FUNDAȚIA PENTRU CULTURĂ ȘI ÎNVĂȚĂMÂNT IOAN SLAVICI TIMIȘOARA [308438]

FUNDAȚIA PENTRU CULTURĂ ȘI ÎNVĂȚĂMÂNT “IOAN SLAVICI” TIMIȘOARA

UNIVERSITATEA “IOAN SLAVICI” [anonimizat]. Titus SLAVICI

ABSOLVENT: [anonimizat]

2019

FUNDAȚIA PENTRU CULTURĂ ȘI ÎNVĂȚĂMÂNT “IOAN SLAVICI” TIMIȘOARA

UNIVERSITATEA “IOAN SLAVICI” [anonimizat]

(temperatură și umiditate)

COORDONATOR ȘTIINȚIFIC

Conf. Dr. Ing. Titus SLAVICI

ABSOLVENT: [anonimizat]

2019

Cuprins

Introducere…………………………………………………………………………………………………………….8

Temperatură ………………………………………………………………………………………………….10

Umiditate ……………………………………………………………………………………………………..13

Descrierea aplicației……………………………………………………………………………………….16

Elemente componente……………………………………………………………………………………………18

Arduino MEGA2560………………………………………………………………………………………18

Modul I2C cu LCD1602 (Blue)………………………………………………………………………..24

Modul cu 2 Relee……………………………………………………………………………………………26

LED………………………………………………………………………………………………………………29

Senzor de temperatură și umiditate AM2302/DHT22………………………………………….31

Rezistorul………………………………………………………………………………………………………35

Breadboard…………………………………………………………………………………………………….37

Soft Arduino IDE……………………………………………………………………………………………41

Etape constructive…………………………………………………………………………………………………47

Comunicare Arduino și modulul I2C cu LCD1602……………………………………………..47

Comunicare Arduino/LCD și senzorul DHT22…………………………………………………..50

Comunicare Arduino/LCD/DHT22 și cele 2 Relee……………………………………………..52

Ansamblu dispozitivului………………………………………………………………………………….53

Schema electrică………………………………………………………………………..,………………………..57

Rezultate obținute…………………………………………………………………………………………………58

Concluzii……………………………………………………………………………………………………………..59

Bibliografie………………………………………………………………………………………………………….60

UNIVERSITATEA DIN ORADEA

FACULTATEA de Inginerie Electrică și Tehnologia Informației

DEPARTAMENTUL Calculatoare și tehnologia informației

TEMA _________________

Proiectul de Finalizare a studiilor a studentului________________________

1). Tema proiectului de finalizare a studiilor:_________________________________________

_______________________________________________________________________________

2). Termenul pentru predarea proiectului de diplomă__________________________________

3). Elemente inițiale pentru elaborarea proiectului de finalizare a studiilor ________________

________________________________________________________________________________

4). Conținutul proiectului de finalizare a studiilor :____________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

5). Material grafic:________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

6). Locul de documentare pentru elaborarea proiectului de diplomă:

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

7). Data emiterii temei_____________________________________________________________

Coordonatori științifici

Conf. Dr. Ing. Titus Slavici

REFERAT

PRIVIND PROIECTUL DE DIPLOMĂ

A

ABSOLVENTULUI / ABSOLVENTEI : ……………………………………….

DOMENIUL Calculatoare și tehnologia informației

SPECIALIZAREA Tehnologia informației

PROMOȚIA 2019

Titlul proiectului …………………………………………………………………..

…..…………………………………………………………………………………………………

Structura proiectului ………………………………………………………………..

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Aprecieri asupra conținutului proiectului de DIPLOMĂ (finalizare a studiilor), mod de abordare, complexitate, actualitate, deficiențe

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Aprecieri asupra proiectului (se va menționa: numărul titlurilor bibliografice consultate, frecvența notelor de subsol, calitatea și diversitatea surselor consultate; modul în care absolventul a prelucrat informațiile din surse teoretice)

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

(se va menționa: opțional locul de documentare și modul în care absolventul a realizat cercetarea menționându-se contribuția autorului)

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Concluzii (coordonatorul proiectului trebuie să aprecieze valoarea proiectului întocmit, relevanța studiului întreprins, competențele absolventului, rigurozitatea pe parcursul elaborării proiectului, consecvența și seriozitatea de care a dat dovadă absolventul pe parcurs)

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..

Redactarea proiectului respectă ………………………………………………….cerințele academice de redactare (părți, capitole, subcapitole, note de subsol și bibliografie).

Consider că proiectul îndeplinește/ nu îndeplinește condițiile pentru susținere în sesiunea de Examen de LICENȚĂ (finalizare a studiilor) din IULIE 2019 și propun acordarea notei ………………

Oradea,

Data Coordonator științific

Scopul lucrării

Dispozitivul de monitorizare și control climatic, are scopul de a menține temperatura și umiditatea între anumite valori impuse de operator. Menține temperatura și umiditatea dintr-o încăpere sau mai multe, cu ajutorul senzorului de temperatură și umiditate DHT22 (citirea se face analogic), care poate fi poziționat în orice loc din încăpere/încăperi. Monitorizarea se face cu ajutorul unui ecran LCD1602 cu afișaj digital (unitatea de măsură pentru temperatură este afișată în grade Celsius [°C] iar pentru umiditate procente [%]).

Dispozitivul de monitorizare și control climatic în comparație cu alte dispozitive cum ar fi aparatul de aer condiționat, mai poate monitoriza și controla umiditatea. Aparatul de aer condiționat măsoară și controlează temperatura doar un locul în care poate fi fixat, în schimb acest senzor DHT22 poate fi poziționat în orice loc, poate fi mutat foarte ușor.

Relee-le pot fi legate la mai multe dispozitive cum ar fi ventilatoare, aparate de aer condiționat, umidificatoare, dezumidificatoare.

Introducere

Dispozitive asemănătoare:

– Aparatul de aer condiționat, care este un dispozitiv ce mărește sau scade temperatura.

Aerul condiționat se obține cu ajutorul unor instalații speciale, care îi modifică și îi controlează condițiile climatice în scopul obținerii confortului (locuințe, birouri), sau pentru obținerea unor cerințe tehnice (laboratoare, blocuri operatorii, instalații electronice).[1]

Părțile funcționale principale ale aparatului sunt următoarele: compresorul (unitatea exterioară), condensatorul (unitatea exterioară), ventilatoarele (ambele unități), vaporizatorul (unitatea interioară) și partea de comandă-control.

Ca agent refrigerent în aparatele de aer condiționat se folosesc fluorocarburi, ca freonul, care să asigure caracteristicile cerute pentru răcire și absorbția căldurii. [2]

Dezavantajul aparatului de aer condiționat este că nu poate controla sau măsura decât temperatura.

– Umidificatorul este un dispozitiv care mărește umiditatea într-o singură cameră sau într-o clădire întreagă. În casă, umidificatoarele de la punctul de utilizare sunt utilizate în mod obișnuit pentru a umidifica o cameră singură. Umidificatoarele mari sunt utilizate în contexte comerciale, instituționale sau industriale.

Umidificatoarele industriale sunt utilizate atunci când trebuie menținut un nivel specific de umiditate pentru a preveni acumularea de energie electrică statică, pentru a păstra proprietățile materialelor și a asigura un mediu confortabil și sănătos pentru lucrători sau rezidenți.

Problemele statice sunt predominante în sectoare precum ambalarea, imprimarea, hârtia, materialele plastice, textilele, electronica, industria automobilelor și produsele farmaceutice. Frecarea poate produce acumularea statică și scânteile când umiditatea este sub 45% umiditate relativă (RH). Între 45% și 55% RH, staticul se acumulează la niveluri reduse, în timp ce umiditatea de peste 55% RH asigură că staticul nu va crește niciodată. Societatea americană de ingineri de încălzire, răcire și aer condiționat a recomandat în mod tradițional o gamă de 45-55% RH în centrele de date pentru a preveni scântei care pot deteriora echipamentul IT. [3]

– Dezumidificatorul

Aerul umed este absorbit cu ajutorul ventilatorului integrat în dezumidificator, trecut peste o suprafață răcită cu ajutorul agentului frigorific unde se produce fenomenul de condens, umiditatea îngheață pe elementele foarte reci, aerul uscat este eliberat în încăpere cu 1-2 grade mai cald decât a fost absorbit, folosindu-se căldură cedată de compresor. Prin funcția de dezghețare, apa este colectată în recipientul dezumidificatorului.

Fiecare dezumidificator are prevăzut un plutitor care oprește automat aparatul în momentul în care cuva este plină, eliminând posibilitatea unei eventuale inundații. Apa poate fi evacuată și direct la canalizare prin cădere liberă sau cu ajutorul unei pompe, la nivele mai înalte.[4]

Varianta aleasă:

Dispozitivul de monitorizare și controlul climatic (temperatură și umiditate) în deosebire de celelalte dispozitive menționate mai sus este că poate monitoriza și controla atât temperatura cât și umiditatea dintr-o încăpere. El mai poate controla mai multe dispozitive (aparat de aer condiționat, umidificator, dezumidificator) din mai multe încăperi cu ajutorul relee-lor.

Temperatura

Temperatura este o mărime fizică a unui sistem care exprima dacă sistemul respectiv este mai cald sau mai rece. Astfel, materialul cu o temperatură mai ridicată este mai cald, iar cel cu o temperatură joasă mai rece. Ea indică viteza cu care atomii ce alcătuiesc o substanță care se mișcă, în cazul încălzirii viteza lor crescând. Oamenii de știință afirmă că la o temperatură extrem de scăzută, numită zero absolut, atomii sau moleculele și-ar înceta mișcarea complet. Temperatura împreună cu lumina face parte din factorii ecologici.

Temperatura este un parametru fundamental de stare care caracterizează starea termică a unui corp, mai exact, starea de echilibru termodinamic. Condițiile stării de echilibru termodinamic sunt exprimate prin cele două postulate ale termodinamicii:

– Primul postulat, denumit și principiul general al termodinamicii, se referă la faptul că un sistem izolat ajunge totdeauna, după un interval de timp, în starea de echilibru termodinamic și nu poate ieși, singur, de la sine, din această stare: Conform acestui postulat, dacă un sistem izolat este scos din starea de echilibru termodinamic, el va reveni la condițiile stării de echilibru după un interval de timp, numit timp de relaxare.

– Al doilea postulat, numit și principiul zero al termodinamicii, precizează proprietățile sistemului aflat în stare de echilibru termodinamic, prin două formulări echivalente:

Orice mărime de stare a unui sistem aflat în condiții de echilibru termodinamic poate fi determinată în funcție de parametrii de stare externi ai sistemului și de o mărime ce caracterizează starea interioară a sistemului, numită temperatură

Două sisteme termodinamice aflate în echilibru termic cu un al treilea sistem, se găsesc în echilibru între ele.

Unități de măsură:

Unitatea de măsură în Sistemul Internațional (SI) este Kelvin (K).

Temperatura 0 K este cea numită zero absolut și este punctul în care moleculele și atomii au cea mai mică energie termică. De obicei se folosesc două scări de temperatură, scara Celsius, cu precădere în țările europene și scara Fahrenheit, în Statele Unite. Acestea se definesc cu ajutorul scării Kelvin care constituie scara fundamentală a temperaturilor în știință și tehnică.

Un grad Celsius reprezintă a 1/273,16-a parte din intervalul cuprins între punctul triplu al apei (0,01 °C) și punctul de zero absolut (-273,15 °C), la presiune normală. Raportul de conversiune:

T(°C) = T(K) – 273,15

T(°F) = 9/5 * T(K) – 459,67 [5]

Termometrele (Fig.1.1) sunt dispozitive de măsurare a temperaturii, cu aplicații în aproape toate domeniile de activitate practică a omului. Sunt dispozitive relativ simple, de construcție și precizie diferite, capabile să acopere un domeniu larg de temperatură (între -200 °C și +3000 °C).

Fig. 1.1 Termometrul

Clasificarea termometrelor:

În funcție de principiul fizic care stă la baza funcționării lor termometrele se clasifică în:

Termometre cu variație de volum: termometrele de sticlă cu lichid, termometrul cu gaz, etc.

Termometre cu variație de presiune: termometrele manometrice.

Termometre cu variație a rezistenței electrice: termometre cu rezistență electrică sau cu termistori.

Termometre cu variație a tensiunii electromotoare: termometrele cu termocuplu.

Termometre cu variație a energiei radiante: pirometre cu radiație.[6]

Temperatura reprezintă unul din factorii perturbatori principali. Creșterea temperaturii mediului de lucru al echipamentului are ca posibile consecințe: modificarea calităților unor materiale (carton, mase plastice, ceramică), deteriorarea unor contacte sau izolații, scăderea calității procesului de ungere a unor cuple cinematice, modificări ale poziției relative pentru diverse componente cu implicații funcționale. Un câmp de temperatură poate fi exprimat printr-o funcție de forma: θ = F(x, y, z, t) unde θ este temperatura, x, y, z sunt coordonatele punctului căruia i se atașează mărimea θ iar t este timpul.[7]

Umiditatea

Umiditatea este cantitatea de vapori de apă conținută într-un eșantion de aer. Există trei moduri de a exprima umiditatea: umiditatea absolută, umiditatea relativă și umiditatea specifică.

Umiditatea absolută este cantitatea de vapori de apă (în grame) conținută într-un volum de aer egal cu unitatea.

Umiditatea relativă (abreviat RH) este raportul dintre presiunea parțială a vaporilor de apă în condițiile date și presiunea parțială a vaporilor in condiții de echilibru, la aceeași temperatură. Umiditatea relativă depinde de temperatură și presiune.

Condensul (Fig. 1.2.1) este dovada indirectă de existență a unei umidități ridicate.

Condensul apare într-o locuință ca urmare a umidității prea mari din aerul interior. Factorii principali care influențează apariția condensului sunt:

temperatura aerului interior;

temperatura pereților;

cantitatea de vapori din aer.

Fenomenul de condens apare în locuință în special iarna, deoarece temperatura pereților este mică, iar cantitatea de vapori din aer este mare. Cantitatea de vapori de apă ce poate fi reținută în aer este în funcție de temperatura acestuia. Cu cât temperatura aerului este mai mică, cu atât acesta poate reține o cantitate mai mică de vapori de apă. Surplusul de vapori care nu se poate absorbi și reține în aerul locuinței se depune pe elementele interioare mai reci, sub formă de picături numite condens.

Fig.1.2.1. Condensul

Măsurarea umidității:

Există diverse dispozitive folosite pentru măsurarea umidității.

Higrometrul (Fig. 1.2.2) este un instrument pentru măsurarea umidității aerului. Principiul de funcționare a higrometrului se bazează pe modificarea lungimii unui fir de păr în funcție de umiditate.

Fig. 1.2.2. Higrometrul

Psihrometrul (Fig. 1.2.3) este un dispozitiv folosit în meteorologie pentru a măsura conținutul de vapori de apă din aer. Psihrometrul este alcătuit din două termometre: un termometru uscat și altul umed, prevăzut cu un ventilator. În funcție de diferența de temperatură dintre cele două termometre și de presiunea atmosferică, umiditatea se determină cu ajutorul diagramelor sau a tabelelor psihometrice.

Fig. 1.2.3. Psihrometrul

Umiditatea se prezintă prin unități relative la referitor la temperatură (de ex. umiditatea relativă 80 % la temperatura de 40°C ). O umiditate înaltă poate conduce la distrugerea rapidă a componentelor electrice și mecanice prin diminuarea rezistenței de izolație, străpungerea electrică, corodarea elementelor mecanice. Posibilitățile de bază de reducere a influențelor umidității sunt: realizarea capsulată (ermetică) a structurii, utilizarea unor acoperiri de protecție rezistente la umiditate și diferiți deshidratori.

Standardele în vigoare fac referire la protecția climatică pe care trebuie să o îndeplinească mijloacele de măsurare Diversele zone climatice sunt clasificate funcție de temperatură și umiditate. În țara noastră sunt trei astfel de zone climatice:

1. climat temperat rece (munții și zona Ardealului) cu temperaturi între –33°C și 34°C și o umiditate relativă de 95 % la temperaturi până la 23°C;

2. climat temperat cald uscat (Câmpia Română și zona de vest a Banatului) cu temperaturi între –20°C și 40°C și o umiditate relativă de 95 % la temperaturi până la 27°C;

3. climat temperat cald (în rest) cu temperaturi între –20°C și 35°C și o umiditate relativă de 95 % la temperaturi până la 25°C.[8]

Descrierea aplicației

Am ales tema “Dispozitivul de monitorizare și control climatic (temperatură și umiditate)” pentru ca este des întâlnit în industria auto (Fig. 1.1) unde se lucrează cu echipamente mecanice, electrice, electronice ș.a.m.d. care se deteriorează atunci când nu se păstrează la o temperatură și umiditate între anumite valori.

Fig. 1.3.1 Industria auto

Controlul se poate face printr-un program Arduino IDE, în care se poate schimba valorile in programul cod.

Pentru temperatură:

– prima linie (temp <=20) semnifică – dacă temperatura coboară sub 20°C, pornește aparatul de aer condiționat pe modul de căldură,

– iar pe a treia linie (temp >= 26) – dacă temperatura urcă peste 26°C, pornește aparatul de aer condiționat pe modul de răcire.

Pentru umiditate:

– prima linie (hum <= 40) semnifică – dacă umiditatea coboară sub 40%, pornește umidificatorul pentru a urca umiditatea,

– a treia linie (hum >=60) semnifică – dacă umiditatea urcă peste 60%, pornește dezumidificatorul pentru a filtra aerul umed.

Monitorizarea se poate face printr-un LCD1602 (Fig. 1.2) 16×2 (16 coloane, 2 rânduri), unde pe prima coloana este afișată temperatura iar pe a doua coloană umiditatea.

Fig. 1.3.2 Display LED 16×2

Pentru temperatură am folosit LED-uri în loc de:

Aparat de aer condiționat (de la care putem obține atât temperaturi joase cat si ridicate astfel încât să menținem temperatura într-un interval dat) sau alte variante;

Pentru umiditate am folosit LED-uri in loc de:

Umidificator (urcă umiditatea) sau alte variante;

Dezumidificator (filtrează aerul umed deci scade umiditatea) sau alte variante.

2. Elemente componente

2.1. Arduino MEGA2560

Fig. 2.1. Arduino Mega2560

Prezentare generală:

Arduino Mega 2560 (Fig. 2.1) este o placă de microcontroler bazată pe ATmega2560 (foaie de date).

Are 54 de intrări / ieșiri digitale (dintre care 14 pot fi utilizate ca ieșiri PWM), 16 analogice intrări, 4 UART (porturi seriale hardware) și oscilator de cristal de 16 MHz și conexiune USB și mufa de alimentare, un antet ICSP și un buton de resetare. Conține tot ce este necesar pentru a vă sprijini microcontrolerul. Pur și simplu conectați-l la un computer cu un cablu USB sau alimentați-l cu un AC sau DC, adaptor sau baterie pentru a începe.

Rezumat: Tabel 1

Alimentare:

Arduino Mega poate fi alimentat prin conexiunea USB sau cu o sursă externă de alimentare.

Sursa de alimentare este selectată automat.

Puterea externă (non-USB) poate proveni de la un adaptor AC-DC (perete-negru) sau

baterie. Adaptorul poate fi conectat prin conectarea unui conector pozitiv central de 2,1 mm

placa de alimentare a plăcii. Conductorii de la o baterie pot fi inserați în anteturile GND și Vin ale pinului

conectorul POWER.

Placa poate funcționa pe o sursă externă de 6 până la 20 de volți. Dacă este furnizat cu mai puțin de

7V, cu toate acestea, pinul 5V poate furniza mai puțin de 5 volți și placa poate fi instabilă.

Dacă se utilizează mai mult de 12V, regulatorul de tensiune se poate supraîncălzi și poate deteriora placa.

Intervalul recomandat este de 7 până la 12 volți.

Mega2560 diferă de toate plăcile anterioare prin faptul că nu utilizează FTDI USB-to serial

driver chip. În schimb, acesta dispune de Atmega8U2 programat ca USB-to-serial

convertizor

Pinii de alimentare sunt după cum urmează:

VIN. Tensiunea de intrare la placa Arduino atunci când utilizează o sursă externă de alimentare(spre deosebire de 5 volți de la conexiunea USB sau de la altă sursă de alimentare reglată). Tu poate furniza tensiune prin acest pin sau, în cazul furnizării de tensiune prin mufa de alimentare, acces prin acest pin.

5V. Sursa de alimentare reglementată folosită pentru a acționa microcontrolerul și altele componentele de pe placă. Acest lucru poate veni fie de la VIN printr-un regulator de bord, sau să fie furnizate de USB sau de o altă sursă reglementată de 5V.

3V3. O alimentare de 3,3 volți generată de regulatorul de la bord. Rezoluția curentului maxim este 50 mA.

GND.

Memorie:

Atmega2560 are memorie flash de 256 KB pentru stocarea codului (din care 8 KB este utilizat pentru) bootloader), 8 KB de SRAM și 4 KB de EEPROM (care pot fi citite și scrise cu Biblioteca EEPROM).

Intrari și ieșiri:

Fiecare dintre cei 54 de caractere digitale de pe Mega poate fi folosit ca intrare sau ieșire, folosind pinMode () , funcțiile digitalWrite () și digitalRead (). Acestea funcționează la 5 volți. Fiecare pin poate furniza sau primi un maxim de 40 mA și are o rezistență internă de tracțiune (deconectată în mod implicit) de 20-50 kOhms. În plus, unele pini au funcții specializate:

Serial: 0 (RX) și 1 (TX); Serial 1: 19 (RX) și 18 (TX); Serial 2: 17 (RX) și 16 (TX); Serial 3: 15 (RX) și 14 (TX). Folosit pentru a primi (RX) și transmite (TX) date TTL. Pini 0 și 1 sunt, de asemenea, conectați la pinii corespunzători ai Atmega8U2 USB-to-TTL cip serial.

Întreruperi externe: 2 (întrerupere 0), 3 (întrerupere 1), 18 (întrerupere 5), 19 (întrerupere 4), 20 (întrerupere 3) și 21 (întrerupere 2). Acești pini pot fi configurat pentru a declanșa o întrerupere la o valoare scăzută, o margine în creștere sau în scădere sau o schimbare În valoare. Consultați funcția attachInterrupt () pentru detalii.

PWM: 0 la 13. Asigurați ieșirea PWM pe 8 biți cu funcția analogWrite ().

SPI: 50 (MISO), 51 (MOSI), 52 (SCK), 53 (SS). Aceste pini sprijină SPI comunicare folosind biblioteca SPI. Inelele SPI sunt, de asemenea, defalcate pe ICSP antet, care este compatibil fizic cu Uno, Duemilanove și Diecimila.

LED: 13. Există un LED încorporat conectat la pinul digital 13. Când pinul este HIGH valoare, LED-ul este pornit, când pinul este LOW, este oprit.

I2C: 20 (SDA) și 21 (SCL). Suportă comunicarea I2C (TWI) folosind Wire bibliotecă (documentația pe site-ul Wiring). Rețineți că acești ace nu sunt în aceeași locație ca pinii I2C de pe Duemilanove sau Diecimila.

Mega2560 are 16 intrări analogice, fiecare furnizând 10 biți de rezoluție (adică 1024

diferite valori). În mod prestabilit, acestea măsoară de la sol la 5 volți, deși este posibil să se schimbe capătul superior al domeniului lor utilizând funcția AREF pin și analogReference ().

Există câțiva alți pini pe bord:

AREF. Tensiunea de referință pentru intrările analogice. Folosit cu analogReference ().

Resetați. Aduceți această linie LOW pentru a reseta microcontrolerul. În mod obișnuit, se adaugă o resetare butonul pentru scuturile care blochează cel de pe placă.

Comunicare:

Arduino Mega2560 are o serie de facilități pentru comunicarea cu un calculator,

un alt Arduino sau alte microcontrolere. Atmega2560 oferă patru UART-uri hardware

pentru comunicarea serială TTL (5V). Un Atmega8U2 de pe placa de canal unul dintre acestea prin USB și oferă un port virtual pentru software-ul de pe computer (mașini Windows va avea nevoie de un fișier .inf, dar sistemele OSX și Linux vor recunoaște placa ca un port COM automat. Software-ul Arduino include un monitor serial care permite un simplu text datele care trebuie trimise la și de la consiliul de administrație. LED-urile RX și TX de pe placă vor clipi când datele sunt transmise prin intermediul cipului Atmega8U2 și conexiunii USB la calculator (dar nu pentru comunicarea serială pe pinii 0 și 1).

O bibliotecă SoftwareSerial permite comunicarea serială pe oricare dintre sistemele digitale ale Mega2560 pini.

Atmega2560 sprijină, de asemenea, comunicarea I2C (TWI) și SPI. Software-ul Arduino include o bibliotecă Wire pentru simplificarea utilizării magistralei I2C; consultați documentația privind cablajul site-ul web pentru detalii. Pentru comunicarea SPI, utilizați biblioteca SPI.

Programarea:

Arduino Mega poate fi programat cu software-ul Arduino (descărcare). Pentru detalii, consultați referințele și tutorialele. Atmega2560 pe Arduino Mega vine preburnat cu un bootloader care permite să încărcați un cod nou la acesta fără a utiliza un programator hardware extern. Aceasta comunica folosind protocolul STK500 original (referință, fișiere de antet C). De asemenea, puteți trece de bootloader și programa microcontrolerul prin ICSP (In Circuit Programare seriale); consultați aceste instrucțiuni pentru detalii.

Resetare automată (software):

Mai degrabă decât necesită o apăsare fizică a butonului de resetare înainte de încărcare, Arduino Mega2560 este proiectat într-un mod care îi permite să fie resetat prin software-ul care rulează pe un a computer conectat. Una dintre liniile de control al fluxului hardware (DTR) ale Atmega8U2 este conectat la linia de resetare a Atmega2560 printr-un condensator de 100 nanofarad. Când asta e linia este confirmată (scăzută), linia de resetare scade suficient de mult pentru a reseta cipul. Arduino software-ul folosește această capacitate pentru a vă permite să încărcați cod prin simpla apăsare a încărcării buton în mediul Arduino. Aceasta înseamnă că bootloader-ul poate avea o durată mai mică timeout, deoarece scăderea DTR poate fi bine coordonată cu începutul încărcării.

Această configurație are alte implicații. Când Mega2560 este conectat la un calculator care rulează Mac OS X sau Linux, se resetează de fiecare dată când o conexiune este făcută de la software (prin USB). Pentru următoarea jumătate de secundă sau cam așa ceva, bootloader-ul rulează pe Mega2560. In timp ce este programat să ignore datele defectuoase (adică orice altceva decât încărcarea unui nou cod), acesta va intercepta primele câteva octeți de date trimise plăcii după deschiderea unei conexiuni.

Dacă o schiță care rulează pe placă primește o configurație unică sau alte date când aceasta prima pornire, asigurați-vă că software-ul cu care comunică așteaptă o secundă după

deschiderea conexiunii și înainte de a trimite aceste date.

Mega2560 conține o urmă care poate fi tăiată pentru a dezactiva resetarea automată. Tampoanele pe oricare dintre ele partea laterală a traseului poate fi lipită împreună pentru ao reactiva. Este numită „RESET-EN”. Poți de asemenea, să puteți dezactiva resetarea automată conectând un rezistor de 110 ohmi de la 5V la reset linia;

Protecție la supracurent USB:

Arduino Mega2560 are o multifuză resetabilă care protejează USB-ul calculatorului dumneavoastră porturi de la pantaloni scurți și supracurent. Deși cele mai multe computere oferă propriile lor interne protecția, siguranța asigură un strat suplimentar de protecție. Dacă se aplică mai mult de 500 mA portul USB, siguranța va rupe automat conexiunea până la scurtcircuit sau suprasarcină îndepărtat.

Caracteristici fizice și scut compatibilitate:

Lungimea și lățimea maximă a plăcilor Mega2560 sunt de 4 și, respectiv, de 2,1 țoli,

cu conectorul USB și mufa de alimentare care depășesc dimensiunea anterioară. Trei orificiile pentru șuruburi permit ca placa să fie atașată la o suprafață sau la o carcasă. Rețineți că distanța

între știfturile digitale 7 și 8 este de 160 mil (0,16 „), nu este un multiplu uniform al distanței de 100 mil a celorlalți pini.

Mega2560 este conceput pentru a fi compatibil cu majoritatea scuturilor proiectate pentru Uno, Diecimila sau Duemilanove. Pini digitali 0 la 13 (și pinii AREF și GND adiacenți),

intrările analogice de la 0 la 5, antetul de alimentare și antetul ICSP sunt toate în locații echivalente.

Mai departe, principalul UART (port serial) este situat pe aceleași pini (0 și 1), la fel ca și cele externe întrerupe 0 și 1 (știfturile 2 și respectiv 3). SPI este disponibil prin antetul ICSP la atât Mega2560, cât și Duemilanove / Diecimila. Rețineți că I2C nu este localizat pe aceleași pini pe Mega (20 și 21) ca Duemilanove / Diecimila (intrări analogice 4 și 5). [9]

2.2. I2C LCD1602 (Blue)

Fig. 2.2.1 LCD1602 Fig. 2.2.2 Modul I2C

Introducere:

Un ecran LCD (Fig. 2.2.1.) care poate afișa un maxim de 16×2 caractere. Cu ajutorul convertorului de autobuz I2C (Fig. 2.2.2.) și aferentului biblioteci, puteți utiliza cu ușurință acest modul cu doar 2 fire.

Specificație:

Modul de afișare LCD: STN, pozitiv, transflexiv

Culoarea afișajului: Albastru

Mod de conducere: taxă 1/16, părtinire 1/5

Metoda de control: I2C

Unghi de vizualizare: 6H

Interfață:

Se conectează I2C de la LCD1602 la portul I2C de la Arduino (SDA <-> A4 și SCL <-> A5) și se alimentează acest modul cu 5V tensiune (Fig. 2.2.3):

Fig. 2.2.3 Conectarea pinilor

Lumina de fundal poate fi controlată de firmware sau jumper de la bord:

Firmware:

Hardware:

Există un jumper pe bord, se ia acest jumper, lumina de fundal va fi întotdeauna oprită (Fig. 2.2.4)

Fig. 2.2.4 Jumper

Se poate controla contrastul LCD prin reglarea potențiometrului de la bord (Fig.2.2.5):

Fig. 2.2.5 Reglare contract de la potențiometru [10]

2.3. Modul cu 2 Relee

Descriere:

Modulul releului (Fig. 2.3.1) este un comutator acționat electric care vă permite să porniți sau off un circuit folosind tensiune și / sau curent mult mai mare decât un microcontroler ar putea mâner. Nu există nicio legătură între circuitul de joasă tensiune acționat de către microcontroler și circuitul de putere mare. Releul protejează fiecare circuit de fiecare alte.

Fiecare canal din modul are trei conexiuni numite NC, COM și NU. În funcție de modul de declanșare a semnalului de intrare, capacul jumperului poate fi plasat la înălțime

care „închide” comutatorul normal deschis (NO) la intrarea la nivel ridicat și la modul de nivel scăzut, care funcționează la fel, dar la nivel scăzut de intrare.

Fig. 2.3.1 Modul cu 2 Relee

Specificații:

Cuplarea fotoelectrică EL817 la bord cu antiinterferă de izolare fotoelectrică capacitate puternică

relee de 5V, 10A / 250VAC, 10A / 30VDC la bord

Durata lungă de viață a releului poate absorbi 100000 de ori la rând

Modulul poate fi legat direct și MCU I / O, cu indicatorul de semnal de ieșire

Modul cu protecție la curent diodic, timp scurt de răspuns

Dimensiune PCB: 45,8mm x 32,4mm

Configurația pinilor:

Fig. 2.3.2 Pinii Releelor

Schema de conexiuni:

Fig. 2.3.3. Conexiunea dintre Breadboard și Arduino

Componentele la care este necesară utilizarea sunt:

Microcontroler (orice arduino compatibil)

Modul releu de 2 canale de 5V 10A

Conectorii de pin

Breadboard

Cablu USB

1. Se conectează componentele pe baza figurii indicate în schema electrică folosind conectori. Pinul VCC și COM este conectat la sursa de alimentare de 5V, GND pinul este conectat la pinii GND, IN1 și IN2 sunt conectați la intrarea / ieșirea digitală PIN-ul. Numărul pinului se va baza pe codul real al programului.

2. După conexiunea hardware, se introduce schița mostrei în Arduino IDE.

3. Folosind un cablu USB, se conectează porturile de la microcontroler la computer.

4. Se încearcă programul.

Fig. 2.3.4. Arduino conectat la Relee[11]

2.4. LED-ul

O diodă este o supapă cu curent unic, iar o diodă emițătoare de lumină (LED) emite lumină când curentul trece prin el. Spre deosebire de codurile de culoare de pe un rezistor, culoarea LED-ului de obicei vă spune doar ce culoare va străluci atunci când curentul trece prin ea.

Fig. 2.4.1. Desen 2D și simbolul LED-ului

Fig. 2.4.1. prezintă simbolul schematic al unui LED și desenul unei părți. Un LED are două terminale. Unul se numește anod, iar celălalt se numește catod. Din partea desen, anodul este etichetat cu semnul plus (+).

Anodul este partea largă a triunghiului. În desenul părții, plumbul catodic este fără știrbire, iar pe simbolul schematic, catodul este linia dincolo de punctul triunghi.

Când începeți să vă construiți circuitul, asigurați-vă că îl verificați împotriva simbolului schematic și desenarea pieselor. Pentru desenul piesei, rețineți că cablurile LED-urilor au lungimi diferite.

Conductorul mai lung este anodul LED-ului, iar cablul mai scurt este catodul. De asemenea, dacă vă uitați atent la carcasa din plastic a LED-ului, este mai mult decât rotundă, dar acolo este un mic loc plat chiar lângă conducerea mai scurtă care vă spune că este catodul. Acesta vine cu adevărat la îndemână dacă cablurile au fost tăiate la aceeași lungime.

Cum funcționează circuitul de testare la LED:

Terminalul Vdd și Vss furnizează presiunea electrică în același mod ca și o baterie. Prizele Vdd sunt ca terminalul pozitiv al bateriei, iar prizele Vss sunt cum ar fi terminalul negativ al bateriei. Fig. 2.1.4.2. arată modul în care se aplică presiunea electrică la un circuit care utilizează o baterie și face ca electronii să curgă prin ea. Acest flux de electroni este numit curent electric, sau adesea doar curent. Curentul electric este limitat de rezistor.

Acest curent este ceea ce determină dioda să emită lumină.

Fig. 2.4.2. Flux de electroni pe circuite electronice

Fig. 2.4.3. arată cum se descrie fluxul de energie electrică prin circuitul LED și notația schematică. Presiunea electrică pe circuit este denumită tensiune. Acele semne + și – sunt semnele folosite pentru a arăta tensiunea aplicată unui circuit. Săgeata arată curentul care curge prin circuit. Această săgeată este aproape întotdeauna afișată indicând opusul direcției curentului de electroni.

Fig. 2.4.3. Schema electrică cu semnele care arată fluxul de curent prin circuit [12]

2.5. Senzor de temperatura si umiditate AM2302/DHT22

Modulul digital de temperatură și umiditate pentru detectarea umidității capacitive DHT22 (Fig. 2.5.1) este unul care conține compus a fost calibrat semnal digital de ieșire a senzorilor de temperatură și umiditate.

Fig. 2.5.1 Modul digital DHT22

Aplicarea unei tehnologii dedicate de colectare a modulelor digitale și a temperaturii și umidității pentru a vă asigura că produsul are o fiabilitate ridicată și o stabilitate excelentă pe termen lung. Senzorul include o componentă umedă a senzorului capacitiv și o temperatură de înaltă precizie dispozitive de măsurare și conectate cu un microcontroler de înaltă performanță pe 8 biți. Produsul are o calitate excelentă, un răspuns rapid, o capacitate puternică de anti-blocare și un cost ridicat. Interfață standard cu o singură autobuz, integrarea rapidă și ușoară a sistemului. Dimensiuni mici, putere redusă consum, distanța de transmisie a semnalului de până la 20 de metri, ceea ce îl face cea mai bună alegere din toate tipurile de aplicații și chiar și cele mai exigente aplicații. DHT22 are o precizie mai mare și poate înlocui temperatura scumpe importată SHT10 și senzor de umiditate.

Acesta poate măsura temperatura mediului și umiditatea pentru a satisface cererea mare. Produsul are fiabilitate ridicată și stabilitate bună. Dacă este folosit și combinat cu expansiune specială a senzorilor Arduino bord, se va implementa cu ușurință efectul interactiv care se referă la temperatură și temperatură percepția umidității.

Atenție: Senzorul digital de temperatură și umiditate DHT22 este proiectat pentru senzorul analogic interfețele. Portul analogic va fi utilizat ca un sistem digital care nu va ocupa portul digital original liniile Arduino. Numele senzorului care pot transforma funcția analogică pe cea digitală care poate fi utilizarea pe portul digital.

Specificații:

 Tensiunea de alimentare: 5V

 Tensiunea de ieșire: 0-3,3V

 Intervalul de temperatură: -40-80 ° rezoluție0,1 ° eroare <± 0,5Ԩ

 Interval de umiditate: rezoluție RH 0-100 %0,1% eroare RH ± 2% RH

 dimensiune: 38 x 20 mm

Legarea senzorului la plăcuța de dezvoltare:

Fig. 2.5.2. Conexiunea senzorului la plăcuța de dezvoltare [13]

Senzor și semnalul analogic:

Un semnal analogic este preluat din mediu, convertit în semnal digital și căruia i se aplică o serie de algoritmi matematici în scopul extragerii informației conținute în el.

Prelucrarea numerică a semnalelor presupune în esență efectuarea unor algoritmi de calcul (relații matematice). Structurile de calcul:

structuri hardware – efectuate pe structuri logice cablate sau programate;

structuri software – programe de calculator.

Semnalul analogic poate fi analizat prin prisma unui:

Semnal periodic (Fig. 2.5.3.);

Semnal neperiodic (Fig. 2.5.4.).

Referitor la semnalele analogice (Fig. 2.5.5.) o importantă majoră o reprezintă influența semnalelor perturbatoare. Semnalul perturbator este un semnal parazit care nu conține semnal util dar se suprapune peste acesta.

De obicei au un caracter aleatoriu dar pot fi și semnale deterministe (pot fi exprimate printr-o lege de variație cunoscută)(de ex: brumul, semnale de la stații de radioemisie, etc.).

Orice semnal perturbator de aceeași natură cu semnalul analogic peste care suprapune , produce o eroare relativă egală cu raportul celor două semnale.

La frecvențe joase sub 50 Hz predomină perturbațiile datorate descărcărilor electrice atmosferice și vibrațiilor mecanice, valoarea lor efectivă fiind mare. Influența vibrațiilor mecanice asupra traductoarelor și instrumentelor de măsură electrice are loc prin efect de microfonie. Din cauza vibrațiilor mecanice se modifică distanța dintre electrozi, distanța dintre armăturile condensatoarelor, pozițiile elementelor mobile etc. În zona apropiată de frecvența de rezonanță mecanică influența este maximă.

În domeniul de frecvențe (10^3 – 10^5) Hz perturbațiile au un nivel relativ constant și se numesc zgomot alb. Cauzele acestor perturbații se datorează in principal aparaturii electronice.

Peste 10^5 Hz nivelul perturbațiilor începe să crească în special datorită factorilor externi: emițătoare radio –TV, convertoare electrice de înaltă frecvență.

Posibilitățile de reducere a raportului semnal util – zgomot (raportul dintre puterea semnalului util și puterea corespunzătoare perturbațiilor dintr-un punct al liniei de transmitere) este modularea (în amplitudine, frecvență sau fază) pentru emițător și respectiv demodularea pentru receptor.[14]

2.6. Rezistorul

Introducerea Rezistorului:

Un rezistor este o componentă care "rezistă" fluxului de energie electrică. Acest flux de energie electrică este numit curent. Fiecare rezistor are o valoare care spune cât de puternic rezistă fluxului curent.

Această valoare de rezistență se numește ohm, iar semnul pentru ohm este litera greacă omega: Ω. Mai târziu, în această carte veți vedea simbolul kΩ, adică kilo-ohm sau unul

mii ohmi. Rezistorul are două fire, unul care iese din fiecare capăt. Există un caz de ceramică între cele două conducte, și este parte care rezistă fluxului curent.

Fig. 2.6.1. Simbolul rezistorului si desenul cu benzile de culori

Există o combinație de culori diferită pentru fiecare rezistență valoare. De exemplu, codul de culoare pentru rezistorul de 470 Ω este galben-violet-maro.

Poate exista o a patra banda care indica toleranta rezistorului. Toleranța este măsurată

în procente și arată cât de departe este adevărata rezistență a piesei de la etichetă rezistență. A patra banda ar putea fi aur (5%), argint (10%) sau fără banda (20%).

Fiecare bară de culoare care vă spune valoarea rezistorului corespunde unei cifre, iar acestea culorile / cifrele sunt prezentate în Tabelul . Fig. 2.6.2. arată modul de utilizare a fiecărei bare de culori cu tabel pentru a determina valoarea unui rezistor.

Tabel 2

Fig. 2.6.2. Benzile de culori ale rezistorului

Prima dungă este galbenă, ceea ce înseamnă că cifra din stânga este a 4.

A doua bandă este violet, ceea ce înseamnă că cifra următoare este 7.

A treia bandă este maro. Deoarece maro este 1, înseamnă să adăugați un zero la dreapta lui primele două cifre. Galben-Violet-Brun = 4-7-0 = 470 Ω.[15]

2.7. Breadboard

Breadboard-ul (Fig. 2.7.1) este una dintre piesele cele mai fundamentale atunci când se învață cum să se construiască circuitele.

Fig. 2.7.1. Breadboard

Un panou electronic (breadboard) se referă efectiv la un panou de lipit fără sudură. Acestea sunt unități excelente pentru realizarea circuitelor temporare și a prototipurilor și nu necesită absolut nici un fel de lipire.

Prototiparea este procesul de testare a unei idei prin crearea unui model preliminar de la care se dezvoltă sau se copiază alte forme și este una dintre cele mai comune utilizări. Dacă nu este sigur cum va reacționa un circuit sub un anumit set de parametrii, cel mai bine este să se construiască un prototip și testat.

O altă utilizare obișnuită a breadboard-ului este testarea unor piese noi, cum ar fi circuitele integrate (IC). Când se încearcă să se dea seama cum funcționează o componentă și se reia în mod constant lucrurile, nu necesită conectare de fiecare dată.

Racorduri electrice:

În afară de rândurile orizontale, panourile de salvare au, de obicei, ceea ce se numește șine de putere care se deplasează vertical de-a lungul laturilor.

Fig. 2.7.2. Racordurile Breadboard-ului

Aceste șine de putere sunt benzi metalice care sunt identice cu cele care rulează pe orizontală, cu excepția faptului că, de obicei, toate sunt conectate. Când se construiește un circuit, de multe ori se întâmplă să fie nevoie de putere în multe locuri diferite. Șinele de alimentare oferă o mulțime de acces ușor la putere oriunde este nevoie în circuit. De obicei, acestea vor fi etichetate cu litere "+" și "-" și vor avea o bandă roșie, albastră sau neagră, pentru a indica partea pozitivă și negativă.

Este important să se ofere atenție că șinele de putere de pe ambele părți nu sunt conectate, deci dacă se dorește aceeași sursă de alimentare pe ambele părți, este necesar să se conecteze cele două laturi cu niște fire jumper. Se reține că marcajele există doar ca referință.

Fig. 2.7.3. Transferul de (+) si (-)

Rânduri și coloane:

Multe breadboard-uri au numere și litere marcate pe diferite rânduri și coloane. Acestea nu servesc alt scop decât să ajute la ghidare atunci când se construiește circuitul. Circuitele se pot complica repede și tot ce este nevoie este un picior deplasat dintr-o componentă pentru a face defectul întregului circuit sau nu funcționează deloc.

Împrumut de la alte surse de energie:

Dacă se lucrează cu o plăcuță de dezvoltare, cum ar fi un Arduino, atunci se poate pur și simplu să se tragă de la capul de sex feminin al plăcuței Arduino. Arduino are mai multe șuruburi de putere și pământ care se pot conecta la șinele de alimentare sau alte rânduri de pe panouri.

Fig. 2.7.4. Conexiunea prin cablu [16]

2.8. Soft Arduino IDE

Arduino este o platformă electronică open source bazată pe hardware și software ușor de utilizat. Placile Arduino au capacitatea de a citi intrări – lumină pe un senzor, un deget pe un buton sau un mesaj Twitter – și o transformă într-o ieșire – activând un motor, activând un LED, publicând ceva online. Puteți spune echipei dvs. ce să facă prin trimiterea unui set de instrucțiuni către microcontrolerul de pe placă. Pentru a face acest lucru, utilizați limba de programare Arduino (bazată pe cablare) și software-ul Arduino IDE (Fig. 2.8.1), bazat pe procesare.

Fig. 2.8.1. Soft-ul Arduino IDE

De-a lungul anilor, Arduino a fost creierul a mii de proiecte, de la obiecte de zi cu zi la instrumente științifice complexe. O comunitate mondială de producători – studenți, pasionați, artiști, programatori și profesioniști – s-au adunat în jurul acestei platforme open source, contribuțiile lor adăugându-se la o cantitate incredibilă de cunoștințe accesibile, care pot fi de mare ajutor atât pentru începători, cât și pentru experți.

Arduino s-a născut la Ivrea Interaction Design Institute ca un instrument ușor de prototipare rapidă, destinat studenților fără un background în electronică și programare. De îndată ce a ajuns la o comunitate mai largă, consiliul Arduino a început să se schimbe pentru a se adapta la noile nevoi și provocări, diferențiind oferta sa de la plăcile simple pe 8 biți până la produsele pentru aplicații IoT, imprimare prin uzură, imprimare 3D și medii încorporate. Toate plăcile Arduino sunt complet deschise, oferind utilizatorilor posibilitatea de a le construi în mod independent și, eventual, de a le adapta la nevoile lor specifice. Software-ul, de asemenea, este open-source, și este în creștere prin contribuțiile utilizatorilor din întreaga lume.

Datorită experienței sale simple și accesibile de utilizare, Arduino a fost utilizat în mii de proiecte și aplicații diferite. Software-ul Arduino este ușor de utilizat pentru începători, dar suficient de flexibil pentru utilizatorii avansați. Acesta rulează pe Mac, Windows și Linux. Profesorii și elevii îl folosesc pentru a construi instrumente științifice ieftine, pentru a dovedi principiile chimiei și fizicii sau a începe cu programarea și robotica. Designerii și arhitecții construiesc prototipuri interactive, muzicieni și artiști care îl folosesc pentru instalații și pentru a experimenta noi instrumente muzicale. Producătorii, desigur, o folosesc pentru a construi multe dintre proiectele expuse la Maker Faire, de exemplu. Arduino este un instrument cheie pentru a învăța lucruri noi.
Există multe alte microcontrolere și platforme de microcontroler disponibile pentru calculul fizic. Parallax Basic Stamp, Netmedia's BX-24, Phidgets, MIT's Handyboard și multe altele oferă funcționalități similare. Toate aceste unelte iau detaliile dezordonate ale programării microcontrolerului și o înfășoară într-un pachet ușor de utilizat. Arduino simplifică, de asemenea, procesul de lucru cu microcontrolerele, dar oferă un anumit avantaj pentru profesori, studenți și amatori interesați față de alte sisteme: Ieftin – plăcile Arduino sunt relativ ieftine în comparație cu alte platforme de microcontroler. Versiunea cea mai puțin costisitoare a modulului Arduino poate fi asamblată manual, iar modulele Arduino pre-asamblate costă mai puțin de 50 $ Cross-platform – Software-ul Arduino (IDE) rulează pe sistemele de operare Windows, Macintosh OSX și Linux. Cele mai multe sisteme de microcontroler sunt limitate la Windows.

Mediu de programare simplu și clar – Software-ul Arduino (IDE) este ușor de utilizat pentru începători, dar suficient de flexibil pentru ca utilizatorii avansați să profite de asemenea. Pentru profesori, se bazează convenabil pe mediul de programare Procesare, astfel încât elevii care învață să programeze în acel mediu vor cunoaște modul în care funcționează ID-ul Arduino.

Software open source și extensibil – Software-ul Arduino este publicat ca un instrument open source, disponibil pentru extensie de către programatori experimentați. Limba poate fi extinsă prin biblioteci C ++, iar oamenii care vor să înțeleagă detaliile tehnice pot face saltul de la Arduino la limbajul de programare AVR C pe care se bazează. În mod similar, se poate adăuga codul AVR-C direct în programele Arduino.

Sursă open source și hardware extensibil – Planurile plăcilor Arduino sunt publicate sub licență Creative Commons, astfel încât designerii de circuit experimentați pot să facă propria lor versiune a modulului, să o extindă și să o îmbunătățească. Chiar și utilizatorii relativ lipsiți de experiență pot construi versiunea cu panou de bord a modulului pentru a înțelege cum funcționează și pentru a economisi bani.

File, fișiere multiple și compilare:

Permite gestionarea schiței cu mai multe fișiere (fiecare dintre acestea apărând în fila proprie). Acestea pot fi fișiere normale de cod Arduino (fără extensie vizibilă), fișiere C (extensie .c), fișiere C ++ (.cpp) sau fișiere antet (.h).

Încărcarea programului:

Înainte de a încărca schița, trebuie să selectați elementele corecte din meniurile Instrumente> Placă și Instrumente> Port. Plăcile sunt descrise mai jos. Pe Mac, portul serial este probabil ceva de genul /dev/tty.usbmodem241 (pentru un Uno sau Mega2560 sau Leonardo) sau /dev/tty.usbserial-1B1 (pentru o placă USB Duemilanove sau anterioară) sau / dev / tty .USA19QW1b1P1.1 (pentru o placă serială conectată cu un adaptor USB-to-Serial Keyspan).

Pe Windows, este probabil COM1 sau COM2 (pentru o placă serială) sau COM4, ​​COM5, COM7 sau mai mare (pentru o placă USB) – pentru a afla căutați dispozitiv USB serial în secțiunea porturi a Managerului de dispozitive Windows. Pe Linux, ar trebui să fie / dev / ttyACMx, / dev / ttyUSBx sau similar. Odată ce ați selectat portul serial și placa corectă, apăsați butonul de încărcare din bara de instrumente sau selectați elementul Încărcați din meniul Schiță. Plăcile actuale Arduino se vor reseta automat și vor începe încărcarea. Cu panouri mai vechi (pre-Diecimila) care nu au automat resetare, va trebui să apăsați pe butonul de resetare de pe tablă chiar înainte de a începe încărcarea. Pe majoritatea panourilor, veți vedea LED-urile RX și TX clipește când schița este încărcată. Software-ul Arduino (IDE) va afișa un mesaj când încărcarea este completă sau va afișa o eroare. Când încărcați o schiță, utilizați bootloader-ul Arduino, un mic program care a fost încărcat pe microcontrolerul de pe placa dvs. Acesta vă permite să încărcați codul fără a utiliza orice hardware suplimentar. Bootloader-ul este activ pentru câteva secunde când placa este resetată; apoi începe oricare schiță a fost încărcată cel mai recent la microcontroler. Încărcătorul de boot va clipi LED-ul la bord (pinul 13) atunci când pornește (adică când placa se resetează).

Biblioteca:

Bibliotecile oferă funcționalități suplimentare pentru a fi utilizate în schițe, de ex. lucrul cu hardware sau manipularea datelor. Pentru a utiliza o bibliotecă într-o schiță, se selectează din meniul Schiță> Import bibliotecă. Aceasta va introduce una sau mai multe instrucțiuni #include în partea superioară a schiței și va compila biblioteca cu schița. Deoarece bibliotecile sunt încărcate în bord cu schița dvs., acestea sporesc spațiul necesar. Dacă o schiță nu mai are nevoie de o bibliotecă, se șterge pur și simplu instrucțiunile #include din partea de

sus a codului.

Fig. 2.8.2. Biblioteca/Librăria programului Arduino IDE

Monitorul serial:

Aceasta afișează seria trimisă de la placa Arduino sau Genuino prin conector USB sau serial. Pentru a trimite date la bord, se introduce textul și se face clic pe butonul "trimite" sau se apasă pe Enter. Se alege rata baud din meniul drop-down care se potrivește cu rata transmisă la Serial.begin din schiță. Se reține că pe Windows, Mac sau Linux placa va reinițializa (va reda schița) atunci când se conectează cu monitorul serial. Se reține că monitorul serial nu procesează caractere de control; dacă schița are nevoie de o gestionare completă a comunicării seriale cu caractere de control, se poate utiliza un program terminal extern care se poate conecta la portul COM atribuit plăcii Arduino.

Fig. 2.8.3. Rezultatului in monitorul serial

Limbi suportate de program:

Fig. 2.8.4. Limbile suportate de Arduino IDE

Plăcile compatibile cu acest soft:

Selecția de bord are două efecte: stabilește parametrii (de exemplu viteza CPU și rata baud) folosiți la compilarea și încărcarea schițelor; și setările și setările de fișiere și siguranțe utilizate de comanda ardere bootloader. Unele dintre definițiile de bord diferă numai în cele din urmă, deci chiar dacă ați încărcat cu succes o anumită selecție, veți dori să o verificați înainte de a încărca bootloader-ul. Puteți găsi un tabel de comparație între diferitele placi aici.

Software-ul Arduino (IDE) include suportul construit pentru placile din lista urmatoare, toate bazate pe AVR Core. Administratorul de plăci inclus în instalarea standard permite adăugarea suportului pentru numărul tot mai mare de plăci noi, bazate pe diferite nuclee cum ar fi Arduino Due, Arduino Zero, Edison, Galileo și așa mai departe.

Arduino Yùn Un ATmega32u4 care rulează la 16 MHz cu auto-reset, 12 Analog In, 20 I / O Digital și 7 PWM.

Arduino / Genuino Uno Un ATmega328P care rulează la 16 MHz cu auto-reset, 6 Analog In, 14 I / O Digital și 6 PWM.

Arduino Nano w / ATmega328P Un ATmega328P care rulează la 16 MHz cu auto-resetare. Are opt intrări analogice.

Arduino / Genuino Mega 2560 Un ATmega2560 care rulează la 16 MHz cu resetare automată, 16 intrări analogice, 54 digital I / O și 15 PWM.

Arduino Mega Un ATmega1280 care rulează la 16 MHz cu auto-reset, 16 Analog In, 54 Digital I / O și 15 PWM.

Arduino Mega ADK Un ATmega2560 care rulează la 16 MHz cu resetare automată, 16 intrări analogice, 54 digital I / O și 15 PWM.

Arduino Leonardo Un ATmega32u4 care rulează la 16 MHz cu auto-reset, 12 Analog In, 20 I / O Digital și 7 PWM. Arduino / Genuino etc.[17]

Etape constructive

3.1. Comunicare Arduino si modulul I2C cu LCD1602

În programul Arduino IDE a fost necesară introducerea librăriei LCD-ului. După care pentru a comunica cu LCD-ul prin plăcuța Arduino a fost necesară încărcarea programului cod de mai jos pentru aflarea adresei BUS a modulului I2C:

După încărcarea programului, în fereastra serial monitor, sa afișat adresa modulului I2C :

Fig. 3.1.1. Adresa I2C

Legarea plăcuței Arduino la LCD:

Fig. 3.1.2. Conexiunea dintre cele 2 componente

Programul cod folosit pentru LCD:

3.2. Comunicare Arduino/LCD si senzorul DHT22

Senzorul de temperatură și umiditate DHT22 este legat la un modul care nu mai necesită o rezistență. A fost necesară adăugarea unei librarii in programul Arduino IDE pentru a comunica cu acest senzor.

Pentru acest senzor am folosit următorul program cod:

Legarea senzorului la plăcuța Arduino:

Fig. 3.2.1. Conexiunea dintre cele 3 componente

După ce am scris programul cod si am legat conexiunile dintre cele 3 componente, am dat upload in program după care am deschis fereastra serial monitor pentru a vedea rularea programului în timp real:

Fig.3.2.2. Rularea programului

3.3. Comunicare Arduino/LCD/DHT22 si cele 2 Relee

Modulele au fost legate la NO1 ceea ce înseamnă că relee-ul respectiv este normal închis atunci când este pus în funcțiune.

Legarea celor 2 module cu 2 Relee:

Fig. 3.3. Conexiunea celor 2 module

3.4. Ansamblul dispozitivului

Fig. 3.4. Ansamblu

1 Plăcuța de dezvoltare Arduino MEGA2560

2 Modul I2C cu LCD1602 (16×2)

3 Senzor de temperatură și umiditate AM2302/DHT22

4 Breadboard

5 Modul cu 2 Relee

6 Rezistență 220 Ohm

7 LED-uri ( roșu și verde)

8 Cablu USB de alimentare a plăcuței Arduino

Programul cod folosit la întregul dispozitiv:

Schema electrică

Fig. 4. Schema electrică a întregului dispozitiv

Rezultate obținute

Dispozitivul de monitorizare și control climatic funcționează după cum mi-am propus. Când temperatura scade sub valoarea de 20°C relee-ul pornește, iar LED-ul verde este pus în funcțiune (ex. Aparatul de aer condiționat este pe modul de a sufla aer cald pentru a ridica temperatura) și invers, atunci când temperatura depășește valoarea de 26°C, celălalt relee-u pune în funcțiune LED-ul roșu (ex. Aparatul de aer condiționat este pe modul de a sufla aer rece pentru a scade temperatura).

Respectiv pentru umiditate, la al 2-lea modul, atunci când umiditatea este sub 40% este pus în funcțiune LED-ul verde (ex. Umidificatorul ridică umiditatea prin pulverizare) iar când umiditatea depășește valoarea de 60% este pus în funcțiune LED-ul roșu (ex. Dezumidificatorul scade umiditatea prin filtrare a aerului).

Fig. 5. Funcționarea dispozitivului

Concluzii

Proiectul este interesant pentru că:

S-a putut realiza partea practică.

S-au întâmpinat dificultăți atât pe partea de programare cât și partea cu bibliotecile componentelor care s-au rezolvat prin căutare și documentare pe internet.

Atunci cand senzorul de temperatură și umiditate este atins cu mâna liberă, valorile încep să se schimbe după 2-3 secunde.

Când s-a probat întregul sistem fără rezistențe, LCD-ul a început să își piardă din intensitatea luminoasă și să revină la normal repetat după care s-a introdus rezistențe de 220 Ohm la ieșirea din fiecare LED.

Orice componentă se poate schimba foarte ușor.

Valorile de la temperatură și umiditate se pot schimba foarte ușor dacă există instalat în PC programul Arduino IDE sau de pe site-ul oficial.

Bibliografie

[1] https://ro.wikipedia.org/wiki/Aer_condi%C8%9Bionat

[2] http://www.scientia.ro/tehnologie/39-cum-functioneaza-lucrurile/49-aparatul-de-aer-conditionat.

[3] https://en.wikipedia.org/wiki/Humidifier

[4] http://www.uscamconstructii.ro/dezumidificator/cum-functioneaza-un-dezumidificator/

[5] https://ro.wikipedia.org/wiki/Temperatur%C4%83

[6] https://ro.wikipedia.org/wiki/Termometru

[7] http://mec.upt.ro/dolga/cap_22.pdf

[8] https://ro.wikipedia.org/wiki/Umiditate

[9] https://www.robotshop.com/media/files/pdf/arduinomega2560datasheet.pdf

[10] https://www.openhacks.com/uploadsproductos/i2c_lcd1602_blue__-_elecrow.pdf

[11] http://www.fecegypt.com/uploads/dataSheet/1480848003_2_channel_5v_10a_relay_module.pdf

[12] https://www.parallax.com/sites/default/files/downloads/28123-Whats-a-Micro-v3.0.pdf

[13] https://media.digikey.com/pdf/Data%20Sheets/DFRobot%20PDFs/SEN0137_Web.pdf

[14] http://mec.upt.ro/dolga/ST_2.pdf

[15] https://learn.sparkfun.com/tutorials/how-to-use-a-breadboard

[16] https://www.arduino.cc/en/Guide/Introduction

[17] https://www.arduino.cc/en/Guide/Environment

[18] PID Control: A brief introduction and guide using Arduino. Septembrie 2011. Jacobs School of Engineering. Disponibil pe http://www.maelabs.ucsd.edu/mae156alib/control/PID-Control-Ardunio.pdf

[19] Varesano F. Aprilie 2011. Using Adruino for tangible human computer interaction. Departement of informatics, Univerity of Torino

[20] J. Hunt(2002). ”Guide to C# and Object Orientation”, Springer-Verlag London Limited

[21] Manoel Carlos Ramon(Decembrie 2014), „Arduino IDE and Wiring Language”, 93-143

[22] Hamilton, Naomi (Octombrie 1, 2008). "The A-Z of Programming Languages: C#". Computerworld

[23] Hejlsberg, Anders (Octombrie 1, 2008). "The A-Z of Programming Languages: C#". Computerworld

[24] Ciocarlie, Horia (Februarie, 2016). “Limbaje de Programare. Concepte Fundamentale”. Eurostampa

[25] Ciocarlie, Hodia (Decembrie, 2017). ”Limbaje Formale si Translatoare”. Eurostampa

[26] Blum, Jeremy, Exploring Arduino: Tools and Techniques for Engineering Wizardry, Wiley; 1 edition (July 16, 2013)

[27] Karvinen, Kimmo și Karvinen, Tero. Getting Started with Sensors: Measure the World with Electronics, Arduino, and Raspberry Pi, Maker Media, Inc; 1 edition (August 24, 2014)

DECLARAȚIE DE AUTENTICITATE

A

PROIECTULUI DE FINALIZARE A STUDIILOR

Titlul proiectului _____________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

Autorul proiectului _____________________________________________

Proiectul de finalizare a studiilor este elaborat în vederea susținerii examenului de finalizare a studiilor organizat de către Facultatea _______________I.E.T.I._________________________ din cadrul Universității din Oradea, sesiunea________iulie_________ a anului universitar __2019___________.

Prin prezenta, subsemnatul (nume, prenume, CNP)_____________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________,

declar pe proprie răspundere că aceast proiect a fost scris de către mine, fără nici un ajutor neautorizat și că nici o parte a proiectului nu conține aplicații sau studii de caz publicate de alți autori.

Declar, de asemenea, că în proiect nu există idei, tabele, grafice, hărți sau alte surse folosite fără respectarea legii române și a convențiilor internaționale privind drepturile de autor.

Oradea,

Data Semnătura