Третьекурсники ЭТФ разработали бюджетную систему умного дома 

Дарья Ямщикова и Илья Тимошенко хотят автоматизировать свои дома, чтобы было уютнее и комфортнее, Летом уже планируют реализовать схему — после сессии будет больше свободного времени. Также в будущем собираются добавить управление с телефона, чтобы из любой точки мира удобно было проверить, что происходит дома. Дадим им слово — пусть рассказывают сами.

Про возможность автоматизировать свой дом слышал почти каждый человек, но для многих концепция «Smart Home» или «Умный дом» считается фантастической или слишком дорогой. История её создания началась еще в 1961 году. Джоэль и Рут Спира изобрели и запатентовали устройство – диммер, которое способно плавное регулировать свет. Данное изобретение стало поводом для создания компании Lutron Electronic Company, Inc, которая стала всемирно известной. Следующими открытиями этой фирмы стали внедрение в обиход световой зоны и сцены.

Сейчас проектирование современного жилого дома или квартиры все больше и больше включает в себя различные системы безопасности и управления. Поставщики оборудования предлагают как отдельные модули, так и готовые «пакеты», которые имеют высокую стоимость.

Рисунок 2. «Умный дом»

Мы разработали свою систему умного дома. В ходе работы мы использовали пакет программ для автоматизированного проектирования электронных схем Proteus.

Система «Умного дома» состоит из следующих блоков:

  • Источник вторичного питания;
  • Генератор пилообразного сигнала;
  • Блок управления температурой;
  • Блок управления освещением.

В ходе работы мы использовали ШИМ (широтно-импульсный модулятор) —процесс управления мощности методом пульсирующего включения и выключения прибора. Широтно-импульсная модуляция позволяет регулировать яркость подсветки жидкокристаллических дисплеев сотовых телефонов, смартфонов, ноутбуков. ШИМ реализована в сварочных аппаратах, в автомобильных инверторах, в зарядных устройствах и т. д. Любое зарядное устройство сегодня использует при своей работе ШИМ.

Рисунок 3. ШИМ
Рисунок 4. Показания осциллографа для ШИМ

С помощью ШИМ и несколько компараторов мы осуществили автоматическую регулировку освещения в помещении. Она может регулировать скважность ШИМ, подаваемого на светодиодное освещение, измеряя освещение в помещении при помощи фоторезисторов — это датчики, электрическое сопротивление которых меняется в зависимости от интенсивности падающего на них света. Чем интенсивней свет, тем больше создаётся свободных носителей зарядов и тем меньше становится сопротивление элемента.

Рисунок 5. Автоматическое освещение

Также схема имеет датчик температуры, который отвечает за обогрев или охлаждение помещения. Сигнал с датчика усиливается с помощью двухпорогового компаратора, и подаётся разрешающий сигнал для работы вентилятора или нагревательного элемента. Данный сигнал подключает генератор ШИМ к устройствам поддержания оптимальной температуры и чем теплее в помещении, тем сильнее крутится мотор, установленный в вентиляторе. Аналогично охлаждение помещения: чем холоднее в комнате, тем сильнее греется нагревающий элемент. Также был добавлен блок питания, чтобы пользователь мог запустить систему от сети 220В 50Гц.

Рисунок 6. Финальная схема

После создания системы «Умного дома» была рассчитана стоимость проекта:

Наименование: Цена, р:
Источник вторичного питания 205
Генератор пилообразного сигнала 230
Блок управления температурой 510
Блок управления освещением 161
Итого: 1106

 

К основным плюсам стоит отнести:

  • Возможность автоматической настройки постоянной температуры в помещении, которая будет комфортная для вас и ваших близких;
  • Возможность автоматической настройки освещенности под необходимые критерии пользователя в помещении, используя фоторезисторы;
  • Достаточно малую стоимость системы (т.к. собирается схема самостоятельно);
  • Возможность как автоматического, так и ручного регулирования.

юургу миасс