borna de GROUND la GROUND.

Dupa conectarea ventilatorului la placa de dezvoltare, va urma crearea programului necesar controlului prin intermediul aplicatiei Blynk, acest program va fi realizat in mediul de dezvoltare Arduino. Dupa efectuarea operatiilor enumerate mai sus vom introduce programul in placa de dezvoltare si vom deschide aplicatia Blynk.

In cadrul acestei aplicatii am creat un buton virtual care ne va permite sa pornim sau sa oprim ventilatorul oricand vom dori, in functie de preferintele noastre.

In momentul in care dorim sa pornim ventilatorul apasam butonul denumit clima, din cadrul aplicatiei, prezentat in figura 3.18, care ne va afisa in scris ca ventilatorul este oprit si va fi colorat in rosu. In momentul in care apasam acest buton, el se va colora in verde si ne va afisa in scris ca ventilatorul este pornit, asa cum se poate vedea in figura 3.19. Acest proces se poate repeta oricand dorim, in functie de nevoile noastre oriunde ne-am afla, pentru ca ventilatorul va fi controlat prin intermediul internetului. Aceasta modalitate de control este corelata cu vizualizarea temperaturii prezentate in capitolul III.1, pentru a putea mentine o ambianta placuta in cadrul incaperii in care au fost instalati senzorul de temperatura DHT 22 si ventilatorul.

Figura 3.18 Ventilator oprit Figura 3.19 Ventilator pornit

Prezentarea aplicatiei create in Blynk utilizand toate componentele prezentate mai sus poate fi

vazuta in figura 3.20.

Figura 3.20 Afisarea aplicatiei pe telefonul mobil

Prin intermediul acestei aplicatii si a placii de dezvoltare ESP 32, putem cu foarte multa usurinta controla toate lucrurile pe care dorim sa le comandam de la distanta.

Concluzii

Am realizat o aplicatie prin intermediul careia am dorit sa imi fructific cunostintele acumulate pe parcursul scolarizarii, raportandu-ma la solutiile tehnice disponibile pentru placile de dezvoltare utilizate.

Aportul meu personal a constat in:

Colectarea tuturor datelor necesare realizarii lucrarii de fata din diverse site-uri, carti si colaborarea cu profesori din cadrul universitatii;

Constructia machetei pe care este instalat tot echipamentul necesar realizarii acestei lucrari de licenta;

Instalarea senzorilor, ledurilor, motoraselor, display-ului, soneriei, cititorului de carduri RFID, in locasurile special realizate pentru ele;

Realizarea conexiunilor electrice, necesare pentru controlul tuturor echipamentelor ce sunt utilizate in cadrul lucrarii de fata;

Programarea fiecarei componente din cadrul proiectului, in mediul de programare Arduino si explicarea linilor de cod utilizate, pentru o mai buna intelegere si o depanare cat mai simpla a programului sau a echipamentelor;

Testarea componentelor utilizate si ajustarea lor conform nevoilor personale;

Realizarea schemelor de detaliu din cadrul fiecarei aplicatii, pentru a fi interpretate cat mai usor;

Descrierea modului de functionare al fiecarei componente si al fiecarei aplicatii intr-o maniera cat mai placuta de inteles;

Realizarea schemelor bloc, pentru a facilita intelegerea functionarii fiecarei aplicatii

dintr-o simpla privire .