Josip Kramar SEMINARSKI RAD - SPVP 0036232516studenti.zesoi.fer.hr/pametne-kuce/Studenti/2010/ikramar/SPVP-Sustav...Ovaj seminarski rad je izrađen u okviru predmeta „Sustavi za

Josip Kramar 0036232516

Tekst je namijenjen studentima koji slušaju

predmet SPVP

Za njegovo razumijevanje potrebno je

predznanje iz elektronike i programiranja u C-u

Nudi informacije kako napraviti sustav

za ventilaciju zraka

SEMINARSKI RAD - SPVP

25. lipanj 2010

Sustav kontrole i ventilacije zraka

Sažetak

Za ugodniji i kvalitetniji život ukućana vrlo je bitna kvaliteta zraka koji ukućani udišu. Ovaj sustav se bavi kontrolom kvalitete zraka u kući te njegovom ventilacijom. Zrak se kontrolira malenim senzorom te se na temelju informacija dobivenih od senzora pali ili gasi ventilacija. Stanje kvalitete zraka u kući ispisuje se na malenom displeju te se ukućani u svakom trenutku mogu uvjeriti u stanje kvalitete zraka.

Sadržaj 1. UVOD............................................................................................................ 3 2. SUSTAV KONTROLE I VENTILACIJE ZRAKA......................................................... 4

2.1. Senzor kvalitete zraka .............................................................................. 4 2.2. Opis rada sustava .................................................................................... 6

2.2.1. Programska podrška .......................................................................... 8 2.2.2. Slike i grafički prilozi ........................................................................ 10

3. ZAKLJUČAK.................................................................................................. 12 4. LITERATURA................................................................................................. 13 5. POJMOVNIK ................................................................................................. 14

Ovaj seminarski rad je izrađen u okviru predmeta „Sustavi za praćenje i vođenje procesa“ na Zavodu za elektroničke sustave i obradbu informacija, Fakulteta elektrotehnike i računarstva, Sveučilišta u Zagrebu. Sadržaj ovog rada može se slobodno koristiti, umnožavati i distribuirati djelomično ili u cijelosti, uz uvjet da je uvijek naveden izvor dokumenta i autor, te da se time ne ostvaruje materijalna korist, a rezultirajuće djelo daje na korištenje pod istim ili sličnim ovakvim uvjetima.


1. Uvod

Inteligentna kuca prikuplja informacije o ukućanima, a potom se pokušava prilagoditi njihovim navikama i željama. Temeljna je ideja život učiniti udobnijim. Ona omogućuje obavljanje rutinskih zadataka s puno manje napora kao i odgovarajuće korištenje prirodnih resursa. Najveći je problem, a time i veliki nedostatak, naučiti se koristiti svim pogodnostima koje kuca nudi. No zato su prednosti svakojake. Važno je istaknuti sigurnost, uštedu energije i općenito poboljšanje kvalitete života.

Postoji vrlo malo ljudi koji vole biti u zadimljenim prostorijama, u prostorijama koji vlada neugodan miris ili nešto slično. U ovom radu nastojala se ostvariti praktična primjena izvedbe sustava kontrole i ventilacije zraka. Sustav je nastao s ciljem da se pročišćavanje zraka kuće vrši automatski, odnosno da nije potrebno samostalno paliti ili gasiti ventilaciju, te otvarati prozore kuće zbog dovoda kvalitetnijeg zraka. Kvalitetan zrak važan je svim ukućanima prvenstveno zbog njihovog zdravlja, ali i ugodnijeg boravka unutar kuće.


2. Sustav kontrole i ventilacije zraka

Sustav kontrole i ventilacije zraka brine se za kvalitetniji zrak u kući. U ovome poglavlju bit će opisane komponente sustava te njegov način rada.

2.1. Senzor kvalitete zraka

Temeljni element ovog sustava je senzor kvalitete zraka. Senzor

kvalitete zraka je osjetljiv na mnoge plinove kao što su : CO2 Alkohol Benzin Cigaretni dim CO …

Na slici 1. prikazan je jedan takav senzor.

Slika 1. Senzor kvalitete zraka

Uloga senzora jest da pri povećanju koncentracije navedenih plinova reagira linearnim povećanjem napona na svojim stezaljkama kao što možemo vidjeti na slici 2.


koncentracija plina

izlazninapon

Slika 2. Karakteristika senzora

Senzor ima 6 priključnica od kojih se 3 koriste za dovod radnog

napona, najčešće iznosa većeg od 5V (u našem slučaju 8V). U ovom radu korišten je podsustav koji već ima implementiran

spomenuti senzor te se za daljnju obradu podataka koristi izlazni priključak sa tog podsustava.


2.2. Opis rada sustava

Slika 3 prikazuje blok shemu razvijenog sustava.

Slika 3. Blok shema sustava

Ranije spomenuti senzor kvalitete zraka nalazi se svojem malenom podsustavu gdje mu je dovedeno napajanje. Na tom podsustavu također postoje dvije malene led diode. Crvena led dioda signalizira da je koncentracija štetnih plinova unutar kuće opasna po zdravlje ukućana. Zelena dioda signalizira da je kvaliteta zraka u kući još uvijek u dozvoljenim granicama. Izlaz senzora koji se mijenja u ovisnosti o koncentraciji loših plinova dovodimo na analogni ulaz arduino platforme.


Analogni ulaz arduino platforme pretvara vrijednost dovedenog napona u vrijednost između 0 i 1023. Maksimalnu vrijednost (1023) dobijemo ako na ulaz dovedemo napon od 5V, a minimalnu (0), razumljivo, ako dovedemo napon od 0V.

Podsustav senzora ima vlastito napajanje od 8V te postoji mogućnost da bi uslijed velike koncentracije plinova taj napon mogao doći na ulaz arduina. Takva situacija mogla bi trajno oštetiti arduino platformu te se na analogni ulaz spaja polovica napona koju daje senzor, odnosno prema slici 4.

senzor

5k4

5k4

arduino

Slika 4. način spajanja senzora.

Ovisno o vrijednosti koju dobije sa senzora arduino odlučuje o paljenju gašenju ventilacije (putem releja) te ispisuje stanje kvalitete zraka na LCD displej.

Korisniku je ostavljena mogućnost da bezuvjetno pali i gasi ventilaciju, odnosno neovisno o stanju kvalitete zraka koju primi sa senzora. To mu je omogućeno putem sklopki S1 (bezuvjetno paljenje), i sklopke S2 (bezuvjetno gašenje). Ukoliko je ventilacija upaljena od strane korisnika (S1) na malenoj tiskanoj pločici upaljena je zelena led dioda.

Ventilacija ovog malog sustava izvedena je pomoću dva malena ventilatora (12V) pri čemu bi jedan trebao upuhivati svježi zrak izvana u kuću, dok bi drugi trebao ispuhivati kućni zrak iz kuće. Svaki od ventilatora ima svoju zelenu led diodu koja signalizira da je ventilacija upaljena.

Sustav rasvjete bilježi prisutnost ukućana. Te podatke šalje našem sustavu ( 0 ili 1). Na temelju tih informacija odlučuje dali je potrebno paliti ili gasiti ventilaciju.

U cilju lakšeg spajanja spomenutih komponenata razvijena je malena tiskana pločica. Električna shema pločice te njen vanjski izgled prikazan je u poglavlju 2.2.2.


2.2.1. Programska podrška

Programska podrška ovog sustava ima glavni zadatak na temelju dobivenih podataka iz senzora ispisati stanje kvalitete zraka na displej te upaliti/ugasiti ventilaciju putem releja.

Na temelju podataka dobivenih iz senzora možemo razlikovati 5 stanja, a to su : Danger, Bad-on, ok-on!(off), good:), Super!. Dodatak on, znači da je ventilacija upaljena. Zbog nedostatka mjesta na displeju kod stanja Danger, nije napisan sufiks on, ali se podrazumijeva da je ventilacija upaljena zbog vrlo velike koncentracije štetnih plinova!

U nastavku je napisan kod cijele funkcije. void kvaliteta_zraka(){ senzorValue = analogRead(senzorPin); if(senzorValue > 500){ digitalWrite(ventilacija, HIGH); lcd.setCursor(10,1); lcd.print("Danger!"); } if(senzorValue<=500 && senzorValue>250){ digitalWrite(ventilacija, HIGH); lcd.setCursor(10,1); lcd.print("Bad-on"); } if(senzorValue<=250 && senzorValue>150){ prisutnost1 = digitalRead(prisutnost); if(prisutnost1==HIGH){ digitalWrite(ventilacija, HIGH); lcd.setCursor(10,1); lcd.print("ok-on!"); } else{ digitalWrite(ventilacija, LOW); lcd.setCursor(10,1); lcd.print("ok-off"); } } if(senzorValue>50 && senzorValue<150){ delay(5000); digitalWrite(ventilacija, LOW); lcd.setCursor(10,1); lcd.print("good:D"); } if(senzorValue<50 && senzorValue<150){ digitalWrite(ventilacija, LOW); lcd.setCursor(10,1); lcd.print("SUPER!");}}


Vrijednosti koje se koriste da bi se razlikovala stanja kvalitete zraka dobivene su mjerenjem. Za lakše razumijevanje prethodnog programskog odsječka u poglavlju 2.2.2. je prikazan dijagram toka funkcije.

Funkcije za rad sa LCD displejom razvijene su u sklopu sustava za grijanje i hlađenje te su tamo detaljno obrađene.


0

2.2.2. Slike i grafički prilozi

X2relej

1 2

X3

1 2

X4

GND_out

VCC_12V

1

2X5

VCC_12V

GND_out

GND

1

2

X6

senzor

GND

S1sklopka

1K

R101Res2

1K

R102Res2

GND

Sustav rasvjete

X7

GND

GND_out

1234

X1

arduino

V101led

S2

sklopka

Arduino 5Arduino 2Arduino AI 1

Slika 5. Električna shema tiskane pločice razvijene za potrebe ovog sustava

Slika 6. Razvijena tiskana pločica


1

pročitaj stanjesenzora

x

stanje senzorax>500

-pali ventilaciju -ispis na displej

"Danger"

stanje senzora500>x>250


"Bad-on"

stanje senzora250>x>150 ukucani prisutni?


"ok-on!"

-gasi ventilaciju -ispis na displej

"ok-off"stanje senzora

150>x>50


"good:)"

Da

Da

DaDa

Da

Ne

Ne

NeNe

Ne


"Super"

stanje senzorax<50

Da

Slika 6. Dijagram toka programske podrške


2

3. Zaključak

Rezultat ovo rada jest sustav koji kontrolira kvalitetu zraka te na temelju mjerenja donosi odluke o prozračivanju prostorije. U radu je postavljen temelj ideje kako bi jedan takav sustav mogao izgledati. Korist od ovog rada bi trebali imati svi koji se žele baviti ovakvim sustavim jer proučivši rad mogu dobiti neke nove ideje za izvedbu ovakvih sustava. Dakako, sustav ima i nekoliko nedostataka kao što su npr. uspuhivanje svježeg zraka izvana pod pretpostavkom da je zrak vani kvalitetniji od zraka unutar prostorije. Rješenje za taj problem je da bi sustav trebao imati i vanjske senzore.

Ukoliko bi se krenulo u daljnje razvijanje ovog sustava mogao bi se izvesti drugačiji sustav ventilacije kao i samo paljenje ventilacije ( npr. IR). Također moguća je dojava korisniku putem SMS-a.


3

4. Literatura

[1] Futurlec, 2010. URL: http://www.futurlec.com/Air_Quality_Control_Gas_Sensor.shtml (2010-3-20)

[2] Arduino, 2010, URL: http://www.arduino.cc/en/Tutorial/HomePage


4

5. Pojmovnik

Pojam Kratko objašnjenje Više informacija potražite na

IR Engl. Infrared. Infracrveni dio spektra elektromagnetskog zračenja valne duljine od 700 nm do 1 mm.

http://en.wikipedia.org/wiki/Infrared

LCD Engl. liquid crystal display. Ekran koji se temelji na tehnologiji tekućih kristala.

http://hr.wikipedia.org/wiki/LCD

Documents

Josip Kramar SEMINARSKI RAD - SPVP 0036232516studenti.zesoi.fer.hr/pametne-kuce/Studenti/2010/ikramar/SPVP-Sustav...Ovaj seminarski rad je izrađen u okviru predmeta „Sustavi za