Neacșu Ionel -Gabriel [627897]

1
UNIVERSITATEA "LUCIAN BLAGA" DIN SIBIU
FACULTATEA DE INGINERIE
DEPARTAMENTUL DE CALCULATOARE ȘI INGINERIE ELECTRICĂ

PROIECT DE DIPLOMĂ

Coordonator științific:
Conf.dr.ing. Mihai BOGDAN

Student: [anonimizat]: Electromecanică

SIBIU
2020

2
UNIVERSITATEA "LUCIAN BLAGA" DIN SIBIU
FACULTATEA DE INGINERIE
DEPARTAMENTUL DE CALCULATOARE ȘI INGINERIE ELECTRICĂ

SISTEM AUTOMAT DE ILUMINAT CU
CONTOR DE VIZITATORI

Coordonator științific:
Conf.dr.ing. Mihai BOGDAN

Absolvent: [anonimizat]: Electromecanică

SIBIU
2020

3
Cuprins
Introducere………………………………… ………….. …………………………… ….5
Scop…………….……………………………… ………………….. ………….. 5
Obiective ………………………………………………………………………. 5
Implementare…………………… ……….. ……………………………………. 5
Necesitate……………………………… ……….. …………………………….. 6
Capitolul 1. NOȚIUNI INTRODUCTIVE ȘI TEORETICE …… ………… ……… ….7
1.1. Apariția tehnologiei cu infraroșu…………………… ……………….. ……7
1.1.1. Perspectivă istorică……………………………… ………… …… .….7
1.1.2 . Dezvoltare istorică………………………… ……… .……………… ..7
1.2. Principiul de funcționare al senzorilor cu infraroșu………… ………… ….9
1.2.1. Transmiterea și recepția semnalului pentru senzorii activi …… …..10
1.2.2. Schema electrică a senzorilor activi …………… ……… ..…..…….1 1
1.2.3. Transmiterea și recepția semnalului pentru senzorii pasivi……….12
1.3. Aplicații tehnice………………………………………… ………….……. 13
1.4. Senzori și traductoare……………………………………… …………. …14
1.4.1. Caracteristici generale………………………… ……………….. …14
1.4.2. Clasificare………………………………… ……………….……… 15
1.4.3. Semnale………………………………… ………………. ………..1 6
1.5. Platforma Arduino…………………………… ……………. ……………18
1.5.1. Perspectivă istorică………………………… ……………. .……… 18
1.5.2. Principii și concepte…………………………… ……………. …….18
1.6. Sisteme înco rporate………………………………… ……………. ……… 19
1.6.1. Caracteristici ale unui sistem încorporat……………….… ……. …20
1.6.2 Diferența dintre un microproceso r și un microcontroler… ……… …21
1.7. Interfața USB(Universal Serial Bus)……………… ..………… …………. 22
Capitolul 2. COMPONENTELE HARDWARE ȘI APLICAȚIILE SOFTWARE …..25
2.1. Hardware………………………………………………………………….25
2.1.1. Placa de dezvoltare Arduino UNO………………………………..25
2.1.2. Prezentare μC – ATmega 328P ……………………………………27
2.1.3. Senzorul activ IR…………………………………………………..30
2.1.4. Tranzistorul BC547………………………………………………..32
2.1.5. Modul Releu SRD…………………………………………………3 4

4
2.1.6. LCD display 16×2………………………………………………….36
2.1.7. Alte componente folosi te…………………………………………..37
2.2. Software open source……………………………………………….……37
2.2.1. Mediul de dezvoltare Arduino IDE…………………………….….38
2.2.2. Proteus……………………………………………………………..40
Capitolul 3. DESCRIEREA LUCRĂRII……………………………………………..44
3.1. Codul sursă………………………………………………………………..44
3.2. Schema bloc a sistemului…………………………………………………45
3.3. Lucrarea practică…………………………………………………………46
CONCLUZII ȘI DEZVOLTARE ULTERIOARĂ……………………………………50
BIBLIOGRAFIE………………………………………………………………………52
ANEXE………………………………………… …………………………………….54

5
Introducere
Scop
Trăim într -o epocă a vitezei, a informațiilor și a tehnologiilor integrate în care ne
dorim să avem din ce în ce mai multă automatizare. Scopul acestei lucrări este de a realiza un
sistem automat pentru iluminat cu un contor , care să poată număra oamenii c are intră/păr ăsesc
o încăpere . Componentele folosite pentru realizarea acestui proiect sunt :
 2x senzori cu infraroșu;
 Placa de dezvoltare Arduino Uno;
 Modul Releu 5V;
 LCD display 16×2;
 Tranzistor BC547;
 Bec;
Obiective
În această lucrare se va elabora un s istem automat pentru iluminat cu un contor prin
intermediul senzorilor cu infraroșu în timp real, afișarea stării sistemului de iluminat și
numărul de persoane sau obiecte care se află în încăpere.
Obiectivele principale în această lucrare sunt:
 Implementarea tehnică a sistemului (prototip): hardware și software;
 Implementarea hardware pentru a putea fi transmise datele pe un display;
 Prezentarea diferitelor tipuri de senzori cu infraroșu;
 Realizarea schemei electrice în Proteus;
 Realizarea programului aplicației în Arduino IDE;
Implementare
Abordarea ce urmează a fi descrisă în următoarele capitole încearcă pe cât posibil să
respecte principiul modularității, fiind astfel potrivită pentru o dezvoltare ulterioară. Sistemul
este co mpus din trei părți componente. Un sistem integrat este absolut esențial în acest tip de
aplicație, în cazul acestei implementări sistemul integrat are ca element de bază o placă de
dezvoltare de tip Arduino UNO ce coordonează starea unui releu și afișajul unui display LCD .
Disp lay-ul preia date de la placa de dezvoltare și poate afișa starea sistemului de iluminat și
numărul de persoane sau obiecte aflate în încăpere. Întregul concept se bazează pe folosirea

6
celor doi senzori cu infraroșu care transmit inf ormați către placa de dezvoltare, aceasta
procesează și respectă cerințele impuse pe care le -am ales în program.
Necesitate
Un astfel de dispozitiv ar putea fi util în diverse aplicații de automatizare precum si în
case, ma gazine, săli de așteptare, etc. Cu mici modificări în program am putea calcula
numărul de perso ane care intră într -un magazin/ mall, ca la sfârșitul zilei/săptămâni să putem
afla ora/ziua în care au fost prezenți cei mai mulți oamenii.
O altă aplicabilitate a acestui proiect este folosir ea sa în industrie , o putem folosi
pentru a număra piesele care au fost fab ricate, ca la sfârșitul zilei să puteam vedea numărul
total de piese realizate.
La porțile parcărilor pentru a determina numărul de locuri ocupate și numărul de locuri
libere, deoar ece această informație este necesară pentru a nu se produce diferite ambuteiaje.

7
CAPITOUL 1 NOȚIUNI INTRODUCTIVE ȘI TEORETICE
1.1 Apariția tehnologiei cu infraroșu
1.1.1. Perspectivă istorică
Frederick Wiliam Herschel , (naționalitate germană, născut la 15 noiembrie 1738 – 25
august 1822) a fost un astronom britanic, compozitor și fratele Carolinei Herschel, cu care a
lucrat. Născut în Hanovra, Herschel si -a urmat tatăl în Trupa Militară din Hanovra, înainte de
a migra în Marea Britanie în anul 1757, la vârsta de 19 ani. [1]
La 11 februarie 1800, Herchel testa filtrele pentru Soare, pentru a putea observa petele
solare. Când a folosit un filtru roșu, a descoperit că a fost produsă mulă căldură. Herschel a
descoperit radi ații infraroșii în lumina soarelui trecând printr -o prismă și ținând un
termometru chiar dincolo de capătul roșu al spectrului vizibil. Acest termometru era menit să
fie un control pentru a măsura temperatura aerului din încăpere. El a fost șocat când a ar ătat o
temperatură mai mare decât spectrul vizibil. Experimentările ulterioare au dus la concluzia lui
Herschel că trebuie să existe o formă invizibilă de lumină dincolo de spectrul vizibil. [2]
1.1.2. Dezvoltarea Istorică
Tabelul 1.1 rezumă dezvoltarea istorică a tehnologiei cu infraroșu. Punctul de plecare
a fost descoperit de către Wiliam Herschel în 1800, pentru descompunerea spectrală a luminii,
cea mai mare creștere a temperaturii s -a produs în intervalul spectral invi zibil dincolo de roșu.
Mai târziu, el a arătat că, de asemenea, radiațiile invizibile din alte surse fierbinți, cum ar fi
locul, lumina lumânărilor sau un cuptor roșu -cald emit radiații invizibile care se comportă în
conformitate cu legile opticii cu privi re la reflexie și difracție. Inițial această radiație a fost
numită ,,ultra -roșu”, dar mai târziu a fost introdus termenul ,,infraroșu”. [3]

8
Anul Evenimentul
1800 Descoperirea existenței radiațiilor termice. W. Herschel
1822 Descoperirea efectelor termoelectrice folosind o pereche antimoniu -cupru. T.J.
Seebeck
1830 Element termic pentru măsurarea radiațiilor termice. L. Nobili
1835 Formularea ipotezei conform căreia lumina și radiațiile electromagnetice sunt de
aceeași natură. A.M. Ampere
1839 Spectrul de absorbție solară al atmosferei și rolul vaporilor de apa. M. Melloni
1840 Descoperirea celor trei ferestre atmosferice. J. Herschel (Fiul lui W. Herschel)
1857 Armonizarea celor trei efecte termoelectrice. W. Thomson
1859 Relația dintre absorbție și emisie. G. Kirchhoff
1864 Teoria radiației electromagnetice. J.C. Maxwell
1883 Studiul caracteristicilor de transmisie ale materialelor transparente IR. M.
Melloni
1894,1900 Derivarea relației de lungime de undă a radiațiilor negre. J.W. Rayeigh și W.
Wien
1903 Măsurători de temperatură ale stelelor și planetelor folosind radiometrie IR și
spectrometrie. W.W. Coblentz
1930 Detectoare de direcție IR bazate pe detectoare cuant ice PbS în intervalul de
lungime de undă 1.5 -3.0 µm pentru aplicații militare . Au crescut raza de
acționare în cel de -al doilea Război Mondial la 30 km pentru nave și 7 km pentru
tancuri.
1934 Primul convertor de imagini IR.
1954 Primele camere video bazate pe termopile și pe bolometre.
1955 Începerea producției în masă a capetelor de căutare cu IR, pentru rachetele
ghidate în SUA.
1968 Începutul de producție al senzorilor IR.
1995 Începutul producției camerelor cu IR.

Tabelul 1.1. Repere în dezvoltare tehnologiei cu infraroșu [3]

9
1.2. Principiul de funcționare al senzorilor cu infraroșu
Fizica din spatele senzorilor cu infraroșu este guvernată de trei legi:
1. Legea radiațiilor lui Planck: fiecare obiect la o temperatura T care nu este egală c u 0 K
emite radiații.
2. Legea lui Stephan Boltzmann: energia total ă emisă la toate lungimile de undă de un
corp negru este legată de temperatura absolută.
3. Legea deplasării lui Wein: Obiectele de temperatură diferită emit spectre care ating
vârfurile diferito r lungimi de undă. [4]
Senzorii cu infraroșu au atât forme active, cât și pasive, așa cum se arată în figura 1.2.
În forma activă, senzorul folosește o sursă de lumină în infraroșu, cum ar fi o diodă care emite
lumină (LED) sau o diodă laser, care proiecte ază un fascicul de lumină care este detectat la un
detector separat (celule fotoelectrice, fotodiode sau fototranzistori). Un obiect care trece prin
fascicul perturbă semnalul primit la detector. O configurație alternativă este detectarea bazată
pe reflecț ie, unde sursa și detectorul sunt amplasate în aceeași incintă. Lumina de la sursa IR
se reflectă dintr -un obiect în timp ce se deplasează în câmpul de detecție al senzorului.
Cantitatea de lumină primită la detector depinde de reflectivitatea suprafeței o biectului.
Senzorii cu infraroșu pot fi folosiți ca contoare, senzori de proximitate (ca în cazul ușilor
automate) sau pentru a identifica prezența oamenilor sau a altor obiecte mobile în condiții de
zi sau de noapte. [5]

Figura 1.2. Modurile de detectare al senzorilor cu infraroșu pasivi și activi. [4]

10
1.2.1. Transmiterea si recepția semnalului pentru senzorii activi
Senzorul IR este un senzor de proximitate cu scop general. În acest proiect este folosit
cu scopul de a detecta persoane sau obiecte. Modulul constă dintr -o pereche de emițător IR și
un receptor IR. [6]

Transmițătorul cu infraroșu este o diodă care emite radiații infraroșii. Prin urmare, ele
sunt numite LED -uri IR. Chiar dacă un LED IR arată ca un LED normal, radiația emisă de
acesta este invizibilă pentru ochiul uman. Există diferite tipuri de emițătoare cu infraroșu, în
funcție de lungimile lor de undă, puterea de ieșire și timpul de răspuns. [6]

Receptorul de infraroșu sunt, de asemenea, numiți ca senzori infraroșii, deoarece
detectează radiația de la un transmițător IR. Receptorii IR sunt sub formă de fotodiode si
fototranzistori. Fotodiodele cu i nfraroșu sunt diferite de diodele foto normale, deoarece
detectează doar radiații infraroșii. Există diferite tipuri de receptoare IR în funcție de lungimea
de undă, tensiune, etc. Când este utilizat intr -o combinație de emițător infraroșu – receptor,
lungimea de undă a receptorului trebuie să se potrivească cu cea a transmițătorului. [6]
Figura 1.3. Funcționarea modulului IR [6]
Figura 1.4. Transmițător LED cu infraroșu [6]

11

Când transmițătorul IR emite radiații, acestea ajung la obiect și o parte din radiații se
reflectă înapoi la receptorul IR. Pe baza intensității recepției de către receptorul IR, este
definită ieșirea senzorului. [6]
1.2.2. Schema electrică a senzorilor activi
LED -ul IR emite lumină infraroșie. Fotodioda detectează lumina infraroșie.
Amplificatorul operațional este utilizat ca un comparator de tensiune. Rezistența variabila este
utilizată pentru a calibra ieșirea senzorului conform cerințelor. [6]
Figura 1.5. Receptorul de infraroșu [6]

Figura 1.6. Schema electrică a senzorului [6]

12
Când lumina emisă de LED -ul IR este detectată de fotodiodă după trecerea unui obiect
sau a unei persoane, r ezistența fotodiodei scade . Unul dintre input -urile de operare este
valoarea de prag stabilită de reziste nța variabilă RV1. Cealaltă intrare este rezistența R2 în
seriei a fotodiodei. Când radiația infraroșie este mai mare pe fotodiodă, căderea de tensiune pe
rezistența în serie va fi mare. În amplificator, sunt comparate atât tensiunea de prag, cât și
tensiunea pe rezistența de serie. Dacă tensiunea r ezistenței de la fotodiodă este mai mare decât
cea a tensiunii de prag, ieș irea amplificatorului este mare . Ieșirea amplificatorului reprezintă
intensitatea LED -ului. Tensiunea pragului poate fi reglată prin rezistența variabilă în funcție
de condițiile de mediu. [6]
1.2.3. Transmiterea si recepția semnalului pentru senzorii pasivi
Senzorul PIR (senzor infraroșu pasiv) are două sloturi, fiecare slot este confecționat
dintr -un material special sensibil la radiații infraroșii. Când senzorul este inactiv, ambe le
sloturi detectează aceași cantitate de IR, cantitatea ambientală radiată din camera sau în aer
liber. În momentul când un corp cald (om, animal) trece prin raza de acționare, el
interceptează mai întâi în prima jumătate a senzorului pir, ceea ce determ ină o schimbare
diferențială pozitivă între cele două jumătăți. Când corpul cald părăsește prima zonă de
detectare, se întâmplă inversul, prin care senzorul generează o schimbare diferențială
negativă. Aceste impulsuri de schimbare sunt cele detectate. [6]

Figura 1.7. Funcționarea senzorilor pasivi [6]

13
1.3. Aplicaț ii tehnice
Radiația cu infraroșu (IR) este o radiație electromagnetică în intervalul de lungime de
undă între radiația vizibilă (adesea prescurtată ca VIS; λ = 380 – 780 nm) și radiația cu
microunde ( λ = 1mm – 1m). Radiația cu infraroșu are unele caracteristici fizice care le fac
deosebi de potrivite pentru o serie de aplicații tehnice: [3]
 Fiecare corp emite radiații electromagnetice. Radiația depinde de lungimea de undă și
este determinată de temperatura corpului. Astfel, radiația măsurată poate fi folosită
pentru a măsura temperatura corpului. Această caracteristică este utilizată pentru
măsurarea temperaturii fără contact (pirometrie).
 Pentru temperaturi ridicate de câțiv a 1000 K, maximul se încadrează în domeniul
vizibil; ochiul uman si -a adaptat cea mai mare sensibilitate la λ ≈ 550 nm,
corespunzând temperaturii de suprafață a soarelui (aproximativ 6000 K). Opus acestui
lucru, la temperatura ambiantă , iradierea corpurilo r are un maxim în infraroșu de
aproximativ 10 µm. Aceasta poate fi utilizat pentru a detecta prezența și mișcarea
oamenilor (detectoare de mișcare, sisteme de securitate) sau pentru a înregistra scene
întregi cu camere IR – similar cu camerele video. Aceas ta din urmă are avantajul că
anumite părți din spectrul IR permit propagarea radiațiilor chiar și în întuneric sau în
condiții de ceață – baza pentru dispozitive de vedere nocturnă și asistența șoferului.
 Camere IR pot fi de asemenea folosite pentru înreg istrarea imaginilor termice care
arată izolarea termică a clădirilor, distribuția de temperatură a proceselor de ardere sau
procesele dependente de temperatură. Astăzi, camerele termice comerciale au o
rezoluție de imagine similară cu cea a televizorului d e înaltă rezoluție.
 Radiația electromagnetică poate induce oscilații în atomii moleculelor. În acest caz,
distanța și unghiul legăturilor dintre atomi, de exemplu, se schimbă periodic. Fiecare
legătură are o frecvență de rezonanță specifică la care radiația este aproape complet
absorbită. Deoarece frecvența de radiație v și lungimea de undă λ sunt cuplate prin
viteza de propagare c. [3]

Având în vedere caracteristicile menționate și aplicațiile tehnice corespunzătoare,
structura tipică a sist emelor de măsurare în infraroșu devine evidentă. Obiectul de măsurare
poate fi sursa de radiație IR în sine (pirometrie, imagistică termică, detectoare de mișcare) sau
poate afecta transmisia căii de propagare (analiza gazelor, spectroscopie/spectrometrie) . [3]

14
1.4. Senzori și traductoare
1.4.1 Caracteristici generale
Traductoarele sunt dispozitive care au rolul de a stabili o corespondență între o mărime
de măsurat și o altă mărime (de obicei o mărime electrică), aptă de a fi prelucrată de sistemele
de prelucrare automată a datelor (regulatoare sau sis teme de conducere). [7]
Acest lucru se realizează prin transformarea/convertirea mărimii fizice de măsurat, de
obicei o mărime neelectrică, într -o mărime electrică sau, în ac eeași mărime fizică, cu
schimbarea parametrilor acesteia (de exemplu o mărime electrică în altă mărime electrică dar
cu un alt domeniu de variație). Această transformare nu se realizează întotdeauna direct printr –
un singur element fizic, ci se poate face in direct, printr -o serie de transformări succesive de
mărimi fizice. Un traductor este constituit, în general, din două blocuri principale (Figura
1.7.): [7]
 elementul sensibil (detector, captor, senzor), specific mărimii măsurate, care
transformă mărimea de măsurat, z, într -o mărime intermediară, w;
 convertorul de ieșire (adaptorul), element ce prelucrează și convertește semnalul dat de
elementul sensibil, w, într -o mărime direct utilizabilă în sistemul automat, y;
 elementele de transmisie, sunt elemente aux iliare care realizează conexiuni electrice,
mecanice, optice sau de altă natură în situațiile în care tehnologiile de realizare ale
traductorului o impun. [7]
Principalele elemente constituente ale unui traductor pe baza cărora se pot caracteriza
și compar a diferitele traductoare sunt următoarele :
a) natura fizică a mărimii de intrare și de ieșire;
b) puterea consumată la intrare și cea transmisă sarcinii;
c) caracteristica statică;
d) caracteristica dinamică;
e) nivelul de zgomot [7]

15

1.4.2 Clasificare
Traductoarele se pot clasifica:
a) După principiul de funcționare al elementului sensibil în: traductoare generatoare și
traductoare parametrice .
Funcționarea traductoarelor parametrice se bazează pe modificarea unui anumit
parametru caracteristic unui circuit sub acțiunea mărimii de măsurat (exemplu: traductoare
rezistive, inductive, capacitive etc.). Pentru punerea în evidență a variației parametrului
respectiv este necesară introducer ea unei energii exterioare.
Funcționarea traductoarelor generatoare se bazează pe transformarea directă a
energiei mărimii de măsurat într -o energie asociată mărimii de ieșire, de regulă o mărime
electrică (exemplu: termocupluri, traductoare piezoelectrice, tahogeneratoare).
b) După natura mărimii măsurate traductoarele s e clasifică în: traductoare pentru mărimi
electrice (tensiune, curent, frecvență, putere, fază etc.) și traductoare pentru mărimi
neelectrice (traductoare de poziție și deplasare, traductoare pentru măsurarea forțelor și
cuplurilor, a vitezelor și accelera țiilor, traductoare pentru măsurarea temperaturii, presiunii,
nivelului etc.).
c) După forma mărimii de ieșire există: traductoare analogice, cu impulsuri și traductoare
numerice.
Traductoarele analogice realizează dependența între mărimea fizică măsu rată z și
mărimea rezultată la ieș ire y, astfel încât y este o funcție continuă (liniară sau neliniară).
La traductoarele cu impulsuri mărimea de ieșire y este o succesiune de impulsuri
modulate în amplitudine, durată sau frecvență în funcție de mărimea de in trare.
Traductoarele numerice prezintă rezultatul măsurării sub forma numerică, obținut în
general prin măsurarea unei succesiuni de impulsuri codificate. [7]

Figura 1.8. Principalele elemente constituente ale unui traductor [7]

16
1.4.3 Semnale
Traductoarele convertesc fenomenul fizic în semnal măsurabil. Semnalele pot fi
măsurate în diferite feluri. În acest scop, este important să se înțeleagă diferitele tipuri de
semnale și atributele lor asociate. Semnalele pot fi clasificate în două grupuri:
 analogice
 digitale
Un semnal analogic poate lua orice valoare în timp. Câteva exemple de semnale
analogice includ: tensiunea electrică, temperatura, presiunea, sunetul și forța. Cele mai
importante trei caracteristici ale semnalului analogic sunt: nivelul, frecvența și forma. [8]

a) Nivelul. Deoarece semnalele analogice pot lua orice valoare, nivelul oferă informații
importante cu privire la semnalul analogic măsurat. Intensitatea unei surse de lumină,
temperatura unei camere și presiunea în interiorul u nui volum sunt câteva exemple,
care demonstrează importanța cunoașterii nivelului unui semnal. Când se măsoară
nivelul, în general, semnalul nu se schimbă repede în timp.
b) Forma. Unele semnale sunt denumite după forma lor specifică: sinusoidală, pătrată
(dreptunghiulară), zimțată/dinte de fierăstrău, triunghiulară, etc. Forma unui semnal
analogic poate fi la fel de importantă ca și nivelul deoarece, măsurându -o, se poate
analiza semnalul, inclusiv valorile de vârf, de curent continuu și panta. Chiar dacă se
analizează semnale la care forma se schimbă rapid în timp, acuratețea este în
Figura 1.9. Caracteristicile de bază ale unui semnal analogic [8]

17
continuare importantă. Analiza bătăilor inimii, semnalele video, sunetele, vibrațiile și
răspunsurile circuitelor sunt câteva aplicații care implică măsurarea formei semnalului.
c) Frecvența. Toate semnalele analogice pot fi clasificate în funcție de frecvență. Spre
deosebire de nivelul sau forma semnalului, frecvența nu poate fi măsurată direct.
Semnalul trebuie să fie analizat folosind programe specializate, pentru a putea
determin a informația referitoare la frecvență. Această analiză este făcută, în mod
normal, folosind un algoritm numit “transformata Fourier”.
Un semnal digital spre deosebire de cel analogic, nu poate lua orice valoare în timp.
Astfel, el are doar două niveluri po sibile: înalt și jos. Semnalele digitale se conformează, în
general, câtorva specificații care definesc caracteristicile acestora. Ele se supun, în mod
obișnuit, logicii tranzistor -tranzistor (TTL). Specificațiile TTL arată că un semnal digital este
jos at unci când nivelul este între 0 și 0.8V și este înalt atunci când nivelul este între 2 și 5V.
Informațiile utile care pot fi măsurate la un semnal digital sunt: rata și starea. [8]

a) Rata unui semnal digital definește cum se schimbă starea semnalului în timp. Un
exemplu de măsurare a ratei unui semnal digital este determinarea vitezei cu care se
rotește un motor, prin utilizarea unui codificator digital. Spre deosebire de frecven ță,
rata unui semnal digital măsoară cât de des apare o porțiune dintr -un semnal. Nu este
neapărat necesar un algoritm software sofisticat pentru a putea determina rata
semnalului.
b) Starea. Semnalul digital nu poate lua orice valoare în timp. Starea sa este , de fapt,
nivelul semnalului (on sau off, high sau low). Monitorizarea stării unui comutator
(deschis sau închis) este o aplicație comună, care arată importanța cunoașterii stării
semnalului. [8]
Figura 1.10. Caracteristicile de bază ale unui semnal digital [8]

18
1.5. Platforma Arduino
1.5.1. Perspectivă istorică
Conceptu l Arduino a luat naștere în Italia, în anul 2004 la „Interaction Design Institute
Ivrea” și a reprezentat tema de disertație a unui student columbian pe nume Hernando
Barragán”.5 ,,Acesta a denumit platforma „Wiring” și s -a aflat pe tot parcursul dezvoltăr ii în
coordonarea profesorului Massimo Banzi. Motivația era să realizeze o unealtă cât se poate de
ieftină, întrucât microcontrolerele folosite în respectiva universitate reprezentau o problemă
pentru unii studenți, costul lor fiind de aproximativ o sută d e dolari. [9]
În anul 2005, același Massimo Banzi împreună cu un alt student al universității, David
Mellis au reușit să facă platforma compatibilă cu un microcontroler și mai ieftin decât cel
folosit cu un an în urmă. Este curios faptul că în loc să conti nue sub numele inițial, aceștia au
preluat codul sursă și au numit proiectul „Arduino”. În plus, Hernando Barragán nu a fost nici
măcar invitat să participe la dezvoltarea ulterioară a proiectului. [9]
Cu timpul, versiuni și mai ieftine au fost dezvoltate și puse la dispoziția pasionaților de
tehnologie din jurul lumii. „Adafruit Industries”, un comerciant american de plăci bazate pe
conceptul Arduino a estimat că până la jumătatea anului 2011, peste 300.000 de plăci oficiale
au fost produse. În plus, aceia și companie a venit cu altă statistică din care reiese că în anul
2013 erau deja 700.000 de plăci oficiale vândute în toată lumea . La aceste statistici se adaugă
și plăcile așa -zise „pirat” care sunt și ele de cele mai multe ori compatibile cu mediul de
programare oficial disponibil gratuit. [9]
Etimologia numelui se explică prin faptul că o parte din echipa de dezvoltare se
întâlnea să discute la un bar din Ivrea denumit „Arduino” după regele Italiei din perioada
1002 -1014, „Arduin of Ivrea. [9]
1.5.2. Pr incipii și concepte
Arduino este „open -source”, acesta este probabil cel mai mare avantaj care a contribuit
esențial la creșterea uriașă a popularității acestei platforme de -a lungul timpului. Acest termen
,,open -source” se referă la faptul că putem găsi p e internet orice informații legate de Arduino,
de la scheme bloc orientative, până la arhitecturi ale diverselor blocuri și chiar detalii tehnice
amănunțite, iar aici nu este vorba de piraterie ci de o mentalitate constructivă a
dezvoltatorilor. De asemene a, se folosesc protocoale de comunicație standard precum
„Universal Serial Bus”(USB), „Serial Pheripheral Interface”(SPI) sau „Universal

19
Asynchronous Receiver/Transmitter”(UART). Astfel, se observă că Arduino merge în direcția
transparenței și a standardiz ării, principii ce sunt apreciate într -o lume ce caută dezvoltarea
rapidă în orice domeniu. [10]
Cu timpul, producătorii de componente electronice au observat creșterea uriașă a
popularității acestui concept și de aici a rezultat apariția din ce în ce a ma i multor dispozitive
compatibile Arduino. De la cititoare de coduri de bare și module electromecanice simple, până
la senzori biometrici și traductoare industriale, pentru toate au început să apară adaptoare și
suport software în vederea interconectării lo r cu modulele Arduino. Bibliotecile cu funcții
specifice diferitelor componente sunt aproape întotdeauna disponibile gratuit, iar asta ajută la
popularizarea atât a platformei cât și a componentelor. [10]
Din punct de vedere al plăcilor de dezvoltare, aces tea pot fi achiziționate de la
producători oficiali, precum „Adafruit Industries” sau de la dezvoltatori particulari. Întrucât
detaliile tehnice sunt disponibile, practic oricine își poate crea propria placă de dezvoltare.
Mai mult, au apărut și idei de co mercializare a plăcilor pentru micii amatori de electronică,
aceștia au acum ocazia să -și construiască placa Arduino ca pe o machetă de avion. Trusa
astfel cumpărată are toate componentele și explicațiile necesare construirii plăcii de
dezvoltare. [10]
Deoarece cerințele sunt destul de diverse în funcție de utilizare, există mai multe
variante standard ale plăcilor Arduino. Spre exemplu, există o variantă specială pentru
aplicațiile unde dimensiunea trebuie să fie cât mai redusă, aceasta se numește „Ardu ino
Nano”. De asemenea, există o variantă, „Arduino Mega”, pentru aplicațiile care au foarte
multe componente interconectate, deci necesită un număr mai mare de pini. Cea mai bine
documentată placă din toate punctele de vedere este „Arduino Uno”, aceasta f olosește un
microcontroler ATmega328P și este foarte bine cunoscută datorită asocierii sale cu mediul de
programare „Arduino Software (IDE) 1.0”. Considerată ca fiind cea mai robustă, aceasta a
rămas o referință în domeniu și datorită faptului că este prim a din seria plăcilor Arduino ce
suportă USB. [10]
1.6. Sisteme încorporate
Înainte de a vorbi despre noțiunea de sistem încorporat, trebuie să ne referim la
noțiunea de sistem. Ce este un sistem? Ce reprezintă un sistem?
Un sistem reprezintă un aranjament, în care toate elementele componente ale acestuia
funcționează împreună pe baza unui set de reguli bine definite. Un sistem poate fi de
asemenea definit ca un mod de a lucra, organiza sau de a îndeplini una sau mai multe sarcini

20
în conformitate cu un plan fix, pe baza unui set de reguli bine definite. De exemplu, un ceas
reprezintă un sistem de afișare a timpului. Componentele acestuia urmează un set de reguli
bine definite pentru a afișa timpul. Dacă una din piesele componente ale ceasului se
defectează, c easul va înceta să funcționeze. Deci putem spune că într -un sistem toate
elementele componente ale sale depind unul de altul. [11]
Noțiunea de încorporat (embedded), după cum sugerează și numele, este ceva care este
atașat de un al lucru sau integrat în ac el lucru, parte din acel lucru.
Astfel, revenind la noțiunea de sistem încorporat (embedded system), poate fi privit ca
un mini -computer din punct de vedere hardware, având un program(software), încorporat sau
integrat in el.
Un sistem încorporat poate fi un sistem independent sau de cele mai multe ori, este
parte a unui sistem mai mare.
Un sistem încorporat (embedded system) este un sistem bazat pe un microcontroler
sau un microprocesor, proiectat pentru a îndeplini o sarcină specifică.
De exemplu, o alarm ă de incendiu este un sistem încorporat, care va detecta numai
fum. [11]
1.6.1. Caracteristici ale unui sistem încorporat
Printre cele mai importante caracteristici ale unui sistem dedicat sunt amintite
următoarele:
 Au funcționalitate singulară – un sistem încorporat/dedicat, este proiectat pentru a
efectua o operație specializată pe care o execută în mod repetat.
 Constrângeri de proiectare – toate sistemele de calcul au constrângeri în ceea ce
privește valorile de proiectare (metrici), însă la sistemele încorporate constrângerile
care apar sunt mari și stricte. Prin intermediul valorilor de proiectare (metrici) este
măsurată o implementare a unor caracteristici esențiale precum ar fi costul cip -ului,
dimensiune, putere și performanță. Acest sist em dedicat, trebuie sa fie de dimensiune
mică sau foarte mică, pentru montarea acestuia pe un singur cip, trebuie să fie destul
de rapid pentru procesarea datelor în timp real și consumul de energie trebuie să fie cât
mai scăzut pentru a eficientiza și pen tru a prelungi durata de viață a bateriei.
 Reacție în timp real – marea majoritate a sistemelor încorporate trebuie să reacționeze
în mod continuu la schimbările din mediul în care se află sistemul și în același timp
trebuie să proceseze anumite date în ti mp real fără nici o întârziere.

21
 Sisteme încorporate bazate pe microprocesoare – cipul trebuie să fie alcătuit dintr –
un microprocesor sau microcontroler.
 Memoria – trebuie să aibă o memorie, deoarece programul sau software -ul lui este
încorporat în memoria ROM(read -only memory), neavând nevoie de alte memorii
încorporate/integrate în propriul cip. Cu toate acestea mai exista si memoria de tip
RAM(random acces memory) care ca și costuri este mult mai ieftin de implementat.
Diferența dintre cele doua constă în faptul că memoria ROM dispune de păstrarea
informației pe când memoria RAM după scoaterea de sub tensiune aceasta își pierde
informația. Deci tratarea unui program nu se poate face fără ajutorul memoriei ROM
care trebuie sa fie implementată atât cât este nevoie într -un mod eficient.
 Conectat – acestea trebuie să aibă periferice conectate astfel încât să se poată conecta
cu alte dispozitive de intrare și de ieșire.
 Sisteme hardware -software(HW/SW) – Software -ul este folosit pentru funcționalități
și flexibilitate, iar hardware -ul este folosit pentru performanță și securitate. [11]
1.6.2 Diferența dintre un microprocesor și un microcontroler
Microprocesorul este o unitate centrală de procesare (CPU), a unui calculator
realizată adesea pe o singură plăcuță de siliciu sau alt material semiconductor (chip), care în
prezent poate avea peste un milion de tranzistoare. Microprocesorul efectuează operațiile
esenția le de prelucrare și controlează celelalte elemente ale sistemului de calcul.
Microprocesorul constituie „creierul calculatorului”. [1 2]

Figura 1.11. Structura de bază a unui sistem încorporat [11]

22
Un microcontroler , este o structură electronică destinată controlului unui proces sau,
mai general, unei interacțiuni caracteristice, cu mediul exterior, fără să fie necesară intervenția
operatorului uman, sau o altă definiție ar putea fi aceea că reprezintă, un microcircuit care
incorporează o unitate centrală și o memorie împreună cu resurse care -i permit interacțiunea
cu mediul exterior. [1 3]

Microprocesor Microcontroler
Microprocesoarele sunt multitasking în
general. Pot executa sarcini multiple la un
moment dat. De exemplu un computer poate
reda muzica în timp ce scrie într -un editor
text Este in general single task. De exemplu, o
mașină de spălat este proiectată doar pentru a
spăla haine.
RAM,ROM,porturi I/O, și cronometrele pot fi
adăugate extern și pot varia ca și număr RAM,ROM porturi I/O, si cronometrele nu
pot fi adăugate extern. Aceste componente
sunt int egrate împreună într -un cip și sunt în
număr fix.
Proiectanții pot decide numărul de memorii
sau porturi I/O necesare. Un număr fix pentru memorii sau I/O face un
microcontroler ideal pentru o cerință limitată
dar specifică.
Suportul extern al memoriei e xterne și al
porturilor I/O face un sistem bazat pe
microprocesor mai greu și mai costisitor. Microcontrolerele sunt mai facile și mai
ieftine decât un microprocesor.
Dispozitivele externe necesita mai mult spațiu
iar consumul lor este mai ridicat. Un sis tem bazat pe microcontroler consumă
mai puțină energie și ocupă mai puțin spațiu.

Tabel 1.1 2. Diferența dintre microprocesor și microcontroler [11]
1.7. Interfața USB (Universal Serial Bus)
USB a fost creat datorită necesității simplificării unor interconexiuni dintre calculator
și periferice; într -un sistem ce dispune de o magistrală de tip USB, perifericele se pot conecta
în serie sau într -o topologie stea pe nivele multiple. Magistrala USB s-a impus față de
porturile seriale și paralele printr -o rată de transfer mai ridicată, Dacă primele versiuni (1.0 și

23
1.1) ale USB -ului ofereau o rată maximă de transfer de 12Mbiți/sec, o dată cu apariția
versiunii 2.0, s -a putut obține o rată de transfer de aproximativ 480Mbiti/sec. [10]
Transmisia semnalelor și a tensiunii de alimentare pe magistrală se realizează cu un
cablu cu patru fire. Semnalele diferențiale de date se transmit pe traseele D+ și D -, formate
din două fire torsadate. Semnalul de ceas este codificat împreună cu datele. Metoda de
codificare folosită se numește NRZI (Non Return to Zero Invert). În cazul acestei metode,
când bitul are valoare 0 avem o schimbare a nivelului tensiunii, fără revenire la tensiunea de
referință (zero) între biții codificați. Sunt inserați biți suplimentari în datele transmise pentru a
asigura tranziții suficiente ale semnalelor, în scopul asigurării unei sincronizări corecte. Este
introdus un bit de valoare 0 după fiecare șase biți consecutivi de la 1 înainte de codificarea
datelor, pentru a forț a o tranziție în șirul de date. Fiecare pachet de date este precedat de un
câmp de sincronizare pentru a permite receptorilor sincronizarea ceasului lor de recepție. [10]

Cablul USB transmite o tensiune de alimentare pentru periferice pe liniile Vcc și
GND. Tensiunea pe linia Vcc este de +5V la sursă. Pentru a asigura nivelele de tensiune
corecte la intrarea perifericelor și o adaptare de impedanță, se utilizează terminat ori la fiecare
capăt al cablului. [14]

Tipuri de transfer:
Arhitectura USB cuprinde 4 tipuri de transfer de date:
1. De control – aceste transferuri se folosesc de driverele computerului gazdă pentru
configurarea dispozitivului care sunt conectare la sistem.
2. De întrerupere – sunt transferuri ce se utilizează pentru date care trebuie transmise cu
o întârziere limitată.
Figura 1.1 3. Semnificația culorilor firelor ce compun interfața USB [10]

24
3. De date voluminoase (bulk) – acest tip de transfer se utilizează cu periferice de tipul
imprimantelor sau scanerelor. Aceste date sunt secvențiale.
4. Izocrone (isos=egal, chronos=timp) – transferuri ce se utilizează pentru datele care
trebuie furnizate cu o anumită rată de transfer constantă și a căror sincronizare trebuie
garantată. Un exemplu tipic de date izocrone este reprezentat de ima ginile video. Dacă
rata de transfer a acestor șiruri de date nu este menținută, va avea loc pierderea unor
date datorită depășirii capacității bufferelor. Chiar dacă datele sunt furnizate de
magistrala USB cu rata adecvată, întârzierile introduce de progra me pot afecta negativ
aplicațiile care utilizează aceste date, cum sunt aplicațiile pentru videoc onferințe. [1 0]

25
CAPITOLUL 2 COMPONETELE HARDWARE ȘI APLICAȚIILE
SOFTWARE
2.1. Hardware
Această secțiune conține informații și specificații tehnice despre componentele
hardware, cum ar fi senzori, microcontroler, etc., componente folosite în etapa de realizarea a
aplicației practice.
Hardware -ul constituie ansamblul elementelor fizice și tehnice cu ajutorul cărora
datele se pot c olecta, verifica, prelucra, transmite, afișa și stoca, apoi cadrul de memorare
(dispozitivele de stocare) a datelor, precum și echipamentele de calculator auxiliare , cu alte
cuvinte cuprinde toate elementele de tehnologia informației și rețele de calculat oare
sesizabile. [14]
2.1.1. Placa de dezvoltarea Arduino UNO
Majoritatea plăcilor Arduino sunt compuse dintr -un microcontroler Atmel AVR pe 8 -,
16-, 32-biți cu cantități diferite de memorie flash, pini și funcții. Un aspect important este că
acestea dis pun de conectori standard, care permit utilizatorului să conecteze plăcuța împreună
cu procesorul la diferite module interschimbabile numite shield -uri. Unele shield -uri
comunică cu Arduino direct prin pinii digitali sau analogici, dar altele sunt adresabi le
individual prin magistrala serială I²C permițând utilizarea mai multor module în paralel. Până
în anul 2015, plăcuțele Arduino oficiale au folosit cipuri Atmel din seria megaAVR, în special
ATmega8, ATmega168, ATmega328, ATmega1280 și ATmega2560, iar în 2015 au fost
adăugate cipuri de la alți producători. [15]

Figura 2.1 . Placa de dezvoltare Arduino UNO [15]

26
1. Conector USB, care poate fi de tip B sau mini, acesta oferă comunicare și colectarea
datelor dintre program si calculator. Poate alimenta plăcuța Arduino dar cu un curent
scăzut, astfel încât nu se pot alimenta și motoare.
2. Regulatorul de tensiune de 5V, ca re este responsabil pentru convertirea tensiunii de
intrare de la mufa 3, tensiunea reglată la 5V pentru funcționarea plăcii și a circuitelor
externe.
3. Conexiune pentru priză externă, tensiunea furnizată de aici poate fi de maxim 20V.
Dacă placa este alimen tata cu o tensiune mai mare, regulatorul de tensiune protejează
placa de ardere.
4. Conexiuni port; constă dintr -o conexiune cu 6 pini care au următoarele funcții:
RESET, permite resetarea microcontrolerului, acesta primește un zero logic. Pinul
3.3V și 5V, a cesta furnizează o putere de 3.3 VDC respectiv 5VDC pentru conectarea
dispozitivelor externe. Doi pini GND, care furnizează ieșirea zero pentru dispozitivele
externe. Vin, acest pin este conectat la sursa de alimentare.
5. Port pentru intrări analogice sau ie șiri, aici sunt conectați senzorii analogici. Acești
pini funcționează ca intrări obținând doar tensiuni între zero si cinci volți.
6. Microcontrolerul ATmega 328P.
7. Butonul RESET, acesta permite de asemenea resetarea pinului de deasupra
microcontrolerului care determină repornirea programului.
8. Pinii de programare ICSP, sunt folosiți pentru programarea plăcii de panou sau a
circuitelor tipărite.
9. LED, acesta se aprinde când Arduino este pornit.
10. Tx înseamnă transmisie și Rx pentru recepție. Acestea sunt LED -uri indicatoare care
clipesc ori de câte ori placa Arduino UNO transmite sau primește date.
11. Acești pini pot fi folosiți ca pini de intrare sau ieșire. Când sunt folosiți ca ieșire, acești
pini acționează ca o sursă de alimentare pentru componentele conectate la ele. Când
sunt folosiți ca pini de intrare, ei citesc semnalele de la componenta conectată la ele.
Când pinii digitali sunt folosiți ca pini de ieșire, aceștia furnizează un curent de 40
miliamperi la un curent de 5 volți, ceea ce este mai mult decât s uficient pentru a
aprinde un LED. Unii dintre pinii digitali sunt etichetați cu simbolul (~) de lângă
numerele pinului (3,5,6,9,10 și 11). Aceștia funcționează ca pini digitali normali, dar
pot fi folosiți si pentru modularea pulsului -lățime (PWM), care si mulează ieșirea
analogică precum estomparea unui led de intrare și de ieșire.

27
12. 5 intrări sau ieșiri suplimentare, ieșirile 9,10 și 11 asigură lățimea impulsului de
control.
13. Acest led indică starea pinului 13.
14. Pinii MCU de 8 biți.
15. Chip de interfață USB, aces ta convertește semnalele primite prin USB la un nivel pe
care îl înțelege o placă Arduino UNO.
Microcontroler ATmega328P
Tensiunea de lucru 5V
Tensiunea de intrare (recomandat) 7-12V
Tensiunea de intrare (limită) 6-20V
Pini digitali 14 (6 poți fi folosiți ca PWM)
Pini analogici 6
Curent de ieșire 40mA
Curent de ieșire pe 3.3V 50mA

Tabel 2.2. Specificați tehnice Arduino UNO [16]
2.1.2 Prezentare μC – ATmega 328P
ATmega 328P este un microcontroler creat de Microcip si face parte din seria
megaAVR. Este un microcontroler pe 8 biți și este cel mai popular dintre toate controlerele
AVR, deoarece este utilizat și pe plăcile Arduino.
Caracteristici:
1. Arhitectura RISC avansată:
 131 instrucțiuni per ciclu.
 32 x 8 regiștrii de lucru de uz general.
 Funcționare complet statică.
 Rata de transfer de la 16MIPS(milioane de instrucțiuni pe secundă) până la
16MHz.
 Instrucțiunile sunt ,,two -cycle”.

28
2. Segmente de memorie non -volatile cu rezistență ridicată.
 32 KBytes în sistemul de auto -programare flash.
 1 KB ytes memorie EEPROM (menține datele nealterate) > 40 de ani.
 2 KBytes memorie internă SRAM.
 10.000 de cicli erase/write pentru memoria de program (flash).
 100.000 de cicli erase/write pentru memoria de date EEPROM.
 Secțiune de cod cu pornire opțională cu b iți de blocare independenți.
 Blocare de program pentru securitatea software -ului.
3. Caracteristici ale perifericelor.
 Două timere/countere de 8 biți cu pre -scalar separat si mod de comparare.
 Un timer/contor cu pre -scalar, mod de comparare și captare.
 Contor în timp real cu oscilator separat.
 6 canale PWM.
 Convertor analog -digital pe 10 biți, pe 8 canale.
 Comunicare serială programabilă USART.
 Comunicare seriala sincron prin SPI (Master mode sau Slave mode) și I2C
(Master/slave mode).
 Watch Dog Timer (WDT) cu propriul circuit de oscilație on -chip de tip RC.
 Întrerupere și trezirea la schimbarea stării PIN -ului.
4. Caracteristici speciale ale microcontrolerului.
 Circuit de detecție Brown -out detection pentru Brown -out Reset (BOR).
 Diverse surse selectabile pentru oscilator.
 Surse de întrerupere externe și interne.
 Sleep mode pentru reducerea consumului de energie.
 Necesită o tensiune de alimentare între 2.7V si 5.5V.
 Temperatura de funcționare între: -40˚C și +125˚C. [17]

29

În figura de mai sus e observă:
 Memoriile FLASH pentru program, SRAM de lucru și EEPROM.
 Porturile de intrare aferente.
 Pe porturile de intrare sunt implementate interfețele de comunicare serial SPI,
TWI (Two wire interfa ce sau I2C), și USART (utilizat și pentru încărcarea
codului program).
 Portul ADC pentru pinii analogici.
 Bus-ul de date are o lățime de 8 biți și la el sunt conectate CPU -ul, perifericele
(porturile, modulele timer, memoria EEPROM, ADC, USART, etc…).
Figura 2.3 . Arhitectura μC ATmega 328P [17]

30

2.1.3 Senzorul activ IR
Acesta este un senzor cu infraroșu multifuncțional care poate fi utilizat pentru
detectarea obstacolelor, persoanelor, detectarea linilor, etc. Este format dintr -un emițător
infraroșu ș i un receptor. În momentul în care emițătorul emite o undă infraroșie și un
obiect/persoană intră în raza de acțiune al senzorului, receptorul captează reflexia undei
infraroșii și după procesarea circuitului comparativ, acesta trimite un semnal către
microcontroler.
O componenta cheie a acestui senzor este comparatorul LM358. Cea mai simplă
definiție a unui comparator se poate formula astfel; comparatorul este un circuit care împarte
intervalul tensiunilor de intrare în doua – tensiuni pozitive și tensiuni negative; el “știe” și
anunță acest lucru, prin valorile tensiunii de ieșire, dacă intrarea este pozitivă sau negativă.
Astfel spus, circuitul este cel mai simplu convertor analog digital. [18]

Figura 2.4. Configurația pinilor [17]

Figura 2.5. Comparatorul LM358 [19]

31

Tabel 2.7. Descriere pini/componente [20]
Caracteristici:
 Distanța de detecție: 2 ~ 40 [cm].
 Unghiul de detecție: 35 ˚.
 Distanță de detectare reglabilă prin potențiometru. În sensul acelor de ceasornic
mărim distanța și în sens invers reducem distanța.
 Consum redus de energie.
 Fiabilitate ridicată.
 Temperatura de funcționare: -20˚C până la 55 ˚C. [20]

Număr Element Descriere
1 Vcc Tensiunea de lucru: 3 – 5 V
2 Gnd Împămantare
3 Out Ieșirea către Arudino/μC
4 LED alimentare Se aprinde în momentul alimentării
5 LED obstacol Se aprinde la detectarea obstacolului
6 Ajustare distanță Reglarea distanței de detectare
7 Emițător IR LED Emițătorul infraroșu
8 Receptor IR Primește semnal de la emițătorul infraroșu Figura 2.6. Senzorul IR [20]

Figura 2.8. Dimensiunile senzorului IR [21]

32
2.1.4 Tranzistorul BC547
Tranzistorul bipolar se poate defini ca fiind o structură monocristalină cu trei straturi
(“npn” sau “pnp”) și două joncțiuni, în care stratul din mijloc este slab impurificat și foa rte
subțire (aprox. 5μm), și mai subțire decât lungimea de difuziune a purtătorilor ce difuzează
prin joncțiuni. Tranzistorul se numește bipolar deoarece conducția electrică este asigurată atât
de purtătorii majoritari cât și de cei minoritari. Simbolul t ranzistorului npn este cel din figura
2.8.a, iar celui pnp cel din figura 2.8.b. [22]

Cei trei electrozi sunt: B – bază, C – colector, E – emitor. Referitor la simbol, trebuie
făcute următoarele observații:
 săgeata cu care este marcat emitorul va indica întotdeauna sensul de trecere a
curentului electric între colector și emitor;
 săgeata care marchează emitorul are aceeași semnificație și sens ca și săgeata
cu care ar marca ,,dioda” bază-emitor; [22]

Figura 2.9. Structura și simbolul tranzistorului bipolar. [22]
Figura 2.10. Tranzistorul BC547 NPN. [23]

33
Caracteristici Valoare/Unitate de măsură
Materialul tranzistorului Si
Polaritate NPN
Disiparea de putere maxima a colectorului 0.5 W
Tensiunea maximă colector -bază 50 V
Tensiunea maximă colector -emitor 45 V
Tensiunea maximă emitor -bază 6 V
Curentul maxim al colectorului 0.1 A
Temperatura maximă de operare a joncțiunii 150˚C
Frecvența de tranziție 300 MHz
Capacitatea colectorului 6 pF
Temperatura de depozitare -65 ~ 150˚C

Tabel 2.11. Caracteristic BC547 [23]

Figura 2.12. Dimensiunile tranzistorului BC 547. [23]

34
2.1.5. Modul Releul SRD
Nevoia miniaturizării aparatelor electrice a apărut atât din nevoia economisirii energiei
electrice cât și a reducerii gabaritului echipamentelor electrice, mai ales a celor ce intră în
componența circuitelor electronice. [24]
Pentru a evita murdărirea contactelor, releu este introdus într -o carcasă izolantă. Pentru
a se evita oxidarea contactelor se realizează variante co nstructive de relee electromagnetice
miniaturizare capsulate, având în interior un gaz protector. Releele sunt capsulate într -o
carcasă din rășină epoxidică. Forma constructivă a circuitului magnetic permite o reducere
majoră a fluxurilor de dispersie și p rin aceasta reducerea consumului de energie absorbit de
bobina releului. [24]
Releele electromagnetice se numără printre cele mai vechi elemente de amplificarea a
semnalelor. Funcționarea acestora are loc, cel mai adesea, în doua etate – semnalul de
comand ă determină comutarea unui contat sau a unei grupe de contacte. În funcție de modelul
releului, această etapă permite închiderea sau deschiderea circuitului de comandă.
Principiul fizic de funcționare a releului nu este complicat. Electromagnetul alimentat
de semnalul de comandă determină atragerea armăturii/barei de împingere din fier sau oțel,
datorită cuplării mecanice, comută contactele. [25]

Figura 2.13. Releul, sim bolul și diagrama pinilor [26]

35
Caracteristici Valoare/Unitate de măsură
Izolare Clasa B/Clasa F
Rezistența izolării 100MΩ (500VDC)
Rezistența dielectrică
Curent de scurgere 1mA Între contacte și bobină 1500VAC 1 minut
Între contactele deschise 1000VAC 1 minut
Timpul de funcționare (sub tensiune nominală) ≤10ms
Timpul de eliberarea (sub tensiune nominală) ≤10ms
Temperatura ambientală -40˚C +85 ˚C
Greutate Aprox. 9g
Construcție Sigilat
Materialele contactelor Aliaj de argint, AgCdO, AgSnO2, AgNi
Tensiunea maximă de comutare 250VAC
Curentul de comutare maxim 15A
Puterea maximă de comutare 3750VA

Tabelul 2.14. Caracteristici Releu [27]

Figura 2.15. Dimensiunile Releului [27]

36
2.1.6. LCD display 16×2

Caracteristici:
 Tensiunea de funcționare este de la 4.7V la 5.3V.
 Consumul de curent este de 1mA fără iluminare de fundal.
 Modulul de afișare LCD alfanumeric, adică poate afișa litere și numere.
 Constă din doua rânduri și fiecare rând poate afișa 16 caractere.
 Poate lucra atât pe modul de 8 biți, cât și pe 4 biți.
 Poate afișa orice caractere generate. [28]

Nr. pin Numele Pinului Descrierea
1 Vss(Ground) Pinul de masă.
2 Vdd (+5V) Alimentarea ecranului +5V (4.7V – 5.3V).
3 Ve Nivelul de contrast al afișajului.
4 RS Conectat la microcontroler pentru a comuta între registrul de
comandă / date
5 RW Citire sau scrierea datelor.
6 E Pentru confirmarea datelor.
7 Data pin 0 -7 Pentru a transmite date pe 8 biți. Poate funcționa și în modul pe
4 biți.
8 A Terminalul pozitiv al pinului de iluminare fundal.
9 K Terminalul negativ al pinului de iluminare fundal.

Tabel 2.17. Configurarea pinilor [28]
Figura 2.16. LCD 16×2 [28]

37
2.1.7 Alte componente folosite

2.2. Software open source
Programele (software -ul) cu sursă deschisă sunt programe dezvoltate de către o
comunitate, companie sau de către o persoană și oferite spre folosire sub o licență liberă, care
garantează accesul tuturor utilizatorilor la codul -sursă. [30]
Exemple de programe open source: qBittorrent, Blender(grafică 3D), o mulțime de
distrbuții GNU/Linux, Mozilla Firefox, OpenOffice, etc.
Software -ul liber este caracterizat de libertatea acordată utilizatorilor săi de a -l utiliza,
copia, r edistribui, studia, modifica și îmbunătăți. Mai exact, este vorba de următoarele patru
forme de libertate pentru utilizatorii săi:
 Libertatea de a utiliza programul, în orice scop (se mai numește ,,libertatea 0”).
 Libertatea de a studia modul de funcționar e al programului, si de a -l dadapta
nevoilor proprii (,,libertatea 1”).
 Libertatea de a redistribui copii. (,,libertatea 2”)
 Libertatea de a îmbunătăți programul, si de a pune îmbunătățirile la dispoziția
publicului, în folosul întregii societății (,,liber tate 3”). Necesită accesul la
codul -sursă. [30]
Figura 2.18. Fire de conexiune mamă -mamă și tată -tată [29]
Figura 2.19. Breadboard -ul [29]

38
Un program (o aplicație) este software liber dacă îndeplinește toate aceste libertăți.
Software liber nu înseamnă necomercial (gratis). Un program liber trebuie să fie
utilizabil și în scop comercial, si să f ie disponibil pentru dezvoltare și distribuție comercială.
Dezvoltarea comercială a software -ului nu mai este ceva neobișnuit devenind chiar foarte
importantă. Un program care nu permite folosirea și modificarea în scopuri comerciale nu
poate fi ,,liber” î n acest sens. [30]
2.2.1 Mediul de dezvoltare Arduino IDE
Programele Arduino pot fi scrise în orice limbaj de programare cu un compilator
capabil să producă un cod mașină binar. Atmel oferă un mediu de dezvoltare pentru
microcontrolerele sale, AVR Studio ș i mai nou, Atmel Studio. [31]
Proiectul Arduino, oferă un mediu integrat de dezvoltare (IDE), care este o aplicație
cross -platform, scrisă în Java. Acesta își are originile în mediul de dezvoltare pentru limbajul
de programare Processing și în proiectul Wi ring. Este proiectat pentru a introduce
programarea în lumea artiștilor și a celor nefamiliarizați cu dezvoltarea software. Include un
editor de cod cu funcții ca evidențierea sintaxelor, potrivirea acoladelor și spațierea automată
și oferă mecanisme simpl e cu un singur click, pentru a compila și a încărca programele în
plăcuța Arduino. Un program scris în IDE pentru Arduino se numește sketch. [31]
Arduino IDE suportă limbajele de programare C și C++ folosind reguli speciale de
organizare a codului. Arduin o IDE oferă o librărie software numită Wiring, din proiectul
Wiring, care oferă multe proceduri comune de intrare și ieșire. Un sketch tipic Arduino scris
în C/C++ este compus din două funcții care sunt compilate și legate cu un ciot de program
main(), înt r-un program executabil cu o execuție ciclică:
 setup(): o funcție care este rulată o singură dată la începutul programului, când
se inițializează setările.
 loop() : o funcție apelată în mod repetat până la oprirea alimentării cu energie a
plăcuței. [31]
Arduino IDE este o aplicație PC oferită de către firma Arduino și are ca scop
facilitarea dezvoltării de cod pentru proiectele care folosesc plăcile Arduino. Funcționalitatea
de bază a mediului de dezvoltare încorporează editare de cod și compilare. Mediul de
dezvoltare este disponibil gratuit pe site -ul Arduino (www.arduino.cc/en/Main/Software).
Pentru realizarea acestui proiect am folosit ARDUINO IDE versiunea 1.8.12.

39
Selectarea dispozitivului. După descărcarea și instalarea programului, acesta trebuie
configurat.

Din fereastra deschisă alegeți Arduino/Geniuno Uno.

Aceste butoane care se află pe bara de instrumente ne permit să verificăm, încarcăm,
creăm, deschidem, salvăm și să deschidem monitorul serial pentru a vedea rezultatele care
sunt transmise..

Figura 2. 20. Selectarea dispozitivului
Figura 2.21. Conectarea plăcii la portul USB
Figura 2.22. Butoanele de pe bara de instrumente

40
Orice program Arduino are două secțiuni. Secțiunea "setup", care este rulată doar o
singură dată, atunci când placa este alimentată (sau este apăsat butonul "Reset"), și secțiunea
"loop", care este rulată în ciclu, atât timp cât este alimentată placa.
Exemplu: void setup () {
//codul scris aici rulează o singură data.
}
void loop () {
//codul scris aici rulează tot timpul pana la oprirea alimentării cu energie electrică.
}
Astfel, în secțiunea "setup" vom pune de obicei codul de inițializare, iar in sec țiunea
"loop" vom scrie partea principală a programului nostru. [29]
2.2.2. Proteus
Proteus Design Suite (proiectat de Labcenter Electronics Ltd.) este un set de
instrumente software, utilizat în principal pentru crearea schemelor, simularea electronică și a
circuitelor încorporate cât și proiectarea machetei PCB. Utilizarea programului Proteus pentru
orice proiect electronic face ca acesta să fie mai rentabil datorită construcției și simulării
schemei în Proteus. [32]
În anul 1988, a fost lansată prima v ersiune de Proteus, cunoscută și sub numele de
PCB -B care a fost creat de ,,John Jameson” președintele companiei [32]
Această suită software este foarte cunoscută în domeniul electronicii. Multe companii
și organizații de formare (inclusiv liceale si unive rsitare) utilizează această suită software. Pe
lângă popularitatea instrumentului, programul are si alte avantaje:
 Pachetul conține programul software ușor, rapid de înțeles și de utilizat;
 Suport tehnic eficient;
 Instrumentul virtual de creare a prototipurilor ajută la reducerea costurilor
hardware și software în cazul proiectării unui dispozitiv;
 Programul funcționează în condiții ideale, dacă nu adăugam un rezistor potrivit
în simulare, atunci vom primi valori greșite. [32]
Proteus ISIS este cunoscut în principiu pentru proiectarea și editarea schemelor
electrice. În plus programul permite, de asemenea, simularea acestor scheme, ceea ce face
posibilă detectarea anumitor erori în stadiul de proiectare. [32]

41
Am folosit acest software pentru a ve rifica schema electrică a sistemului, cât și pentru
verificarea codului sursă.
Cel mai bun exemplu ar fi în momentul proiectării/testării codurilor de programe
pentru diferite Microcontrolere, respectiv Arduino, PIC, Microcontroller, etc. În proiectele
încorporate, trebuie să proiectăm un cod de program pentru Microcontroler, iar pentru
proiectarea unor astfel de coduri trebuie să efectuăm o mulțime de teste, ceea ce presupun
încărcarea codului în Microcontroler. Deci, în astfel de proiecte, Proteus este o mare ușurarea.
De exemplu, trebuie să afișăm pe un LCD 16×2 un sir de propoziții, este destul de enervant să
arzi Microcontrolerul de mai multe ori pentru diferite erori tipografice. În schimb putem
proiecta un circuit în Proteus și putem testa codul în s imulare, odată ce suntem siguri că
primim rezultatul dorit, putem testa pe hardware -ul real.
În imaginea de mai jos, sunt prezentate secțiunile programului.
Figura 2.23. Secțiunile programului Proteus ISIS

42
În următoarele rânduri voi prezenta instrumen tele de lucru ale programului.
1. Fereastra de editare: aceasta este locul unde putem simula și proiecta schemele
electrice.
2. Bara de instrumente: are funcționalități simple, prima pictogramă este folosită pentru a
crea un nou layout, a doua pentru a deschide un layout existent, următoarea pentru a
salva layout -ul, și alte câteva instrumente, cum ar fi zoom in, zoom out etc.
3. Fereastra de ansamblu: aici este posibila vizualizarea completă a întregului design.
4. Selectorul de obiecte: această secțiune are 2 butoan e. P este utilizat pentru a deschide
lista de componente, iar L este utilizat în scopuri de editare, cum ar fi editarea
proprietăților oricărei componente.
5. Instrumente: de aici putem selecta diferite dispozitive precum voltmetru, ampermetru,
osciloscop, te rminalul virtual, etc.
6. Secțiunea de control: conține patru butoane, play, step, pause si stop.
7. Biblioteca: este o largă colecție de componente, cum ar fi: Motoare DC,
microcontrolere, microprocesoare, amplificatoare operaționale, rezistori, relee, diode,
punți redresoare, tranzistori, senzori, etc.
Pentru a putea realiza schema electrica a acestei lucrări am fost nevoit să adaug noi librării,
cum ar fi senzorul ir și placa de dezvoltare arduino uno. Descărcăm biblioteca respectivă
pentru senzorul ir/placa de dezvoltare, care conține 3 fișiere, cu 3 extensii diferite: .LIB, .IDX,
.HEX. După descărcare, adăugam cele 3 fișiere în folderul în care este instalat software -ul
Proteus (de obicei în unitatea (C) > Program Files > Labcenter Electronics (acest folder este
generat automat de software -ul Proteus) > Proteus Proffessional > Library (aici adăugam cele
3 fișiere)).
Cu ajutorul datelor tehnice și a librăriilor adăugate am reușit să realizez schema
electrică a sistemului.

43

Figura 2.24. Schema electrică realizată in Proteus

44
CAPITOLUL 3 DESCRIEREA LUCRĂRII
Așa cum am menționat și în partea de introducere a lucrării, mi -am propus realizarea unui
sistem automat de iluminat cu contor folosind placa de dezvoltare Arduino Uno. Mai departe voi
explica modul de funcționare al codului sursă, arhitectura sistemului, și lucrarea practică.
3.1. Codul sursă
Pentru realizarea acestui cod sursă am folosit programul de dezvoltarea Arduino IDE, pe care
l-am prezentat în capitolul 2.
Codul sursă începe prin adăugarea librărie pentru LCD. Această librărie permite plăcii
Arduino să controleze afișajul acestuia.

În următoarea figură vom regăsi secvența de inițializare a sistemului. Setarea lcd -ului și
configurarea pinilor.

Mai departe regăsim cele doua bucle care se apelează la infinit, acestea sunt
răspunzătoare de număr ul de persoane care intră si care ies din încăpere, de afișajul LCD -ului,
dar și de starea releului. În această bucla am folosit ca timp de repaus o secundă din momentul
în care senzorul transmite un semnal către placa de dezvoltare.

Figura 3.1. Libraria LCD -ului
Figura 3.2. Definirea senzorilor și a releului
Figura 3.3. Setările de inițializare

45
Figura 3.4. Bucle le principale ale programului
3.2. Schema bloc a sistemului
În figura de mai jos este reprezentată schema bloc a sistemului, modul de conectare și
comunicare între acestea.

După cum se poate observa în figura de mai sus, aceasta este alcătuita din 5 elemente
principale, cei doi senzori cu infraroșu, placa de dezvoltare, lcd -ul și releu, toate acestea fiind
conectate conform schemei rezultând sistemul de iluminat cu contor.
Dacă senzorul ir1 (s enzorul de intrare) este întrerupt, atunci microcontrolerul verifică
starea celui de -al doilea senzor, după care va crește numărul de persoane aflate în încăpere și
va porni releul, în cazul în care este la prima întrerupere.
Dacă senzorul ir2 (senzorul de ieșire) este întrerupt, atunci microcontrolerul verifică
starea primului senzor, după care va descrește numărul de persoane.
Când ultima persoană părăsește încăperea, contorul trece la 0 și microcontrolerul
modifică starea pinului unde este conectat rele ul.

Figura 3.5. Schema bloc a sistemului

46
3.3. Lucrarea practică
În acest subcapitol doresc să vă prezint anumit etape care au dus la realizarea practică
a sistemului automat de iluminat cu contor.
Pentru funcționarea optimă a întregului sistem toate componentele cum ar fi cei doi
senzori, m icrocontrolerul, lcd -ul, tranzistorul și releul necesită conectarea cu atenție la pinii
corespunzători fiecărui element, iar apoi întregul sistem trebui pus sub tensiune. Am alimentat
placa de dezvoltare la portul USB al calculatorului care are o tensiune de ieșire de 5V.
În prima fază pentru a putea realiza conexiunea la ecranul lcd, am fost nevoit să
cositoresc conectorii dupont pe pini lcd -ului.

După finalizarea procesului de cositorire am realizat conexiunea între celelalte
componente cum se observă și în figura 3.8.

Figura 3.6. Cositorirea pinilor lcd -ului

47

Figura 3.7. Compilarea programului
Figura 3.8. Lucrarea practică

Figura 3.9. Mesajul în momentul în care
sistemul este pentru prima dată alimentat

48
Am folosit cei doi senzori cu infraroșu, pentru a contoriza numărul de persoane care
intră și părăsesc încăperea unde este amplasat dispozitivul. În figura 3.10. se observă si
prezența releului, care este responsabil pentru comutarea/întreruperea becului car e este
alimentat la 230V.
După cum se vede în figură, senzorul ir1 (senzorul care este responsabil pentru
persoane care intră în încăpere) a avut o întrerupere, urmând să transmită un semnal către
microcontroler, acesta modifică starea pinului unde este co nectat releul și comută partea de
iluminat. Microcontrolerul transmite către display numărul de persoane care se află în
încăpere, respectiv o persoană.

Figura 3.10. Sistemul în timpul funcționării

49

Figura 3.13. Figura 3.11.
Figura 3.12.

50
CONCLUZII ȘI DEZVOLTARE ULTERIOARĂ
Folosind senzorii cu infraroșu, am realizat un sistem automat de ilumi nat cu contor de
vizitatori, care poate fi folosit în case le noastre, centre comerciale, să li, etc. Sistemul conține
si un display care are ca și conținut date asupra numărului de persoane aflate în încăpere dar și
starea sistemului de iluminat. Aceste date sunt vizibile în timp real și ar putea fi vizualizate de
către utilizator.
Pentru realizarea acestui proiect am folosit tehnologia cu infraroșu și platforma
arduino pentru dezvoltarea aplicației software.
În concluzie, consider că prin realizarea acestui proiect am acumulat noi cunoștințe
despre limbajele de programare, modul de funcționare al microcontrolerului, senzorilor și a
celorlalte componente hardware dar și îndemânare prin realizarea sta ndului practic.
Avantajele acestui sistem :
 Cost redus .
 Poate fi implementat pe una sau mai multe uși.
 Eficient din punct de vedere al energiei.
 Reduce munca umană.
 Implementare în multe domenii.
 Poate oferi și securitate.
Dezavantaje :
 Nu pot intra mulți oameni în același timp. Dacă se întâmplă acest lucru, va
socoti ca fiind o singură persoană.
 Când cineva este în interiorul camerei și trebuie să oprim alimentarea, atunci
trebuie să o facem manual. Deci, în acest caz nu reușim să control automat
lumina.
 Pe afișajul display -ului putem număra până la 6 caractere.
Dezvoltare ulterioară.
Așa cum s -a putut ob serva de -a lungul celor exprimate anterior , în realizarea acestui
proiect, a m adăugat anumite idei pentru a îl putea dezvolta ulterior . Acest proiect nu s -a bazat
pe anumite valori ce trebuiau citite într -un mod oarecare, ci pe demonstrarea unui principiu de
funcționare al unui sistem auto mat. Din acest motiv, consider acest proiect ca fiind o varianta
de tip v1.0, a unui proiect mult mai amplu ce poate fi dezvoltat.

51
O versiune îmbunătățită a acestui proiect poate conduce, de exemplu, la realizarea unei
case inteligente. Prin adăugarea alto r dispozitive (senzori de temperatura, umiditate, etc.) și un
modul GSM pentru coordonarea și monitorizarea iluminatului și prezenței din afara încăperii.
Acest tip de aplicație poate impune dezvoltări atât în mediul casnic, cât și în cel
industrial. Un pr im exemplu în mediul industrial ar fi: În momentul în care un utilizator
monitorizează numărul de piese fabricate corespunzător de o linie automată și numărul de
piese rebut, ca în momentul în care apare o defecțiune nesesizată urmată de un număr mare de
piese rebut, ut ilizatorul care monitorizează întreg procesul, poate intervenii sau apela echipa
de intervenție pentru a vedea motivul numărului mare de rebuturi. Sau chiar oprirea autom ată
a întregului proces la depășirea numă rului maxim de piese rebut, înt r-un interval de timp
prestabilit de firma respectivă, înlocuind ut ilizatorul care monitorizează pro cesul respectiv cu
un sistem complet automat. Există multe astfe l de exemple în care putem folosi senzorii cu
infraroșu pentru realizarea unui sistem semi -automat sau chiar complet automat.

52
BIBLIOGRAFIE

[1] – Hoskin, Michael, ed. (2003). Caroline Herschel’s autobiographies. Cambridge.
[2] – Rowan -Robinson, Michael (2013). Night Vision: Exploring the Infrared Universe .
[3] – Helmut Budzier, Gerald Gerlach. Thermal Infrared Sensor, Theory, Optimisation and
Practice.
[4] – https://www.azosensors.com/article.aspx?ArticleID=339
[5] – Michael J. McGrath, Cliodhna Ni Sca naill, Dawn Nafus – Sensor Technologies,
Healthcare, Wellness and Environmental Applications
[6] – https://www.electronicshub.org/ir -sensor/
[7] – S.Iliescu, I.Făgărășan – AUTOMATIZAREA CENTRALELOR TERMOELECTRICE
[8] – Nicolae Drăgusin, Sisteme de Achiziție și Interfete – Instrumentație Virtuală
[9] – https://en.wikipedia.org/wiki/Arduino .
[10] – www.arduino.cc
[11] – https://www.tutorialspoint.com/embedded_systems/es_overview.htm
[12] – Lucian Vințan, Adrian Florea , Advanced Microarchitectures , Tehnical Publishing
House, Bucuresti, 2000 ISBN 973 -31-1551 -7.
[13] – Lucian Vintan, Adrian Florea , Microprocessing Systems. Applications., "Lucian Blaga"
University of Sibiu Press, 1999 , ISBN 973 -9410 -46-4.
[14] – "Parts of computer". Microsoft. Retrieved 5 December 2013.
[15] – www.arduino.cc ,, Arduino – Products”.
[16] – https://www.robofun.ro/platforme -de-dezvoltare/arduino -uno-r3.html
[17] – https://www.microchip.com/wwwproducts/en/ATmega328P#datasheet -toggle .
[18] – Niculae Tomescu, Istvan Sztojanov, Sever Pașca – Electronică analogică și digitală
[19] – http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm358 -n.pdf?&ts=1589550403728
[20] – http://qqtrading.com.my/ir -infrared -obstacle -detaction -sensor -module -fc-5
[21] – www.fasttech.com/product/9642367 -waveshare -lm393 -ir-infrared -obstacle -avoidance
[22] – Simionescu M. Modelele analitice ale tranzistorului bipolar, Ed. Militară, 1981
[23] – https://components101.com/bc547 -transistor -pinout -datasheet
[24] – Lizeta Popescu, Echipamente Electrice Volumul II
[25] – https://www.electronica -azi.ro/2014/09/01/relee -electromagnetice -miniatura/
[26] – https://components101.com/5v -relay -pinout -working -datasheet
[27] – http://www.songlerelay.com/Public/Uploads/20161104/581c81ac16e36.pdf
[28] – https://components101.com/16×2 -lcd-pinout -datasheet

53
[29] – http://www.robofun.ro/forum
[30] – https://ro.wikipedia.org/wiki/Software_cu_surs%C4%83_deschis%C4%83
[31] – https://ro.wikipedia.org/wiki/Arduino#Software
[32] – https://www.theengineeringknowledge.com/introduction -to-proteus/

54
ANEXE
Anexa 1. Codul sursă

#include<LiquidCrystal.h> // adăugare bibliotecii pentru lcd
LiquidCrystal lcd(13,12,11,10,9,8); // definirea pinilor pentru lcd

#define in 3 // definirea senzorului de intrare
#define out 4 // definirea senzorului de iesire
#defin e relay 2 // definirea releului
int count=0;

void setup()
{

lcd.begin(16,2); // setează numărul de lini și coloane ale LCD -ului
lcd.print("Contor"); // tipăreste textul pe ecran
lcd.setCursor(0,1); // setarea cursorului pe coloana 0 linia 1
lcd.print ("Vizitatori");
delay(2000); // pauza 2 secunde
pinMode(in, INPUT); // configurarea pinului specificat ca intrare
pinMode(out, INPUT);
pinMode(relay, OUTPUT); // configigurarea pinului specificat ca ieșire (releu)
lcd.clear(); // sterge textul de pe ecranul LCD
lcd.print("Persoane in");
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print ("incapere:");
lcd.setCursor(10,1);
lcd.print(count); // tipăreste numprul de persoane care intră

}

55
void loop()
{

int in_value = digitalRead(in); // citește valoare pinului de intrare (senzorul de intrare)
int out_value = digitalRead(out); // citeste valoare pinului de ieșire (senzorul de ieșire)
if(in_value == LOW)

{
// bucla pentru creșterea numărului de persoane

count++;
lcd.clear ();
lcd.print("Persoane in");
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print ("incapere:");
lcd.setCursor(10,1);
lcd.print(count);
delay(1000); // pauza 1 secunda

}

if(out_value == LOW)
{
// bucla pentru scăderea numărului de persoane

count –;
lcd.clear();
lcd.print("Persoane in");
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print ("incapere:");
lcd.setCursor(10,1);
lcd.print(count);
delay(1000); // pauza 1 secunda

56
}
if(count==0)
{
// bucla în momentul în care nu se află nimeni în încăpere

lcd.clear();
digitalWrite(relay, LOW); // oprirea releului
lcd.clear();
lcd.print("Incapere goala");
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print("Lumina oprita");
delay(200); // pau za 200milisecunde

}
else
{
digitalWrite(relay, HIGH); // pornirea releului
}
}