25
Lea Ordanić 0036430199 Dio projekta „Pametna kuća“ Potrebna znanja elektroničkih komponenata i Arduina Korištenje PIR senzora, mikrofona, ... Upute za realizaciju sustave rasvjete SEMINARSKI RAD - SPVP 19. lipanj 2010

Lea Ordanić SEMINARSKI RAD 0036430199 - …studenti.zesoi.fer.hr/pametne-kuce/Studenti/2010/lordanic/SPVP... · Lea Ordanić SEMINARSKI RAD 0036430199 Dio projekta „Pametna kuća“

  • Upload
    vuongtu

  • View
    245

  • Download
    1

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Lea Ordanić SEMINARSKI RAD 0036430199 - …studenti.zesoi.fer.hr/pametne-kuce/Studenti/2010/lordanic/SPVP... · Lea Ordanić SEMINARSKI RAD 0036430199 Dio projekta „Pametna kuća“

Lea Ordanić

0036430199

Dio projekta „Pametna kuća“

Potrebna znanja elektroničkih

komponenata i Arduina

Korištenje PIR senzora, mikrofona, ...

Upute za realizaciju sustave rasvjete

SEMINARSKI RAD - SPVP

19. lipanj 2010

Page 2: Lea Ordanić SEMINARSKI RAD 0036430199 - …studenti.zesoi.fer.hr/pametne-kuce/Studenti/2010/lordanic/SPVP... · Lea Ordanić SEMINARSKI RAD 0036430199 Dio projekta „Pametna kuća“

Rasvjeta

2

Sažetak

Sustav „Rasvjete“ omogućuje ukućanima automatiziranost

funkcionalne i dekorativne rasvjete „Pametne kuće“. Sustav raspolaže Arduinom, rasvjetnim tijelima, senzorima pokreta te mikrofonom.

Uobičajeno posezanje za prekidačima rasvjetnih tijela te potreba stalnog paljenja i gašenja rasvjete po kući više nisu potrebni. Temeljan ideja

sustava jest automatizirati rasvjetna tijela kuće kako se ukućani više ne bi o tome trebali brinuti. Prednost jest štednja energije obzirom na

realizaciju gašenja rasvjete ukoliko ono ukućanima više nije potrebno; dok nedostatak predstavlja nespecificiranost ulaznog signala na koji mikrofon

reagira. Ukućanima će sustav „Rasvjete“ povećati nivo komfora prilikom

svakodnevnog boravka u „Pametnoj kući“.

Sadržaj

1. UVOD ............................................................................................................ 3

2. OPIS SUSTAVA ............................................................................................... 4

3. PIR SENZOR ................................................................................................... 6

3.1. Realizacija sustava s PIR senzorom ............................................................ 8

3.2. Realiziran sustav PIR senzora ...................................................................12

4. RASVJETNA TIJELA ........................................................................................13

4.1. Realiziran sustav rasvjetnih tijela ..............................................................14

5. MIKROFON ....................................................................................................15

5.1. Elektretski mikrofon ................................................................................15

5.2. Načelo rada prikazanog sklopa ..................................................................17

5.3. Realiziran sustav za korištenje mikrofona ...................................................18

6. PROGRAMSKA REALIZACIJA SUSTAVA ..............................................................19

6.1. Programski kod .......................................................................................20

7. ZAKLJUČAK ...................................................................................................23

8. LITERATURA..................................................................................................24

9. POJMOVNIK ..................................................................................................25

Ovaj seminarski rad je izraĎen u okviru predmeta „Sustavi za praćenje i voĎenje 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.

Page 3: Lea Ordanić SEMINARSKI RAD 0036430199 - …studenti.zesoi.fer.hr/pametne-kuce/Studenti/2010/lordanic/SPVP... · Lea Ordanić SEMINARSKI RAD 0036430199 Dio projekta „Pametna kuća“

Rasvjeta

3

1. Uvod

Projekt „Pametna kuća“ sastoji se od nekoliko podsustava koji ukućanima omogućuju automatiziranost uobičajenih segmenata

svakodnevnog života. To su na primjer: nabava namirnica, održavanje čistoće kuće, briga o kućnim ljubimcima, briga o otpadu, itd. Sustav

„Rasvjeta“ jedan je od podsustava koji ukućanima omogućuje automatiziranost funkcionalne i dekorativne rasvjete te rasvjete u nuždi.

Sustav „Rasvjeta“ jedan je od osnovnih sustava za normalno

funkcioniranje ukućana. Dio sustava realiziran ovim projektom čini

funkcionalnu i dekorativnu rasvjetu. Temeljna ideja jest automatiziranost rasvjetnih tijela kuće. Njegova adekvatna realizacija omogućuje

ukućanima bezbrižno bivanje u „Pametnoj kući“ bez potrebe za ručnim paljenjem ili gašenjem rasvjete. Kretanje kroz kuću noći postaje sigurnije i

jednostavnije jer se rasvjeta kroz prostorije pali i gasi ovisno o kretanju ukućana. Uobičajeno posezanje za prekidačima rasvjete više nije

potrebno; sustav će automatski osvjetljavati prostorije kojima prolazimo, a rasvjetu takoĎer možemo regulirati jednostavnim radnjama poput

pljeska rukama. Sustavom će tako biti ostavarena kvalitetnija potrošnja energije. Modularnost te mogućnost povezivanja sustava „Rasvjete“

omogućuju, na primjer, korisnicima da na jednostavan način ostvare sustav zastrašivanja provalnika kroz simulacije prisutnosti ukućana. Ostale

mogućnosti uključuju regulaciju osvjetljenja unutrašnjih prostorija, iskorištavanje vanjskog osvjetljenja, povezanost sa sustavom za buĎenje

ukućana, itd. Uslijed neriješavanja spomenutog problema korisnicima

ostaje na korištenje uobičajeni način upravljanja rasvjetom: prekidačima do kojim moramo posezati te potreba naknadnog gašenja rasvjetnih tijela

ukoliko nam više nisu potrebna. Nasuprot tome, ukućanima se sustavom „Rasvjeta“ biti omogućen viši stupanj komfora prilikom svakodnevnog

kretanja i boravljenja u „Pametnoj kući“.

Page 4: Lea Ordanić SEMINARSKI RAD 0036430199 - …studenti.zesoi.fer.hr/pametne-kuce/Studenti/2010/lordanic/SPVP... · Lea Ordanić SEMINARSKI RAD 0036430199 Dio projekta „Pametna kuća“

Rasvjeta

4

2. Opis sustava

Dio sustava „Rasvjeta“ koji je realiziran ovim projektom uključuje

automatsko upravljanje unutrašnjom rasvjetom kuće. Sustav se sastoji od četiri žaruljice koje prikazuju rasvjetna tijela dvaju odvojenih prostorija

izgraĎene makete „Pametne kuće“. U svakoj prostoriji nalaze se po dvije žaruljice od kojih je jedna zadužena za ambijentalnu (dekorativnu)

rasvjetu, a druga za funkcionalnu rasvjetu.

Slika 1 Prikaz dijela sustava

Dekorativna rasvjeta upravljana je sustavom „Komunikacijsko

sučelje ukućana i kuće“. Kolega Tomislav Radišić ostvario je detekciju glasovne naredbe ukućana koju je Emil Gregov povezao sa sustavom

„Rasvjete“, te time njihov sustav omogućuje paljenje odnosno gašenje dekorativne rasvjete u prostorijama u ovisnosti o glasovnim naredbama

ukućana.

Page 5: Lea Ordanić SEMINARSKI RAD 0036430199 - …studenti.zesoi.fer.hr/pametne-kuce/Studenti/2010/lordanic/SPVP... · Lea Ordanić SEMINARSKI RAD 0036430199 Dio projekta „Pametna kuća“

Rasvjeta

5

Slika 2 Shematski prikaz povezanosti s drugim sustavom

Funkionalna rasvjeta ostvarena je drugom žaruljicom u prostoriji

koja reagira na kretanje ukućana. Detekcija pokreta ostvarena je PIR (eng. Passive InfraRed) senzorom.

Slika 3 Prikaz povezanosti uređaja

Posljednja funkcionalnost ostvarena je mikrofonom koji reagira na pljesak ruku ukućana te omogućuje paljenje odnosno gašenje

funkcionalne rasvjete. Namjera korištenja mikrofonske regulacije jest prilikom lijeganja u krevet kada ukućanima možda preostaje samo ta

solucija za upravljanje čitavom rasvjetom, no naravno da su i ostale situacije pogodne za njeno korištenje.

Slika 4 Prikaz povezanosti sustava

Page 6: Lea Ordanić SEMINARSKI RAD 0036430199 - …studenti.zesoi.fer.hr/pametne-kuce/Studenti/2010/lordanic/SPVP... · Lea Ordanić SEMINARSKI RAD 0036430199 Dio projekta „Pametna kuća“

Rasvjeta

6

3. PIR senzor

PIR (eng. Passive InfraRed) senzor omogućuje detekciju pokreta

ljudskog tijela unutar dosega senzora. Komercijalno dostupni PIR sezori su jeftini, jednostavni te dugoviječni, a takoĎer troše malo energije za rad.

Zbog spomenutih razloga senzori ovog tipa primjenu najčeće nalaze u alarnim ureĎajima domova ili poslovnih objekata.

Slika 5 PIR senzor

Osnovna struktura PIR senzora je piroelektrični senzor koji omogućuje detekciju infracrvenog zračenja. Senzor je bolometarskog tipa,

točnije sastoji se od dva dijela. Princip rada temelji se na detekciji promjene primljenog infracrvenog zračenja na polovicama. Ukoliko jedna

od njih primi više zračenja od druge, senzor će reagirati na tu promjenu. Ovim senzorom je stoga moguće detektira samo pokrete živih bića koja

zbog topline tijela zrače. Objekte (poput automobila, bicikla, ..) nije moguće detektirati PIR senzorom.

Slika 6 Piroelektrični senzor

Page 7: Lea Ordanić SEMINARSKI RAD 0036430199 - …studenti.zesoi.fer.hr/pametne-kuce/Studenti/2010/lordanic/SPVP... · Lea Ordanić SEMINARSKI RAD 0036430199 Dio projekta „Pametna kuća“

Rasvjeta

7

Uz piroelektrični senzor sam PIR sastoji se od dodatnog električnog kruga koji obraĎuje izlazne podatke te priprema digitalni izlazni signal od

dobivenog analognog.

Najznačajnija "varijabla" PIR senzora je leća koja omogućuje promjene širine, dosega te osjetljivosti samog senzora. U komercijalnim

primjenama leća je komad plastike koja zbog oblika omogućuje širok raspon. Leće korištene u ove svrhe nazivaju se Fresnelove leće. Na

komadu plastike nalazi se nekoliko Fresnelovih leća koje omogućuju podjelu vidljivosti u mnogo manjih područja.

Slika 7 Fresnelove leće - shema te unutrašnjost

Page 8: Lea Ordanić SEMINARSKI RAD 0036430199 - …studenti.zesoi.fer.hr/pametne-kuce/Studenti/2010/lordanic/SPVP... · Lea Ordanić SEMINARSKI RAD 0036430199 Dio projekta „Pametna kuća“

Rasvjeta

8

3.1. Realizacija sustava s PIR senzorom

Sustav s PIR senzorom realiziran je korištenjem dijela gotovog alarmnog sustava oznake ZLL404. Dostupni alarmi sustav je

premoduliran tako da su izbačene nepotrebne funkcionalnosti, a implementirane potrebne. Uvidom u implementirani sustav uočeno je da

ureĎaj koristi Micro Power PIR Motion Detector IC (BISS0001). Spomenuti ureĎaj se dakle koristi kao procesirajući element analognog

izlaza senzora, te taj signal, uz odreĎene regulacije, pretvara u digitalni

signal koji koristimo za daljnji rad sustava. Tehnička specifikacija [] sklopa sadrži i shematski prikaz tipične primjene sklopa u alarnim ureĎajima.

Sheme električnog kruga moguće primjene je prikazan slikom 8.

Slika 8 Električna shema primjera PIR senzora

Nabavljni alarmni ureĎaj čini poprilično sličan električni krug prikazan gornjom slikom. Za potrebe rada napravljene su odreĎene

prepravke:

Potpuno je izbačen dio kruga koji uključuje regulator 78L05 te njegovo povezivanje s napajanjem od +12V. Razlog ove preinake stoji u

činjenici da je prvotna ideja bila sklop napajati preko Arduina koji na izlazu daje +5V (naknadno će biti objašnjeno zašto isto ipak nije

primjenjeno). Nepotrebni dio kruga odvojen je fizičkim presjekom vodova na tiskanoj pločici koji omogućuju spajanje sa spomenutim nepotrebnim

dijelom kruga te je prikazan crvenim obrubom na slici 9.

Page 9: Lea Ordanić SEMINARSKI RAD 0036430199 - …studenti.zesoi.fer.hr/pametne-kuce/Studenti/2010/lordanic/SPVP... · Lea Ordanić SEMINARSKI RAD 0036430199 Dio projekta „Pametna kuća“

Rasvjeta

9

Slika 9 Prikaz dijela kruga koji je izdvojen

Inicijalan ureĎaj sadržavao je opcije podešavanja vremenskih

konstanti odabirom odreĎene vrijednosti ponuĎenih otpornika putem preklopke (na prikazanoj shemi nije vidljivo). Za objašnjenje mogućih

vremenskih konstanti potrebno je prije objasniti koja su dva moguća načina rada sklopa BISS0001.

Ponovno okidajući način rada (re-triggerable) - prilikom

detekcije okidnog impulsa (VS) BISS0001 će držati aktivan signal duljine Tx. Ukoliko tijekom aktivnog signala sklop detektira nove okidne impulse,

na izlazu će postaviti kontinuiran aktivan signal. Možemo primjetiti na slici

x. da i tijekom aktivnog izlaza, sklop "sluša" moguće nove okidne impulse koji produljuju vrijeme aktivnog izlaza. Nakon posljednjeg okidnog

impulsa, element će držati aktivan izlaz za spomenuto Tx vrijeme, a potom držati mirno stanje za vrijeme Ti pri čemu neće reagirati na

eventualne aktivne ulaze.

Page 10: Lea Ordanić SEMINARSKI RAD 0036430199 - …studenti.zesoi.fer.hr/pametne-kuce/Studenti/2010/lordanic/SPVP... · Lea Ordanić SEMINARSKI RAD 0036430199 Dio projekta „Pametna kuća“

Rasvjeta

10

Slika 10 Grafički prikaz signala u ponovno okidajućem načinu rada

Ne-ponovno okidajući način rada (non-re-triggerable) - uslijed detekcije prvog okidnog impulsa (VS) element će držati aktivan izlaz za Tx

vrijeme. Ukoliko tijekom aktivnog izlaza dolaze novi okidni impulsi, sklop na njih neće reagirati. Kao i u prethodnom slučaju, nakon aktivnog izlaza

slijedi vrijeme mirovanja odreĎeno vremenom Ti.

Slika 11 Grafički prikaz signala u ne-ponovno okidajućem načinu rada

Page 11: Lea Ordanić SEMINARSKI RAD 0036430199 - …studenti.zesoi.fer.hr/pametne-kuce/Studenti/2010/lordanic/SPVP... · Lea Ordanić SEMINARSKI RAD 0036430199 Dio projekta „Pametna kuća“

Rasvjeta

11

PrilagoĎene su vremenske konstante koje odreĎuje vrijeme aktivnog izlaza (Tx) te vrijeme mirovanja senzora (Ti).

Tx - vremenska konstanta je odreĎena formulom:

6*10*24576 CRTx

Kondenzator C6 iznosi 10nF, a otpornik R10 je dodan te iznosi 10kΩ.

Postavljena vrijednost otpornika odreĎuje vrijeme aktivnog izlaza koje iznosi 2.4576 sekunde. Zaključno, nakon posljednje detekcije okidnog

impulsa, senzor će još 2.4576 sekudni držati aktivan izlaz.

Ti - vremenska konstanta je odreĎena formulom:

7*9*24 CRTi

Kondenzator C7 iznosi 100nF (razlika stvarnog sklopa i priložene

dokumentacije), a dodan otpornik R9 iznosi 3.9kΩ. Konačno, senzor će nakon prelaska u mirno stanje u njemu ostati 0.00936 sekundi.

Inicijalnom ureĎaju bio je podešen ne-ponovno okidajući način rada. Kako

za naš sustav to nije optimalan odabir pomoću sklopke SW1 sklop je umjesto na masu prespojen na napajanje. Pin1 sklopa BISS0001 odreĎuje

načina rada, a ovom preinakom je postavljen u 1 što omogućuje ponovno okidajući način rada.

Izlazni signal uzima se s kolektora NPN tranzistora kako je prikazano

slikom 12.

Slika 12 Primjer spajanja izlaznog signala

Page 12: Lea Ordanić SEMINARSKI RAD 0036430199 - …studenti.zesoi.fer.hr/pametne-kuce/Studenti/2010/lordanic/SPVP... · Lea Ordanić SEMINARSKI RAD 0036430199 Dio projekta „Pametna kuća“

Rasvjeta

12

Uz navedene preinake, s tiskane pločice nabavljenog ureĎaja ukonjene su sve nepotrebne komponente koje ostvaruju dodatne funkcionalnosti.

3.2. Realiziran sustav PIR senzora

Gotov sustav prikazan je sljedećom slikom. Sustav sadrži, kako je prikazano, pinove za napajanje, masu te izlazni signal. Masu i napajanje

sustav dobiva iz Arduina, a izlazni signal je spojen na jedan od digitalnih ulaza Arduina.

Slika 13 Realizacija sustava PIR senzora

Page 13: Lea Ordanić SEMINARSKI RAD 0036430199 - …studenti.zesoi.fer.hr/pametne-kuce/Studenti/2010/lordanic/SPVP... · Lea Ordanić SEMINARSKI RAD 0036430199 Dio projekta „Pametna kuća“

Rasvjeta

13

4. Rasvjetna tijela

Kao rasvjetna tijela u maketi kuće koriste se lampice oznake LAMP

114 koje po specifikacijama zathjevaju rad na 6.4V te 0.08A. Kako izlaz Arduina daje +5V korištene žaruljice će svijetliti manjim intenzitetom, a

intenzitet će ograničiti i korištena struja ukoliko više žaruljica istovremeno bude upaljeno. No, za potrebe sustava intenzitet nam nije toliko bitan.

Shematski prikaz spajanja žaruljica na Arduino prikazan je sljedećom

slikom.

Slika 14 Shema spajanja rasvjetnih tijela na Arduino

Signalni izlazi (pinovi 2,3,4 i 5) premošteni su otpornikom, a potom vezani na bazu NPN tranzistora (korišten BC875 tranzistor). Emiter

tranzistora vezan je na masu Arduina, a kolektor na jednu priključnicu žaruljice. Druga priključnica žaruljice vezana je na +5V Arduina.

Page 14: Lea Ordanić SEMINARSKI RAD 0036430199 - …studenti.zesoi.fer.hr/pametne-kuce/Studenti/2010/lordanic/SPVP... · Lea Ordanić SEMINARSKI RAD 0036430199 Dio projekta „Pametna kuća“

Rasvjeta

14

4.1. Realiziran sustav rasvjetnih tijela

Za potrebe sustava realiziran je sustav rasvjetnih tijela na pločici. Sustav se sastoji od svih potrebnim komponenti te pinova koji omogućuju

montiranje na Arduino. Sustav je prikazan sljedećem slikom.

Slika 15 Realiziran sustav rasvjetnih tijela

Na isti sustav poveezan je PIR senzor kako je opisano prethodnim poglavljem. Gotov modul time se jednostavno ugraĎuje u Arduino.

Page 15: Lea Ordanić SEMINARSKI RAD 0036430199 - …studenti.zesoi.fer.hr/pametne-kuce/Studenti/2010/lordanic/SPVP... · Lea Ordanić SEMINARSKI RAD 0036430199 Dio projekta „Pametna kuća“

Rasvjeta

15

5. Mikrofon

Za realizaciju dijela sustava kojim se mikrofonom upravlja rasvjetom

korišten je stolni kompjuterski mikrofon. IzvaĎena jedina značajna komponenta jest elektretski mikrofon.

5.1. Elektretski mikrofon

Elektretski mikrofon je podvrsta kondenzacijskog mikrofona koja za

razliku od uobičajenog kondenzacijskog ne zahtjeva inicijalni napon (fantomski) koji omogućuje njegov rad. Nadomjesni izvor polarizacijskog

napona ostvaruje dielektrični materijal - elektret koji trenutno razvija potencijal potreban za rad. Elektretski mikrofon predstavlja posebnu vrstu

FET tranzistora koja pretvara vibracije, ostvarene govorom ili kontaktom, u električni signal.

Slika 16 Shema elektretskog mikrofona

Pogledom na vanjski izgled mikrofona uočene su dvije priključnice -

masa te izlazni signal. Priključnica mase je za razliku od signalne spojena na kučište mikrofona. Postojeće tanušne žice su otklonjene te su

pridodane nove.

Page 16: Lea Ordanić SEMINARSKI RAD 0036430199 - …studenti.zesoi.fer.hr/pametne-kuce/Studenti/2010/lordanic/SPVP... · Lea Ordanić SEMINARSKI RAD 0036430199 Dio projekta „Pametna kuća“

Rasvjeta

16

Slika 17 Primjer elektretskog mikrofona

Zvuk nije jednostavna komponenta za korištenje za razliku od

ostalih ulaznih varijabli, poput svijetla ili temperature. Uz to prilikom korištenja elektretskog mikrofona potrebno je njegov izlaz pojačati

ozbirom da je vrlo malen. TakoĎer, problem stvara i pozadinski šum te je potrebno ostvariti nuliranje inicijalnih smetnji. Uz to, za naš projekt

(paljenje i gašenje rasvjete pljeskom ruku) problem je i kratkotrajnosti pobudnog signala koji u tom slučaju može biti slučajno zanemaren.

Stoga je za potrebe detekcije zvuka primjenjena shema prikazana

sljedećom slikom. Shema pojačava slabi izlazni signal elektretskog mikrofona koristeći tri tranzistora, a uz to omogućuju i produljenje

trajanja izlaznog. Shemom je vidljivo da postoje dva potenciometra: jedan

od njih koristi se za podešavanje osjetljivosti, a drugi za nuliranje okolnog inicijalnog šuma. Vrijeme zadržavanja izlaznog signala višim odreĎeno je

iznosom kondenzatora C4. Za naveden primjer C4 iznosi 470nF, te je u tom slučaju vrijeme spuštanja izlaza 0.5 sekundi. Izlazni napon iznosi

izmeĎu 0 i 3V.

Page 17: Lea Ordanić SEMINARSKI RAD 0036430199 - …studenti.zesoi.fer.hr/pametne-kuce/Studenti/2010/lordanic/SPVP... · Lea Ordanić SEMINARSKI RAD 0036430199 Dio projekta „Pametna kuća“

Rasvjeta

17

Slika 18 Shema pojačavanja mikrofonskog izlaza

5.2. Načelo rada prikazanog sklopa

Elektretski mikrofon daje izlaz od otprilike 1-3mV koji predstavlja

ulaz prikazanog sklopa. Daljnju obradu nakon premosnika C1 odraĎuje prvi tranzistor koji signal pojačava 25 puta. Izlaz nakon tog tranzistora

iznos 25-75mV, a razinu izlaza moguće je podesiti trimerom RV1. Kako bi detektirali najveću razinu signala potrebna je neka referentna vrijednost;

u ovom slučaju promatra se negativna perioda koja se kroz Q2 tranzistor

pojačava. Ozbirom da signal potom dolazi na diodu konačni signal biti će pozitivan. Posljednja obrada je kroz emitersko slijedilo koje omogućuje

brzi porast signala, ali spori pad čija je duljina pada kako je već navedeno odreĎena kondenzatorom C4.

Page 18: Lea Ordanić SEMINARSKI RAD 0036430199 - …studenti.zesoi.fer.hr/pametne-kuce/Studenti/2010/lordanic/SPVP... · Lea Ordanić SEMINARSKI RAD 0036430199 Dio projekta „Pametna kuća“

Rasvjeta

18

5.3. Realiziran sustav za korištenje mikrofona

Za potrebe sustava realizirana je malena pločica za funkcionalan rad mikrofona s izlaznim pinovima koji se spajaju na Arduino za daljnju

obradu. Sustav je prikazan slikom x.

Slika 19 Realiziran sustav za korištenje mikrofona

Page 19: Lea Ordanić SEMINARSKI RAD 0036430199 - …studenti.zesoi.fer.hr/pametne-kuce/Studenti/2010/lordanic/SPVP... · Lea Ordanić SEMINARSKI RAD 0036430199 Dio projekta „Pametna kuća“

Rasvjeta

19

6. Programska realizacija sustava

Obzirom da sustav komunicira s "Komunikacijskim sučeljem izmeĎu

čovjeka i kuće", programskom implementacijom ta je uloga uzeta u obzir. Najveće ovlasti nad sustavom ima sam čovjek. Njegove glasovne naredbe

imaju pravo prioriteta nad upravljanjem rasvjete. No kako smo na početku rasvjetu podijelili na funkcionalnu i dekorativnu, upravljanje glasovnom

naredbom smanjenjo je na upravljenje po jednom žaruljicom u prostoriji kuće.

Programski kod koji slijedi jednostavna je implementacija realiziranih sustava: PIR senzora, žaruljica i mikrofona. Sustav čita ulazne

digitalne pinove (6,7) PIR senzora te ovisno o njima regulira rasvjetu. Kako PIR senzori prilikom detekcije pokreta na izlazu daju logičku "0",

okidni impuls za regulaciju rasvjete je "LOW". U tom slučaju, Arduino na izlazne digitalne pinove (2,3,4,5) postavlja visoku razinu koja pali žaruljice

(konkretno, PIR upravlja izlazima 2 i 4).

Mikrofon je implementiran tako da su podešene vrijednosti trimer otpornika, uočene su praktične vrijednosti koje mikrofon daje na svom

izlazu te sukladno tome, odreĎena razina koja odgovara pljesku ruku (a nažalost i glasnom govorenju obzirom da mikrofon to nije u stanju

razlučiti) te uslijed njene detekcije pali ili gasi funkcionalnu rasvjetu.

"Komunikacijsko sučelje izmeĎu čovjeka i kuće" komunicira sa

sustavom "Rasvjete" putem protokola čiji opis slijedi. Za komunikaciju su zadužena tri digitalna ulaza (10,11,12). Ulaz 10 koristi se kao kontrolni bit

koji uslijed visoke razine započinje komunikaciju. Ulazi 11 i 12 kombinacijama ostvaruju sljedeće naredbe:

11 12 AKCIJA

0 0 Paljenje rasvjete kuhinje

0 1 Paljenje rasvjete sobe

1 0 Gašenje rasvjete kuhinje

1 1 Gašenje rasvjete sobe

Page 20: Lea Ordanić SEMINARSKI RAD 0036430199 - …studenti.zesoi.fer.hr/pametne-kuce/Studenti/2010/lordanic/SPVP... · Lea Ordanić SEMINARSKI RAD 0036430199 Dio projekta „Pametna kuća“

Rasvjeta

20

6.1. Programski kod

// PROJECT - pir and mic // bulbu const int bulbPin1 = 2; const int bulbPin2 = 3; const int bulbPin3 = 4; const int bulbPin4 = 5; // pir const int pirPinA = 6; int pirStateA = 0; // mic int analogValue; int pState = LOW; int nState = LOW; void setup() pinMode(bulbPin1, OUTPUT); pinMode(bulbPin2, OUTPUT); pinMode(bulbPin3, OUTPUT); pinMode(bulbPin4, OUTPUT); pinMode(pirPinA, INPUT); Serial.begin(9600); void loop() // read input analogValue = analogRead(0); pirStateA = digitalRead(pirPinA); // work if PIR is active if (pirStateA == LOW) Serial.println("on"); led(2,HIGH); led(3,HIGH); //digitalWrite(bulbPin1, HIGH); //digitalWrite(bulbPin2, HIGH); else Serial.println("off"); led(2, LOW); led(3, LOW); //digitalWrite(bulbPin1, LOW); //digitalWrite(bulbPin2, LOW);

Page 21: Lea Ordanić SEMINARSKI RAD 0036430199 - …studenti.zesoi.fer.hr/pametne-kuce/Studenti/2010/lordanic/SPVP... · Lea Ordanić SEMINARSKI RAD 0036430199 Dio projekta „Pametna kuća“

Rasvjeta

21

Primjer koda 1. Programski kod korišten za rad mikrofona i PIR senzora

// work if MIC is active if (analogValue >= 600) if (pState == LOW) led(4, HIGH); nState = HIGH; else led(4, LOW); nState = LOW; else led(4, nState); pState = nState; delay(500); void led(int pin, int state) switch(state) case 0: digitalWrite(pin, LOW); break; case 1: digitalWrite(pin, HIGH); break;

Page 22: Lea Ordanić SEMINARSKI RAD 0036430199 - …studenti.zesoi.fer.hr/pametne-kuce/Studenti/2010/lordanic/SPVP... · Lea Ordanić SEMINARSKI RAD 0036430199 Dio projekta „Pametna kuća“

Rasvjeta

22

Primjer koda 2. Programski kod korišten za komunikaciju s „Komunikacijskim

sučeljem između čovjeka i kuće“

// PROJECT - pir and voice input // PIR and BULBS const int bulbPin1 = 2; const int bulbPin3 = 4; // VOICE INPUT const int checkPin = 11; // check bit const int inputPin1 = 12; // higher bit const int inputPin2 = 13; // lower bit int stateInputPin1 = 0; int stateInputPin2 = 0; int stateCheckPin = 0; void setup() pinMode(bulbPin1, OUTPUT); pinMode(bulbPin3, OUTPUT); pinMode(checkPin, INPUT); pinMode(inputPin1, INPUT); pinMode(inputPin2, INPUT); void loop() stateCheckPin = digitalRead(checkPin); if (stateCheckPin == HIGH) stateInputPin1 = digitalRead(inputPin1); stateInputPin2 = digitalRead(inputPin2); switch (stateInputPin1) case 0: // 00 if (stateInputPin2 == LOW) digitalWrite(bulbPin1, HIGH); else // 01 digitalWrite(bulbPin3, HIGH); break; case 1: // 10 if (stateInputPin2 == LOW) digitalWrite(bulbPin1, LOW); else // 11 digitalWrite(bulbPin3, LOW); break;

Page 23: Lea Ordanić SEMINARSKI RAD 0036430199 - …studenti.zesoi.fer.hr/pametne-kuce/Studenti/2010/lordanic/SPVP... · Lea Ordanić SEMINARSKI RAD 0036430199 Dio projekta „Pametna kuća“

Rasvjeta

23

7. Zaključak

Razvijeni sustav omogućuje detekciju pokreta na maketi "Pametne

kuće" te sukladno njoj upravlja funkcionalnom rasvjetom prostorija. Obzirom na povezanost s "Komunikacijskim sučeljem izmeĎu čovjeka i

kuće" omogućuje adekvatno upravljanje rasvjetnim tijelima, u ovom slučaju žaruljicama. Mikrofonsko upravljanje sustavom funkcionira na

glasan pljesak ruku te pritom uključuje ili isključuje funkcionalnu rasvjetu.

Sustav je praktično realiziran na pločici te implementiran u kartonski model "Pamente kuće". Pomak ruke kroz prostoriju uzrokuje reagiranje

PIR senzora. Pljeskom ruku u blizini mikrofona ostvaruje se upravljanje rasvjetom.

Daljnji razvoj uključio bi unaprijeĎivanje programskog dijela

sustava, kako bi sve potencijelne upravljačke metode mogle istovremeno po prioritetima upravljati rasvjetnim tijela. Ozbirom da mikrofon ne

raspoznaje glasanj pljesak od glasnog govorenja trebalo bi implementirati

kvalitetniji sustav koji bi isto mogao raspoznati.

Page 24: Lea Ordanić SEMINARSKI RAD 0036430199 - …studenti.zesoi.fer.hr/pametne-kuce/Studenti/2010/lordanic/SPVP... · Lea Ordanić SEMINARSKI RAD 0036430199 Dio projekta „Pametna kuća“

Rasvjeta

24

8. Literatura

[1] PIR motion sensor, 2010.

URL:http://www.ladyada.net/learn/sensors/pir.html (2010-04-08)

[2] Arduino sound sensor

URL:http://lab.guilhermemartins.net/2009/05/03/sound-sensor/ (2009-05-03)

Page 25: Lea Ordanić SEMINARSKI RAD 0036430199 - …studenti.zesoi.fer.hr/pametne-kuce/Studenti/2010/lordanic/SPVP... · Lea Ordanić SEMINARSKI RAD 0036430199 Dio projekta „Pametna kuća“

Rasvjeta

25

9. Pojmovnik

Pojam Kratko objašnjenje Više informacija potražite na

PIR Passive InfraRed, senzor čiji se rad temelji na IC

zračenju

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