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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE L'appareil pour maintenir le microclimat dans le jardin d'hiver est une station météo domestique. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Régulateurs de puissance, thermomètres, stabilisateurs thermiques Le dispositif proposé est conçu pour maintenir le microclimat dans le jardin d'hiver, où poussent des plantes subtropicales. Avec son aide, les conditions nécessaires à leur développement normal sont maintenues: température, humidité de l'air et heures de clarté. De plus, il peut mesurer la température extérieure et la pression atmosphérique, accumuler et afficher sous forme de graphiques des informations sur leurs changements au cours de l'année. L'appareil assure le contrôle automatique du système de chauffage de l'eau de la pièce, des humidificateurs d'air, de la ventilation forcée, des entraînements électriques de deux volets roulants, des moyens d'éclairage des plantes. En fait, il implémente certaines des fonctions de la soi-disant "maison intelligente" et peut être utilisé pour contrôler le microclimat dans n'importe quelle pièce. En même temps, l'appareil agit comme une station météo domestique. Il capture la température extérieure et la pression atmosphérique (horaire), les minimums et maximums absolus de température extérieure et de pression atmosphérique pour la journée en cours, les valeurs quotidiennes moyennes de température extérieure et de pression atmosphérique pendant l'année en cours, les minimums et maximums absolus de température extérieure et la pression atmosphérique pour chaque trimestre de l'année avec leurs dates. L'écran de l'indicateur affiche des graphiques de l'évolution des paramètres météorologiques pour la journée en cours ou pour tout trimestre passé de l'année en cours. Principales caractéristiques techniques
L'apparence du panneau de commande de l'appareil est illustrée à la fig. 1. Il dispose de deux microcontrôleurs fonctionnant ensemble : ATmega32-16PU (principal) et ATtiny2313A-PU (contrôle de l'ombre). Sur la fig. La figure 2 montre la partie principale de son schéma électrique, qui met en œuvre toutes les fonctions, à l'exception de la commande du rideau.
L'horloge en temps réel sur la puce DD1 (DS1307) fournit au programme du microcontrôleur DD2 des informations sur la date et l'heure actuelles. Ce microcircuit dispose de 56 octets de RAM à usage général, que le programme du microcontrôleur DD2 utilise pour stocker des informations sur les changements quotidiens de la température extérieure et de la pression atmosphérique, ainsi que sur les paramètres spécifiés de l'appareil. Pour la puce DD1, une source d'alimentation de secours est fournie - une cellule au lithium G1 CR2032, qui vous permet de sauvegarder l'horloge et les informations dans la RAM en l'absence d'alimentation principale. L'élément est installé dans le support "vertical" CH74-2032. Les informations sur l'état de l'environnement entrent dans le programme du microcontrôleur DD2 à partir des capteurs de pression atmosphérique B1 HP03M [1], de température et d'humidité dans la pièce B2 SHT10 [2], de température extérieure BK1 DS18B20. La puce DD1 et le capteur B1 sont connectés au microcontrôleur DD2 via l'interface I2C formé par les lignes SCL (PD4) et SDA (PD3). En même temps, pour le capteur B1, qui fonctionne avec des niveaux logiques de trois volts, des convertisseurs de ces niveaux sont prévus. Sur les lignes SCL et SDA, ils sont bidirectionnels (5 V↔1 V) sur les transistors VT2 (VT9) et les résistances R17, R10 (R18, R5). Les convertisseurs de niveau de signal MCLK et XCLR sont unidirectionnels (6 V → 5 V) sous la forme de diviseurs de tension R1R2 et RXNUMXRXNUMX, respectivement. Le microcontrôleur communique avec le capteur de température et d'humidité de l'air B2 via les lignes PD1 et PD2. La sonde de température d'air extérieur BK1 possède une interface 1-Wire, l'échange avec elle est organisé via la ligne PD0 du microcontrôleur. Pour fournir, si nécessaire, des signaux sonores, on utilise un émetteur piézocéramique HA1 dont le signal de commande est généré par le microcontrôleur sur la ligne PD7. Pour afficher les informations, un LCD graphique WG240128B-TML-TZ#000 (HG1) avec une résolution d'écran de 240x128 pixels a été utilisé. Il est desservi par les ports B et C du microcontrôleur DD2. Un avantage essentiel de cet indicateur est l'écran tactile résistif intégré, qui simplifie grandement la mise en œuvre des commandes. Le panneau est desservi par les lignes PA0-PA3 du microcontrôleur DD2. Pour minimiser la pénétration des interférences dans le circuit d'alimentation, il est acheminé vers les nœuds analogiques du microcontrôleur DD2 via le filtre L1C3. La résistance de réglage R24 définit le contraste requis de l'image sur l'écran LCD et la sélection de la résistance R21 définit la luminosité de son rétroéclairage. Les dispositifs d'actionnement sont contrôlés à l'aide de commutateurs à triac qui assurent l'isolation galvanique de leurs circuits de commande du secteur. Ces interrupteurs sont identiques, nous ne considérerons donc le fonctionnement que d'un seul d'entre eux. Le signal de commande de la sortie PA5 du microcontrôleur DD2 à travers la résistance R3 est envoyé à la diode émettrice de l'optocoupleur triac U1 MOC3063. Cet optocoupleur comporte un noeud pour déterminer l'instant où la tension appliquée au phototriac passe par zéro, donc l'ouverture du phototriac et du triac de puissance VS1 qu'il commande se produit à ce moment précis. Cela garantit un niveau minimum de bruit de commutation. Pour maintenir les conditions d'éclairage requises dans la pièce, le programme du microcontrôleur DD2 génère des commandes pour contrôler la position des volets roulants. La partie du circuit de l'appareil chargée de contrôler les rideaux est illustrée à la fig. 3. Il y a un deuxième microcontrôleur (DD3) ici. L'échange d'informations entre microcontrôleurs se fait selon les lignes RA6 et RA7 (DD2) et PD0, PD1 (DD3).
L'unité de commande de rideaux permet, à l'aide d'un entraînement électrique, de modifier la position de deux volets roulants soit automatiquement par des commandes générées par le microcontrôleur DD2, soit manuellement par les commandes de l'opérateur. Dans ce cas, en mode automatique, la position des deux rideaux change de manière synchrone, et en mode manuel, un contrôle séparé de chacun d'eux est possible. En mode automatique, le pas de déplacement du rideau est égal à un demi-tour de son axe, en mode de commande manuelle, l'utilisateur règle la position souhaitée du rideau à l'aide des boutons SB1-SB4. L'entraînement électrique du rideau gauche est constitué d'un moteur électrique M2, d'un capteur de position haute de ce rideau B3 et d'un capteur de nombre de tours de son axe B4. Dans l'entraînement du rideau droit, le moteur électrique M1 et les capteurs B5 et B6 sont respectivement installés. Les capteurs B3-B6 sont des microcircuits magnétiquement sensibles basés sur l'effet Hall SS441A [3]. Des aimants permanents sont installés sur les axes et les rideaux pour agir sur eux. Les LED HL1-HL4 servent d'indicateurs du fonctionnement des capteurs, ce qui simplifie grandement la mise en place du nœud. Si vous le souhaitez, une fois le réglage terminé, ces LED peuvent être remplacées par des cavaliers et la résistance des résistances R35-R38 peut être augmentée de sorte que le courant traversant chacune d'elles ne dépasse pas 5 ... 10 mA. Les motoréducteurs à courant continu Gekko MR1-2, largement utilisés en robotique, sont utilisés comme moteurs électriques M25 et M275. La boîte de vitesses intégrée avec un rapport de démultiplication de 1:275 fournit un couple sur l'arbre de sortie de 330 Ncm, ce qui vous permet de monter et descendre des volets roulants avec un poids de rideau allant jusqu'à 10 kg. Le microcontrôleur DD3 contrôle les moteurs via le driver double canal DA2 L298N, en lui émettant trois signaux de commande : le sens de rotation, généré sur la ligne PB6 simultanément pour les deux rideaux, et les autorisations pour chacun des moteurs, générées sur l'OC1A et lignes OC1B. Ces derniers sont des séquences d'impulsions modulées en durée, ce qui permet de modifier la vitesse de déplacement des rideaux. Le mode de commande du rideau est défini par le commutateur SA1. En mode manuel (interrupteur ouvert), l'utilisateur commande les rideaux à l'aide des boutons SB1 (bas droit), SB2 (haut droit), SB3 (bas gauche) et SB4 (haut gauche). En mode automatique (l'interrupteur SA1 est fermé), les boutons SB1-SB4 sont bloqués, et les commandes de contrôle de la position des rideaux sont reçues sur les lignes PD0 et PD1 du microcontrôleur DD3 depuis le microcontrôleur DD2. L'inductance L2 est conçue pour supprimer les interférences pénétrant dans le circuit d'alimentation de l'appareil à partir de moteurs électriques en marche. Il doit être conçu pour un courant d'au moins 2,5 A. L'appareil est alimenté par une tension de 5 V à partir d'une alimentation à découpage PS-15-5 (5 V, 2,8 A). La consommation de courant de celui-ci (lorsque les moteurs d'entraînement du rideau sont éteints) est d'environ 90 mA. La tension de 1 V nécessaire à l'alimentation du capteur B3,3 est obtenue à l'aide du stabilisateur intégré DA1 L78L33. Un dessin de la carte de circuit imprimé principale de l'appareil est illustré à la fig. 4. Le placement des pièces dessus est illustré à la fig. 5. Pour les microcontrôleurs DD2 et DD3, des panneaux sont installés sur la carte car il n'y a pas de connecteurs pour programmer les microcontrôleurs dessus. Les broches 2 et 12 ont été retirées du panneau du microcontrôleur DD13.
Pour installer le capteur HP03M (B1) sur la carte, des morceaux de fil unipolaire étamé d'un diamètre de 0,4 ... ses zones de contact. Pour le capteur SHT0,8 (B6), il est conseillé de réaliser un petit circuit imprimé adaptateur selon le schéma de la fig. 10.
La puce L298N (DA2) doit être équipée d'un petit dissipateur thermique avec une surface de refroidissement de 20...30 cm2. Les dissipateurs thermiques pour les triacs VS1-VS4 ne sont pas fournis, par conséquent la puissance qu'ils commutent ne doit pas dépasser 200 VA. Pour travailler sur une charge plus puissante, les triacs doivent avoir des dissipateurs thermiques appropriés. L'appareil est assemblé dans un coffret électrique standard. À l'extérieur de la carte principale se trouvent les capteurs B2-B6, ainsi qu'une tension d'alimentation de 5 V. L'indicateur HG1, le commutateur SA1 et les boutons SB1-SB4 sont situés sur le panneau avant amovible du boîtier et sont connectés à la carte principale avec connecteurs. Veuillez noter que les fils du panneau tactile de l'indicateur se présentent sous la forme d'un câble FPC ultra-plat conçu pour se connecter au connecteur FFC. L'indicateur étant situé sur le panneau amovible du boîtier, la longueur de ce câble (8 cm) n'est pas suffisante pour se connecter à la carte. Il y est connecté via un câble d'extension - un câble plat de 10 cm de long, dont les fils sont soudés aux broches du connecteur FFC d'un côté, et de l'autre, un connecteur BLS-4 est installé pour se connecter au circuit imprimé. Les capteurs magnétiques B3-B6 sont installés par paires sur deux cartes de circuits imprimés identiques, réalisées selon le dessin illustré à la fig. 8. Ces cartes sont situées près des rideaux et sont reliées par des câbles aux connecteurs X15 et X16 de la carte principale. Les actionneurs sont connectés aux connecteurs X4, X5, X10, X11, X13, X14. L'alimentation en tension 5V est un nœud séparé situé sur sa propre carte de circuit imprimé.
Caractéristiques de conception des actionneurs L'éclairage des plantes peut être effectué à la fois avec des phytolampes spéciales et conventionnelles conçues pour éclairer la pièce, si l'intensité et le spectre de leur rayonnement conviennent aux plantes. Dans ce dernier cas, il est nécessaire d'examiner attentivement le schéma d'allumage des lampes afin qu'il n'arrive pas que le même fil de la lampe soit connecté par son interrupteur mural au fil de phase du réseau, et via le connecteur X4 à le fil neutre, ce qui entraînera un accident. Pour assurer l'humidité de l'air requise dans la pièce, des humidificateurs domestiques peuvent être utilisés (un ou plusieurs, selon la zone de la pièce). L'humidificateur doit être aussi simple que possible, sans contrôle d'humidité intégré. L'interrupteur sur le corps de l'humidificateur doit être allumé en permanence, le cordon d'alimentation est branché sur le connecteur X5. L'appareil allumera et éteindra automatiquement l'humidificateur. Pour contrôler le chauffage de l'eau, une vanne Danfoss RAV8 avec un actionneur thermoélectrique normalement ouvert Danfoss TWA-V NO 230 V est installée dans la rupture de la conduite d'alimentation en eau chaude du système. La tension d'alimentation du variateur est de 230 V, la consommation électrique n'est que de 1 W En raison du fait que la vanne est normalement ouverte, s'il n'y a pas de tension de commande sur le variateur, le système de chauffage sera activé. Cela évitera le gel des plantes en hiver à la suite d'un dysfonctionnement de l'appareil ou d'un manque de tension dans le secteur. Le système de ventilation de la pièce peut contenir à la fois des ventilateurs d'alimentation et d'extraction ou une combinaison des deux. La puissance totale des ventilateurs ne doit pas dépasser 200 VA. L'auteur a utilisé des rideaux fabriqués à partir de volets roulants à entraînement manuel par chaîne (Fig. 9). Ils sont produits en différentes tailles et avec différentes couleurs de toile et sont vendus dans de nombreux magasins. Étant donné que la tâche principale des rideaux dans le jardin d'été est de réduire l'afflux de chaleur dans la pièce en protégeant du rayonnement solaire, il est conseillé de les choisir avec une lumière (lumière bien réfléchissante), mais en même temps dense (avec toile à faible transmission lumineuse). Dans ce cas, les rideaux seront les plus efficaces. La largeur du rideau est choisie en fonction du chevauchement complet de l'ouverture de la fenêtre et la longueur est supérieure de 40 ... 50 cm à la hauteur de la fenêtre.
Le rideau est constitué d'un axe métallique d'un diamètre de 25 mm, sur lequel est enroulé le tissu du rideau. Des douilles en plastique sont insérées dans les trous d'arbre des deux côtés, dont les axes tournent librement dans les trous des supports, à l'aide desquels toute la structure est fixée au mur. Sur la manche droite, il y a un mécanisme d'entraînement du rideau, qui vous permet de monter et descendre sa toile à l'aide d'une chaîne à billes. Pour alimenter le rideau en entraînement électrique, ce manchon doit être modifié. Le couvercle fixé avec des loquets en est retiré, après quoi la chaîne à billes est retirée de la poulie. Un arbre métallique avec des éléments du système de freinage est retiré de l'extrémité extérieure de la douille, à l'aide de laquelle il est fixé dans le trou du support. Le système de freinage ne permet pas à la toile de se dérouler sous son propre poids. Dans un rideau à entraînement électrique, la fonction de freinage est assurée par le réducteur du moteur électrique qui, en raison du grand rapport de démultiplication, crée un couple de freinage important lors du transfert de force dans le sens du rideau vers le moteur. Les motoréducteurs Gekko MR25-275 sont vendus dans les magasins de robotique. Des douilles d'adaptation y ont également été achetées pour relier les arbres des motoréducteurs aux mécanismes qu'ils entraînent, ainsi que des aimants cylindriques d'un diamètre de 3 et d'une hauteur de 3 mm et des aimants rectangulaires de dimensions allant de 10x10 à 20x20 mm d'une épaisseur de 3 ... 4 mm. À partir de coins métalliques de 40x60 mm de 40 mm de long avec une épaisseur d'étagère de 2,5 mm, des supports ont été fabriqués pour le montage des motoréducteurs au mur. Le manchon avec la poulie pour la chaîne d'entraînement retirée du rideau a dû être modifié selon la fig. 10. À son extrémité extérieure, deux trous avec filetage M3 sont percés pour les vis à tête fraisée, qui fixent le manchon adaptateur pour l'arbre du motoréducteur. Dans la rainure de la poulie, dans laquelle se trouvait auparavant la chaîne à billes, deux trous ont été percés diamétralement opposés avec un diamètre de 3,5 et une profondeur de 6 mm.
Des paires d'aimants barreaux de 3 mm de long ont été utilisés pour fabriquer des aimants de 3 mm de diamètre et de 6 mm de long. Chaque paire de tiges est reliée par des pôles opposés et un morceau de tube thermorétractable de 3 mm de diamètre est enfilé et légèrement réchauffé. Malheureusement, il n'était pas possible de trouver des aimants prêts à l'emploi de la taille requise, j'ai donc dû assembler chacun des deux plus petits. Les aimants résultants sont collés dans les trous de la poulie au ras de sa surface extérieure. Lorsque l'arbre du rideau tourne, ils doivent agir sur le capteur magnétique de ses demi-tours. Un support pour le montage du motoréducteur au mur est constitué d'un coin métallique. Les trous pour l'arbre du motoréducteur et ses vis de fixation doivent être percés sur la tablette d'angle. Le trou pour l'arbre doit être à la même distance de la surface du support mural que le support d'usine à l'extrémité opposée de l'arbre. Deux trous sont percés dans la semelle du coin pour sa fixation au mur. Ils doivent être éloignés de l'axe longitudinal du motoréducteur, sinon il peut être difficile d'installer le support sur le mur. Le rideau doit être fixé au mur à environ 15 cm au-dessus du haut de l'ouverture de la fenêtre. Il est conseillé de le faire dans l'ordre suivant : - fixer le motoréducteur sur le support prévu à cet effet ; - installer les douilles droite et gauche (modifiées) dans les trous de l'arbre du rideau. Il convient de garder à l'esprit que le tissu du rideau doit être enroulé sur la tige du côté du mur et de la fenêtre; - assembler le rideau sur une surface horizontale (par exemple, sur le sol), en insérant l'arbre du manchon droit dans le trou du support d'usine, et l'arbre du motoréducteur dans le trou central du manchon adaptateur installé sur le manchon gauche modifié et fixez-le avec la vis dans le manchon adaptateur ; - mesurer les distances entre les trous de fixation des supports au mur ; - selon les résultats des mesures, marquez des trous sur le mur, percez-les et insérez des chevilles dans les trous; - retirez le support droit de la structure assemblée et fixez-le au mur en utilisant les trous préparés ; - soulevez soigneusement la partie restante du rideau assemblé, insérez la tige du manchon droit dans le trou du support installé sur le mur ; - fixer le support avec le motoréducteur au mur en utilisant les trous préparés. La vue du rideau installé du côté de l'entraînement électrique est illustrée à la fig. 11. Vous pouvez maintenant appliquer une tension constante de 5 V au motoréducteur dans une polarité différente et vérifier le mouvement du vantail du rideau dans les deux sens.
Installez la carte de circuit imprimé avec les capteurs magnétiques sur le mur sous l'arbre du rideau, comme indiqué sur la fig. 12. Le capteur de vitesse d'arbre (B4 ou B6) doit être situé sous la poulie avec des aimants. La distance minimale entre l'aimant et le corps du capteur doit être de 3...5 mm. Après avoir mis le tableau sous tension, tournez l'arbre de l'abat-jour. Si le passage de chaque aimant sur le capteur s'accompagne d'un clignotement de la LED, tout va bien. Sinon, vous devez réduire la distance entre l'aimant et le capteur en pliant ses fils.
Ensuite, réglez le capteur de position du rideau relevé. Pour ce faire, amenez le tissu du rideau dans une position qui sera considérée comme la plus haute. Habituellement, cela correspond à une ouverture de fenêtre complètement ouverte. Placez un aimant rectangulaire en face du capteur sur le tissu du rideau du côté du mur. Sur la fig. 11, vous pouvez voir un aimant annulaire (n'importe quel autre fera l'affaire), tenant un aimant rectangulaire sur la toile pendant le processus d'ajustement. Le point lumineux au-dessus est une LED qui brille à travers la toile. Si la LED ne s'allume pas, en pliant les fils du capteur, réduisez la distance entre celle-ci et l'aimant. Abaissez ensuite le vantail jusqu'à ce que la LED s'éteigne et remontez-le jusqu'à ce qu'il s'allume. Si la position du rideau au moment où la LED est allumée ne coïncide pas avec la position haute requise, la position de l'aimant sur le rideau doit être corrigée. Une fois le réglage terminé, collez l'aimant sur la toile à l'endroit trouvé avec de la colle Moment. La dernière action consiste à compter le nombre de demi-tours de l'arbre du rideau, pendant lesquels sa toile passera de la position supérieure (ouverte) à la position inférieure (fermée). Cela dépend de la hauteur de la fenêtre et ses valeurs peuvent varier dans chaque cas. La technique ici est simple - compter le nombre de flashs LED lors du processus de fermeture des rideaux. Rappelez-vous ce numéro, à l'avenir, il devra être entré dans le programme du microcontrôleur. Après cela, le motoréducteur et la carte capteur peuvent être connectés à la carte principale de l'appareil. Informations générales sur les algorithmes de l'appareil Pour le développement normal des plantes subtropicales, une journée d'environ 12 heures est nécessaire, mais dans de nombreuses régions de notre pays, pendant une bonne partie de l'année, elle est beaucoup plus courte. Par exemple, à la latitude de Moscou, sa durée minimale est d'environ 7 heures. Pour contrôler l'illumination des plantes, au début de chaque journée, l'appareil calcule l'heure de lever Tw et de coucher Tz au point de sa localisation (la latitude et la longitude de ce point sont enregistrées dans le programme) et, en fonction de cette informations, calcule la durée actuelle de la lumière du jour Tsv. Le programme stocke également la valeur spécifiée par l'utilisateur des heures de clarté requises Tsv.tr. Si Тsv < Тsv.tr, alors la différence entre eux est calculée : Δ = Тsv.tr - Тsv. Il s'agit de la durée pendant laquelle la durée actuelle de la lumière du jour doit être augmentée. Le matin, l'appareil allume le rétroéclairage Δ/2 avant le lever du soleil et l'éteint au lever du soleil. Le soir, il allume le rétroéclairage au coucher du soleil et l'éteint ∆/2 après le coucher du soleil. Un algorithme de calcul du lever et du coucher du soleil a été utilisé, basé sur celui donné dans [4]. L'utilisateur définit l'humidité requise dans la pièce à l'aide du menu dans la plage de 40 à 70 %. Si l'humidité est inférieure de 5% à la valeur requise, l'appareil allume l'humidificateur et l'éteint lorsque la valeur définie est atteinte. Pour le développement normal des plantes dans la pièce, une certaine température doit être maintenue. Dans le même temps, il est impossible de maintenir une température constante tout au long de l'année - les plantes ont également un "concept" sur les saisons, et chaque saison doit avoir sa propre température moyenne de l'air correspondant au climat subtropical. Pour répondre à cette exigence, l'EEPROM du microcontrôleur DD2 contient la loi des variations de température dans la pièce par mois au cours de l'année. Il contient les valeurs de température confortable et minimale autorisée pour chaque mois selon le tableau. 1. Tableau 1
En contrôlant le fonctionnement du système de chauffage, de la ventilation et des rideaux de fenêtre, l'appareil cherche à maintenir la température dans la pièce qui diffère de celle confortable de pas plus de 1 оC. En pratique, cependant, cette tolérance ne peut être maintenue qu'en saison froide, lorsque le système de chauffage de la maison commune est en fonctionnement. Le reste du temps, lorsqu'il y a un apport de chaleur excessif dans la pièce, l'appareil cherche à empêcher le dépassement de la température de confort. Si la température ambiante tombe en dessous de la température minimale autorisée pour une raison quelconque, l'appareil émet une série de trois bips courts environ une fois par minute. L'échange d'informations entre les deux microcontrôleurs se fait le long des lignes reliant la broche 34 (PA6) DD2 à la broche 2 (PD0) DD3 et la broche 33 (PA7) DD2 à la broche 3 (PD1) DD3. Le microcontrôleur DD2 est le maître et DD3 est l'esclave. A l'état initial, les sorties PA7 et PA6 du maître sont configurées en entrées, et les lignes PD1 et PD0 de l'esclave peuvent être dans l'un des états indiqués dans le tableau. 2. Dans l'état prêt à recevoir de l'esclave, PD1 et PD0 sont configurés en tant qu'entrées et leurs niveaux logiques un sont pris en charge par les résistances R30 et R31. Tableau 2
Si l'esclave est dans l'état prêt, le maître peut générer une requête pour lire la position courante des stores ou une commande pour changer la position des stores. Dans les deux cas, un octet est transféré. Lors de la réponse à une demande, cet octet code la position actuelle du rideau - combien de demi-tours, à partir de la position supérieure, il est abaissé. Dans l'octet de la commande pour changer la position des rideaux, le bit le plus significatif de l'octet indique la direction du mouvement (1 - inférieur, 0 - élévation) et le reste - le nombre de demi-tours de mouvement. Lors de l'émission d'une demande de lecture de la position des rideaux, l'hôte configure ses broches PA7 et PA6 en sorties et leur attribue le code 20 pendant 01 ms. Après cela, il reconfigure les broches en mode d'entrée (tandis que le un logique se met à niveau sur les lignes tiennent les résistances R30 et R31) et attend des octets d'information de l'esclave. L'esclave, après avoir attendu que la broche PD0 revienne à un état unique, configure ses broches PD1 et PD0 comme sorties et commence à transmettre. Il transmet des informations sous forme de code série sur la ligne PD0, accompagnant chaque bit d'une impulsion d'horloge sur la ligne PD1. Une fois le transfert terminé, l'esclave configure ses broches PD1 et PD0 comme entrées. Pour envoyer une commande pour changer la position des rideaux, l'hôte configure les broches PA7 et PA6 comme sorties et leur attribue le code 20 pendant 00 ms, après quoi il commence à transmettre l'octet de commande, générant son code série sur la broche PA6 et accompagnant chaque bit d'une impulsion d'horloge sur la broche PA7. Une fois le transfert terminé, le maître configure ses broches PA7 et PA6 comme entrées. L'esclave, ayant reçu la combinaison de code 00, passe en mode de réception de commande. Une fois la réception terminée, il configure ses sorties PD1 et PD0 comme sorties, leur attribue le code 10 ("Pas prêt à recevoir") et procède à l'exécution de la commande après avoir préalablement vérifié la validité de son contenu. Si une valeur invalide est trouvée dans la commande lors de la validation, elle sera remplacée par une valeur dans les limites acceptables. Après exécution de la commande, l'esclave revient à l'état prêt. L'algorithme de fonctionnement du microcontrôleur DD2 sous une forme simplifiée peut être représenté comme composé de cycles imbriqués: annuel, quotidien, horaire, contrôle de la température et le principal. Au début de l'année suivante, l'exactitude de son changement est vérifiée. Le fait est que la valeur dans le registre de l'année peut changer non seulement en raison de son changement naturel, mais également pour un certain nombre d'autres raisons. Par exemple, si la puce de l'horloge en temps réel tombe en panne ou fonctionne mal. Un "Nouvel An" intempestif menace de détruire les données météorologiques accumulées dans l'EEPROM pendant tout le temps qui s'est écoulé depuis le début de l'année en cours. La vérification de l'exactitude du changement d'année est considérée comme réussie si l'année en cours est une de plus que la précédente. Pour pouvoir vérifier cela, pendant le processus de réglage de la date, la valeur de l'année est chargée à la fois dans le registre de la puce d'horloge en temps réel et dans l'EEPROM du microcontrôleur, d'où elle est sélectionnée comme contrôle pendant le test. Si le test est réussi, le programme met à jour la valeur de référence de l'année dans l'EEPROM et efface les données météorologiques de l'année précédente. Sinon, le contenu de l'EEPROM reste inchangé, et au lieu du nom du jour de la semaine, le programme affiche le message "YEAR ERROR" sur l'indicateur et continue de fonctionner. Au début de chaque journée, le programme calcule les valeurs de la température de l'air extérieur et de la pression atmosphérique moyennées sur la journée écoulée. Ces informations sont entrées dans les cellules suivantes de la zone EEPROM qui stocke les données météorologiques de l'année en cours. Il est vérifié si les valeurs maximales et minimales de la température extérieure et de la pression atmosphérique du trimestre en cours doivent être mises à jour. Si nécessaire, les valeurs stockées dans l'EEPROM seront mises à jour. Les cellules RAM de l'horloge en temps réel sont réinitialisées, stockant des informations sur l'évolution quotidienne de la température extérieure et de la pression atmosphérique. Les informations sur la température ambiante autorisée sont lues à partir de l'EEPROM. Ensuite, les moments de lever et de coucher du soleil, la durée actuelle des heures de clarté, les moments d'allumage et d'extinction des moyens d'éclairage supplémentaire des plantes sont calculés. A l'heure suivante, le programme inscrit les valeurs de la température extérieure et de la pression atmosphérique mesurées à la fin de l'heure précédente dans les cellules RAM de l'horloge temps réel. Il met à jour les graphiques de l'évolution quotidienne de la température et de la pression atmosphérique. Dans le cycle de contrôle de la température, le programme contrôle le fonctionnement des systèmes de chauffage, la ventilation et la position des stores. Les données initiales pour la régulation sont la température dans la pièce, son gradient, l'état et la disponibilité pour le contrôle des systèmes de chauffage et de ventilation, ainsi que des stores. Contrairement aux cycles considérés ci-dessus, qui sont exécutés par le programme avec une fréquence constante, l'utilisateur peut modifier la période de répétition du cycle de contrôle dans la plage de 2 à 30 minutes. Le fait est que le changement de température dans la pièce sous l'influence des moyens de sa régulation ne se produit pas instantanément, mais avec un certain retard, en fonction d'un certain nombre de facteurs, par exemple, de la capacité thermique de la pièce et de l'efficacité de les moyens de régulation. Par conséquent, dans chaque cas spécifique, la période optimale pour la mise en œuvre de ce cycle doit être sélectionnée expérimentalement. Et enfin, la boucle principale, que le programme répète avec une période d'environ une seconde. Dans ce cycle, il lit et affiche les informations des capteurs de température, d'humidité, de pression et d'une horloge en temps réel, contrôle l'humidificateur, allume et éteint l'éclairage des plantes, interroge les commandes. Lorsque les conditions appropriées sont remplies, les cycles décrits ci-dessus sont appelés à partir de la boucle principale. Le programme du microcontrôleur DD3 lorsqu'il est allumé, tout d'abord, lève les rideaux en position haute. On pense que leur position était arbitraire et inconnue du programme, et pour un contrôle correct, il doit avoir un point de référence, qui est la position supérieure des rideaux. La même action est effectuée lors du passage du système de commande des rideaux du mode manuel au mode automatique, car dans ce cas, le programme considère la position actuelle des rideaux comme inconnue. En mode de contrôle manuel, le programme définit le code 2 (signe de contrôle manuel) sur les lignes de communication avec le microcontrôleur DD00, puis vérifie en permanence l'état des boutons SB1-SB4. En fonction de cela, il génère des signaux de commande pour les entraînements de moteurs de rideaux. Lorsque les rideaux bougent, le programme contrôle l'état des capteurs de leur position haute. Si le rideau se lève, le capteur bloquera sa montée ultérieure. Mais lorsque le rideau est abaissé, il n'y a pas de contrôle logiciel de sa position (il ne peut pas être organisé de manière fiable avec l'ensemble de capteurs existant), donc l'utilisateur exerce ce contrôle visuellement, arrêtant le rideau au bon moment. En mode de contrôle automatique, le logiciel configure les broches PD0 et PD1 comme entrées et vérifie en permanence leur état. Lorsqu'une demande de l'hôte est détectée, le programme identifie son type et transmet soit des informations sur la position actuelle des rideaux, soit reçoit une commande pour modifier leur position. Si la commande reçue nécessite d'abaisser le rideau, son admissibilité est d'abord vérifiée. Le sens de la vérification est d'empêcher la toile de descendre en dessous du niveau autorisé - comme indiqué ci-dessus, il n'y a pas de capteurs pour la position inférieure des rideaux dans l'appareil. L'algorithme de vérification est simple - la position actuelle du rideau (le nombre de demi-tours de l'arbre à partir de la position supérieure) est additionnée par le programme avec le nombre de demi-tours contenu dans la commande. Si le résultat dépasse la valeur maximale autorisée stockée dans le programme, la valeur acceptée est limitée. Lorsque les rideaux sont relevés, aucun contrôle n'est nécessaire, car dans tous les cas, il sera arrêté par le signal du capteur de position supérieure. Le programme prévoit la levée obligatoire des rideaux après le coucher du soleil, car la nuit, ils ne remplissent pas de fonctions de protection contre la chaleur. Informations affichées sur l'indicateur Lorsqu'il est allumé, l'appareil fonctionne en mode d'affichage des informations de base (Fig. 13). L'indicateur affiche la date, l'heure et le jour de la semaine actuels, les heures de clarté du jour en cours, la pression atmosphérique, la température intérieure et extérieure, l'humidité intérieure. Les modes de contrôle du chauffage, de la ventilation et du rideau définis par l'utilisateur sont affichés.
En haut à droite, l'état actuel des appareils contrôlés est affiché: "Vn" - ventilation, "De" - chauffage, "Sv" - moyens d'éclairage de l'installation, "Uv" - humidificateur d'air. Si l'appareil est actuellement allumé, sa désignation est entourée d'un cadre. Sur la fig. 13 - c'est le chauffage et l'éclairage des plantes. Dans la partie inférieure droite de l'écran, un graphique de l'évolution quotidienne de la température extérieure ou de la pression atmosphérique (au choix de l'utilisateur) est affiché. À droite du graphique, dans des cadres rectangulaires, sont placées les valeurs maximales (en haut) et minimales (en bas) du paramètre affiché sur le graphique pour la dernière partie de la journée. Trois zones de l'écran servent de boutons de commande tactile. Sur la fig. 13 ils sont entourés de cadres rouges (il n'y a pas de tels cadres sur l'écran). En appuyant sur le bouton du milieu, vous pouvez sélectionner le paramètre affiché sur le graphique (pression atmosphérique ou température extérieure), et en appuyant sur le bouton droit, vous pouvez basculer l'indicateur sur le mode d'affichage des données météorologiques accumulées sur la partie passée du courant. année. La vue à l'écran de l'indicateur dans ce mode est illustrée à la fig. 14. Étant donné que la résolution de l'écran n'est pas suffisante pour afficher les informations pour toute l'année, elles sont affichées tous les trimestres. Dans la partie supérieure de l'écran, le numéro du trimestre (dans un cadre) et les valeurs des maximums et minimums absolus de la température extérieure et de la pression atmosphérique pour le trimestre sélectionné sont affichés, indiquant les dates auxquelles ils ont été enregistré.
Dans la partie centrale de l'écran, il y a un graphique des changements des valeurs moyennes quotidiennes de la température extérieure et de la pression atmosphérique au cours du trimestre. La courbe de pression est représentée par un trait épais et la courbe de température par un trait fin. Par défaut, l'entrée dans ce mode affiche les données du trimestre en cours. Vous pouvez accéder à d'autres quartiers à l'aide des boutons à l'écran "PREV" et "NEXT", et en appuyant sur le bouton à l'écran "EXIT", vous revenez au mode d'affichage des informations principales. S'il n'y a pas de données pour le trimestre sélectionné dans la mémoire de l'appareil, le message "NO DATA" s'affichera. Menu de service Utilisez ce menu pour définir les valeurs des paramètres utilisés dans le fonctionnement de l'appareil. Il vous permet de définir : - date, heure et jour de la semaine actuels ; - fuseau horaire de l'emplacement de l'appareil en heures par rapport à UTC. Cette information est nécessaire pour calculer l'heure du lever et du coucher du soleil ; - la durée requise des heures de clarté dans la plage de 10 à 20 heures avec une résolution de 1 heure ; - l'humidité de l'air requise dans la pièce dans la plage de 40 à 70% avec une résolution de 1%; - mode d'utilisation du système de chauffage "Manuel" ou "Automatique". En mode "Automatique", le système de chauffage fonctionne selon le programme, en mode "Manuel", il n'y a pas de contrôle, le moteur thermoélectrique est hors tension et la vanne de régulation est ouverte. Les radiateurs de chauffage des pièces sont connectés en permanence au système de chauffage général de la maison. Il est conseillé d'activer ce mode en été, lorsque le chauffage n'est pas nécessaire ; - mode d'utilisation du système de ventilation "Off" ou "Automatique" ; - la période de répétition du cycle de contrôle de la température dans les 2 ... 30 minutes avec une discrétion de 1 minute. De plus, le menu offre la possibilité d'effacer de la mémoire les informations sur l'évolution quotidienne de la température extérieure et de la pression atmosphérique. Cette opération doit être effectuée lors de la première mise sous tension de l'appareil, ainsi qu'après avoir changé la pile de secours de la puce d'horloge temps réel. Sinon, les cellules RAM de ce microcircuit contiendront des valeurs aléatoires qui n'ont rien à voir avec des valeurs réelles, sur la base desquelles le programme construira un horaire quotidien. Pire encore, ces valeurs imprévisibles seront incluses dans les statistiques annuelles. Entrez dans le menu en appuyant sur le bouton gauche de l'écran (voir Fig. 13). L'écran de l'indicateur prendra la forme illustrée à la fig. 15. Le nom du paramètre et sa valeur actuelle seront affichés dans le cadre. Il y a des boutons à l'écran pour sélectionner les paramètres "PREV" et "NEXT", changer le paramètre actuel "+" et "-", ainsi que quitter le menu tout en sauvegardant les paramètres "EXIT". Vous pouvez quitter le menu à tout moment, il n'est pas nécessaire de parcourir tous les paramètres, il suffit de corriger uniquement ceux qui sont nécessaires.
Caractéristiques de la préparation de programmes pour microcontrôleurs En raison du manque de mémoire de programme du microcontrôleur DD2, il n'a pas été possible de mettre en œuvre toutes les fonctions de service de l'appareil via le menu. En d'autres termes, certains paramètres doivent être spécifiés dans le texte du programme avant de le compiler. Certes, il n'y a que trois paramètres de ce type et ils n'ont pas besoin d'être modifiés lors de l'utilisation de l'appareil. Il s'agit des coordonnées géographiques (latitude et longitude) du lieu d'utilisation de l'appareil, ainsi que du nombre d'impulsions du capteur demi-tour arbre rideau nécessaires pour déplacer son rideau de la position la plus haute à la position la plus basse. Le dernier numéro doit également être entré dans le programme du microcontrôleur DD3. Pour cette raison, les fichiers du programme de démarrage (.hex) joints par l'auteur à l'article ne peuvent être pleinement utilisés que si l'appareil est situé à une distance maximale de 70 ... 100 km de Moscou (ses coordonnées sont indiquées dans le programme), et les rideaux des fenêtres tombent pendant 25 demi-tours de l'arbre. Dans d'autres cas, les textes des programmes doivent être corrigés. Pour cela, au début du code source du programme du microcontrôleur DD2 (fichier klimat_mega.bas), retrouvez les lignes après la déclaration des variables : La = 55.5' Latitude (deg.) Lo = 37.5' Longitude (degrés) Stepmax=25 'Nombre de pas et remplacez les valeurs des variables qu'elles contiennent par celles dont vous avez besoin. Au début du texte source du programme du microcontrôleur DD3 (fichier klimat_tiny.bas), trouvez la ligne Stepmax = 25 'Nombre de pas et remplacez le nombre 25 par le nombre de pas (demi-tours) de votre rideau. Après cela, compilez les deux programmes et téléchargez les codes des fichiers hexadécimaux résultants vers les microcontrôleurs. L'ordre de programmation des microcontrôleurs La programmation du microcontrôleur DD2 (ATmega32-16PU) doit être effectuée dans l'ordre suivant : 1. Programmez la configuration du microcontrôleur conformément au tableau. 3. 2. Chargez les codes du fichier Init_Mega.hex dans le microcontrôleur et exécutez ce programme. Il préparera l'EEPROM du microcontrôleur pour le fonctionnement - il y chargera les informations de la table. 1 et dégagez la zone où sont placées les données météo de l'année (si le microcontrôleur a déjà été utilisé, il peut y avoir des informations enregistrées par des programmes précédents). 3. Après cinq à dix secondes, téléchargez le programme de travail compilé sur le microcontrôleur. La programmation du microcontrôleur DD3 n'a pas de particularités. Sa configuration doit correspondre au tableau. 4. Tableau 3
Tableau 4
Les fichiers PCB et les programmes de microcontrôleur peuvent être téléchargés à partir de ftp://ftp.radio.ru/pub/2016/09/clim.zip. littérature
Auteur : A. Savchenko
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