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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA El dispositivo para mantener el microclima en el jardín de invierno es una estación meteorológica doméstica. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Reguladores de potencia, termómetros, estabilizadores de calor El dispositivo propuesto está diseñado para mantener el microclima en un jardín de invierno donde se cultivan plantas subtropicales. Con su ayuda se mantienen las condiciones necesarias para su normal desarrollo: temperatura, humedad del aire y horas de luz. Además, puede medir la temperatura exterior y la presión atmosférica, acumular y mostrar en forma de gráficos información sobre sus cambios a lo largo del año. El dispositivo proporciona control automático del sistema de calentamiento de agua de la habitación, humidificadores de aire, dispositivos de ventilación forzada, accionamientos eléctricos para dos persianas enrollables y medios de iluminación adicional para las plantas. De hecho, implementa algunas de las funciones de la llamada "casa inteligente" y puede utilizarse para controlar el microclima de cualquier estancia. Al mismo tiempo, el dispositivo actúa como estación meteorológica doméstica. Registra la temperatura exterior y la presión atmosférica (horaria), mínimos y máximos absolutos de temperatura exterior y presión atmosférica para el día actual, valores medios diarios de temperatura exterior y presión atmosférica durante el año en curso, mínimos y máximos absolutos de temperatura exterior y presión atmosférica para cada trimestre del año, indicando sus fechas. La pantalla del indicador muestra gráficos de cambios en los parámetros climáticos para el día actual o para cualquier último trimestre del año en curso. Principales características técnicas
La apariencia del panel de control del dispositivo se muestra en la Fig. 1. Tiene dos microcontroladores trabajando juntos: ATmega32-16PU (principal) y ATtiny2313A-PU (control de cortina). En la Fig. La Figura 2 muestra la parte principal de su diagrama de circuito, que implementa todas las funciones excepto el control de cortinas.
El reloj en tiempo real del chip DD1 (DS1307) proporciona al programa del microcontrolador DD2 información sobre la fecha y hora actuales. Este chip contiene 56 bytes de RAM de uso general, que el programa del microcontrolador DD2 utiliza para almacenar información sobre los cambios diarios en la temperatura del aire exterior y la presión atmosférica, así como sobre los parámetros especificados del dispositivo. Para el chip DD1, se proporciona una fuente de energía de respaldo: una celda de litio G1 CR2032, que le permite guardar el progreso del reloj y la información en la RAM en ausencia de energía principal. El elemento se instala en un soporte "vertical" CH74-2032. La información sobre el estado del medio ambiente se suministra al programa del microcontrolador DD2 desde los sensores de presión atmosférica B1 HP03M [1], temperatura y humedad en la habitación B2 SHT10 [2] y temperatura del aire exterior BK1 DS18B20. El chip DD1 y el sensor B1 están conectados al microcontrolador DD2 a través de la interfaz I2C, formado por las líneas SCL (PD4) y SDA (PD3). Al mismo tiempo, para el sensor B1, que opera con niveles lógicos de tres voltios, se proporcionan convertidores de estos niveles. En las líneas SCL y SDA son bidireccionales (5 V↔1 V) en transistores VT2 (VT9) y resistencias R17, R10 (R18, R5). Los convertidores de nivel de señal MCLK y XCLR son unidireccionales (6 V→5 V) en forma de divisores de voltaje R1R2 y RXNUMXRXNUMX, respectivamente. El microcontrolador se comunica con el sensor de temperatura y humedad B2 a través de las líneas PD1 y PD2. El sensor de temperatura del aire exterior BK1 tiene una interfaz de 1 cable, el intercambio con él se organiza a través de la línea PD0 del microcontrolador. Para generar señales sonoras cuando sea necesario, se utiliza un emisor piezocerámico HA1, cuya señal de control es generada por el microcontrolador en la línea PD7. Para visualizar la información se utilizó una pantalla LCD gráfica WG240128B-TML-TZ#000 (HG1) con una resolución de pantalla de 240x128 píxeles. Es servido por los puertos B y C del microcontrolador DD2. Una ventaja significativa de este indicador es el panel táctil resistivo incorporado, que simplifica enormemente la implementación de los controles. El panel es servido por las líneas PA0-PA3 del microcontrolador DD2. Para minimizar la penetración de ruido a través del circuito de alimentación, se suministra a los nodos analógicos del microcontrolador DD2 a través del filtro L1C3. La resistencia de recorte R24 establece el contraste de imagen requerido en la pantalla LCD y la selección de la resistencia R21 establece el brillo de su luz de fondo. Los actuadores se controlan mediante interruptores triac, que proporcionan aislamiento galvánico de sus circuitos de control de la red de suministro. Estos interruptores son idénticos, por lo que consideraremos el funcionamiento de solo uno de ellos. La señal de control de la salida PA5 del microcontrolador DD2 a través de la resistencia R3 se suministra al diodo emisor del optoacoplador triac U1 MOC3063. Este optoacoplador dispone de una unidad para determinar el momento en que la tensión aplicada al fototriac pasa por cero, por lo que la apertura del fototriac y del triac de potencia VS1 controlado por el mismo se produce precisamente en este momento. Esto garantiza un nivel mínimo de ruido de conmutación. Para mantener las condiciones de iluminación requeridas en la habitación, el programa del microcontrolador DD2 genera comandos para controlar la posición de las persianas enrollables. La parte del circuito del dispositivo responsable de controlar las cortinas se muestra en la Fig. 3. Aquí se encuentra un segundo microcontrolador (DD3). El intercambio de información entre microcontroladores se produce a través de las líneas PA6 y PA7 (DD2) y PD0, PD1 (DD3).
La unidad de control de cortinas le permite cambiar la posición de dos persianas enrollables mediante un accionamiento eléctrico, ya sea automáticamente según los comandos generados por el microcontrolador DD2 o manualmente según los comandos del operador. En este caso, en modo automático la posición de ambas cortinas cambia sincrónicamente, y en modo manual es posible el control por separado de cada una de ellas. En modo automático, el paso de movimiento de la cortina es igual a media revolución de su eje; en modo de control manual, el usuario coloca la cortina en la posición requerida usando los botones SB1-SB4. El accionamiento eléctrico de la cortina izquierda consta de un motor eléctrico M2, un sensor de posición superior para esta cortina B3 y un sensor de velocidad para su eje B4. El accionamiento de cortina derecho tiene un motor eléctrico M1 y sensores B5 y B6 respectivamente. Los sensores B3-B6 son microcircuitos de efecto Hall SS441A magnéticamente sensibles [3]. Se instalan imanes permanentes en los rodillos y paneles de cortina para actuar sobre ellos. Los LED HL1-HL4 sirven como indicadores de respuesta del sensor, lo que simplifica enormemente la instalación de la unidad. Si se desea, una vez finalizada la instalación, estos LED se pueden sustituir por puentes y se puede aumentar la resistencia de las resistencias R35-R38 para que la corriente que fluye por cada una de ellas no supere los 5...10 mA. Los motorreductores de CC Gekko MR1-2, muy utilizados en robótica, se utilizan como motores eléctricos M25 y M275. La caja de cambios incorporada con una relación de transmisión de 1:275 proporciona un par en el eje de salida de 330 Ncm, lo que permite subir y bajar persianas enrollables con un peso de cortina de hasta 10 kg. El microcontrolador DD3 controla los motores a través de un driver de dos canales DA2 L298N, proporcionándole tres señales de control: el sentido de giro, generado en la línea PB6 simultáneamente para ambas cortinas, y los permisos de operación de cada uno de los motores, generados en la línea PB1. Líneas OC1A y OCXNUMXB. Estos últimos son secuencias de impulsos de duración modulada, lo que permite cambiar la velocidad de movimiento de las cortinas. El modo de control de cortina se configura con el interruptor SA1. En modo manual (interruptor abierto), el usuario controla las cortinas mediante los botones SB1 (derecha abajo), SB2 (derecha arriba), SB3 (izquierda abajo) y SB4 (izquierda arriba). En modo automático (el interruptor SA1 está cerrado), los botones SB1-SB4 están bloqueados y los comandos para controlar la posición de las cortinas se envían a las líneas PD0 y PD1 del microcontrolador DD3 desde el microcontrolador DD2. Choke L2 está diseñado para suprimir las interferencias que ingresan al circuito de alimentación del dispositivo debido a los motores eléctricos en funcionamiento. Debe estar diseñado para una corriente de al menos 2,5 A. El dispositivo se alimenta con un voltaje de 5 V desde una fuente de alimentación conmutada PS-15-5 (5 V, 2,8 A). El consumo de corriente (con los motores de accionamiento de la cortina apagados) es de aproximadamente 90 mA. La tensión de 1 V necesaria para alimentar el sensor B3,3 se obtiene mediante el estabilizador integrado DA1 L78L33. En la figura 4 se muestra un dibujo de la placa de circuito impreso principal del dispositivo. 5. La ubicación de las piezas se muestra en la Fig. 2. Para los microcontroladores DD3 y DD2, los paneles se instalan en la placa debido a que no tiene conectores para programar microcontroladores. Se quitaron los pines 12 y 13 del panel del microcontrolador DDXNUMX.
Para instalar el sensor HP03M (B1) en la placa, se sueldan trozos de alambre unipolar estañado con un diámetro de 0,4...0,8 mm en las ranuras de las superficies laterales de su sustrato (Fig.6), sus extremos libres se insertan en los orificios de la placa de circuito impreso y se sueldan a sus almohadillas de contacto. Para el sensor SHT10 (B2), es recomendable realizar una pequeña placa de circuito impreso adaptador según el dibujo que se muestra en la Fig. 7.
El chip L298N (DA2) debe estar equipado con un pequeño disipador de calor con una superficie de enfriamiento de 20...30 cm.2. No se proporcionan disipadores de calor para triacs VS1-VS4, por lo que la potencia conmutada por ellos no debe exceder los 200 VA. Para funcionar con una carga más potente, los triacs deben tener disipadores de calor adecuados. El dispositivo se ensambla en una carcasa de panel eléctrico estándar. Fuera de la placa principal hay sensores B2-B6, así como una fuente de voltaje de suministro de 5 V. El indicador HG1, el interruptor SA1 y los botones SB1-SB4 están ubicados en el panel frontal extraíble de la carcasa y están conectados a la placa principal con conectores. Tenga en cuenta que los pines del panel táctil del indicador están diseñados como un cable FPC ultraplano diseñado para conectarse al conector FFC. Dado que el indicador está ubicado en un panel extraíble de la carcasa, la longitud de este cable (8 cm) no es suficiente para conectarlo a la placa. Se conecta a él mediante un cable de extensión: un cable plano de 10 cm de largo, cuyos cables están soldados por un lado a las clavijas del conector FFC, y por el otro lado se instala un conector BLS-4 para conectarse al placa de circuito impreso. Los sensores magnéticos B3-B6 se instalan en pares en dos placas de circuito impreso idénticas, realizadas según el dibujo que se muestra en la Fig. 8. Estos tableros están ubicados cerca de las cortinas y están conectados mediante cables a los conectores X15 y X16 del tablero principal. Los actuadores están conectados a los conectores X4, X5, X10, X11, X13, X14. La fuente de voltaje de 5V es una unidad separada ubicada en su propia placa de circuito impreso.
Características de diseño de los actuadores. La iluminación de las plantas se puede realizar con phytolights especiales o con los convencionales destinados a la iluminación de habitaciones, si la intensidad y el espectro de su radiación son adecuados para las plantas. En este último caso, es necesario considerar cuidadosamente el circuito de encendido de las lámparas para que no suceda que el mismo cable de la lámpara esté conectado por su interruptor de pared al cable de fase de la red, y a través del conector X4. - al cable neutro, lo que provocará un accidente. Para garantizar la humedad del aire requerida en la habitación, puede utilizar humidificadores domésticos (uno o más, según el área de la habitación). El humidificador debe ser lo más simple posible, sin controles de humedad incorporados. El interruptor del cuerpo del humidificador debe estar encendido constantemente, el cable de alimentación está conectado al conector X5. El dispositivo encenderá y apagará automáticamente el humidificador. Para controlar el calentamiento de agua, se instala una válvula Danfoss RAV8 con un actuador termoeléctrico Danfoss TWA-V NO 230 V normalmente abierto en el espacio de la tubería que suministra agua caliente al sistema. El voltaje de suministro del variador es de 230 V, el consumo de energía es de solo 1 w. Debido al hecho de que la válvula está normalmente abierta, si no hay voltaje de control en el variador, el sistema de calefacción se encenderá. Esto evitará que las plantas se congelen en invierno como consecuencia de un mal funcionamiento del dispositivo o de una falta de voltaje en el suministro eléctrico. El sistema de ventilación de la habitación puede contener ventiladores de suministro y de extracción o una combinación de ambos. La potencia total del ventilador no debe exceder los 200 VA. El autor utilizó cortinas hechas a base de persianas enrollables con accionamiento manual por cadena (Fig. 9). Se fabrican en diferentes tamaños y con diferentes colores de lienzo y se venden en muchas tiendas. Dado que la tarea principal de las cortinas en un jardín de verano es reducir el flujo de calor hacia la habitación protegiendo la radiación solar, es recomendable elegirlas con un tejido ligero (altamente reflectante), pero al mismo tiempo denso (con baja transmisión de luz). ) tela. En este caso, las cortinas serán las más efectivas. El ancho de la cortina se elige en función de cómo cubre completamente la abertura de la ventana, y el largo es 40...50 cm mayor que la altura de la ventana.
La cortina se compone de un eje metálico con un diámetro de 25 mm, en el que se enrolla la tela de la cortina. En los orificios del eje de ambos lados se insertan casquillos de plástico, cuyos ejes giran libremente en los orificios de los soportes, con la ayuda de los cuales se fija toda la estructura a la pared. El casquillo derecho contiene un mecanismo de accionamiento de la cortina que le permite subir y bajar la cortina mediante una cadena de bolas. Para equipar la cortina con accionamiento eléctrico, es necesario modificar este manguito. Se retira la tapa asegurada con pestillos y luego se retira la cadena de bolas de la polea. Del extremo exterior del casquillo se retira el eje metálico con los elementos del sistema de freno, con los que se fija en el orificio del soporte. El sistema de frenado evita que la lona se desenrolle por su propio peso. En una cortina con accionamiento eléctrico, la función de freno la realiza una caja de cambios de motor eléctrico que, gracias a su gran relación de transmisión, crea un par de frenado significativo al transmitir la fuerza en la dirección de la cortina al motor. Los motorreductores Gekko MR25-275 se venden en tiendas de robótica. Allí también se adquirieron casquillos adaptadores para conectar los ejes de los motorreductores con los mecanismos que accionan, así como imanes cilíndricos de 3 de diámetro y 3 mm de altura e imanes rectangulares de dimensiones desde 10x10 a 20x20 mm y 3 de espesor. ...4 mm. Los soportes para fijar los motorreductores a la pared se fabricaron a partir de esquinas metálicas de 40x60 mm, 40 mm de largo y estantes de 2,5 mm de espesor. El casquillo con la polea de la cadena de transmisión retirada de la cortina tuvo que modificarse según la Fig. 10. En su extremo exterior se perforan dos orificios con rosca M3 para tornillos con cabeza avellanada, que fijan el casquillo adaptador para el eje del motorreductor. En la ranura de la polea, en la que anteriormente se ubicaba la cadena de bolas, se perforan dos orificios diametralmente opuestos con un diámetro de 3,5 y una profundidad de 6 mm.
Los imanes con un diámetro de 3 y una longitud de 3 mm están hechos de pares de barras magnéticas de 6 mm de largo. Cada par de varillas se conecta en polos opuestos y se coloca sobre él un trozo de tubo termocontraíble con un diámetro de 3 mm y se calienta ligeramente. Lamentablemente no fue posible encontrar imanes ya preparados del tamaño necesario, por lo que tuvimos que montar cada uno de los dos más pequeños. Los imanes resultantes se pegan en los orificios de la polea al ras de su superficie exterior. Cuando el eje de la cortina gira, deben actuar sobre el sensor magnético de sus medias vueltas. Se fabrica un soporte para fijar el motorreductor a la pared a partir de una esquina de metal. En el estante angular se deben perforar orificios para el eje del motorreductor y sus tornillos de montaje. El orificio para el eje debe estar a la misma distancia de la superficie del ángulo fijado a la pared que el soporte de fábrica en el extremo opuesto del eje. En la base del ángulo se perforan dos agujeros para fijarlo a la pared. Deben ubicarse alejados del eje longitudinal del motorreductor, de lo contrario pueden surgir dificultades al instalar el soporte en la pared. La cortina debe fijarse a la pared aproximadamente a 15 cm por encima de la parte superior de la abertura de la ventana. Es recomendable hacer esto en la siguiente secuencia: - fijar el motorreductor en el soporte previsto para ello; - instale los casquillos derecho e izquierdo (modificados) en los orificios del eje de la cortina. Debe tenerse en cuenta que la tela de la cortina debe enrollarse en el eje desde el lado de la pared y la ventana; - montar la cortina sobre una superficie horizontal (por ejemplo, en el suelo) introduciendo el eje del casquillo derecho en el orificio del soporte de fábrica y el eje del motorreductor en el orificio central del manguito adaptador instalado en el casquillo izquierdo modificado y fijarlo con el tornillo presente en el manguito adaptador; - medir las distancias entre los agujeros destinados a la fijación de los soportes a la pared; - según los resultados de la medición, marque los agujeros en la pared, taladrelos e inserte tacos en los agujeros; - quitar el soporte derecho de la estructura montada y fijarlo a la pared mediante los orificios preparados; - levante con cuidado la parte restante de la cortina montada, inserte el eje del casquillo derecho en el orificio del soporte instalado en la pared; - fijar el soporte con el motorreductor a la pared mediante los orificios preparados. La vista de la cortina instalada desde el lado del accionamiento eléctrico se muestra en la Fig. 11. Ahora puedes aplicar un voltaje constante de 5 V al motorreductor en diferentes polaridades y verificar el movimiento de la cortina en ambas direcciones.
Instale la placa de circuito impreso con sensores magnéticos en la pared debajo del eje de la cortina, como se muestra en la Fig. 12. El sensor de velocidad del eje (B4 o B6) debe ubicarse debajo de la polea con imanes. La distancia mínima entre el imán y el cuerpo del sensor debe ser de 3...5 mm. Después de aplicar energía al tablero, gire el eje de la cortina. Si el paso de cada imán sobre el sensor va acompañado de un flash LED, todo va bien. De lo contrario, deberás reducir la distancia entre el imán y el sensor doblando sus cables.
A continuación, ajuste el sensor de posición de cortina arriba. Para hacer esto, mueva la tela de la cortina a una posición que se considerará superior. Normalmente corresponde a una abertura de ventana completamente abierta. En el lado de la pared de la cortina, coloque un imán rectangular frente al sensor. En la Fig. 11 se puede ver un anillo magnético (cualquier otro servirá) sosteniendo uno rectangular en el lienzo durante el proceso de ajuste. El punto de luz encima es un LED que brilla a través del lienzo. Si el LED no se enciende, doblando los cables del sensor, reduzca la distancia entre este y el imán. Luego baja la cortina hasta que el LED se apague y súbela nuevamente hasta que se encienda. Si la posición de la cortina en el momento de encender el LED no coincide con la posición superior requerida, se deberá corregir la posición del imán en la cortina. Al finalizar el ajuste, pegue el imán al lienzo en el lugar encontrado con pegamento "Moment". La última acción es contar el número de medias vueltas del eje de la cortina durante las cuales la cortina se moverá desde la posición superior (abierta) a la inferior (cerrada). Depende de la altura de la ventana, pudiendo variar sus valores en cada caso concreto. La técnica aquí es simple: contar el número de destellos del LED durante el proceso de cerrar la cortina. Recuerde este número; en el futuro deberá ingresarlo en el programa del microcontrolador. Después de esto, el motorreductor y la placa del sensor se pueden conectar a la placa principal del dispositivo. Información general sobre los algoritmos del dispositivo Para el normal desarrollo de las plantas subtropicales se requiere un período de luz diurna de aproximadamente 12 horas, sin embargo, en muchas regiones de nuestro país, durante una parte importante del año es mucho más corto. Por ejemplo, en la latitud de Moscú su duración mínima es de unas 7 horas. Para controlar la iluminación adicional de las plantas, al comienzo de cada día, el dispositivo calcula la hora de salida del Sol Tv y puesta del Sol Tz en el punto de su ubicación (la latitud y longitud de este punto se registran en el programa) y , basándose en esta información, calcula la duración actual de la luz del día Tsv. El programa también almacena el valor especificado por el usuario de las horas de luz requeridas Tsv.tr. Si Tsv < Tsv.tr, entonces se calcula la diferencia entre ellos: Δ = Tsv.tr - Tsv. Este es el período de tiempo durante el cual se deben aumentar las horas de luz actuales. Por la mañana, el dispositivo enciende la iluminación adicional Δ/2 antes del amanecer y la apaga al amanecer. Por la noche, enciende la luz de fondo al atardecer y la apaga Δ/2 después del atardecer. Se utilizó un algoritmo para calcular la salida y puesta del sol, basado en el dado en [4]. El usuario ajusta la humedad del aire requerida en la habitación mediante el menú dentro del rango de 40...70%. Si la humedad es un 5% menor que el valor requerido, el dispositivo enciende el humidificador y lo apaga cuando alcanza el valor establecido. Para el desarrollo normal de las plantas, se debe mantener una cierta temperatura en la habitación. Al mismo tiempo, es imposible mantener una temperatura constante durante todo el año; las plantas también tienen un "concepto" sobre las estaciones, y cada estación debe tener su propia temperatura promedio del aire, correspondiente al clima subtropical. Para cumplir con este requisito, la EEPROM del microcontrolador DD2 contiene la ley de los cambios de temperatura ambiente por mes a lo largo del año. Contiene los valores de temperatura confortable y mínima permitida para cada mes según tabla. 1. Tabla 1
Al controlar el funcionamiento del sistema de calefacción, ventilación y cortinas de las ventanas, el dispositivo se esfuerza por mantener una temperatura en la habitación que difiera de la temperatura confortable en no más de 1 оC. Sin embargo, en la práctica esta tolerancia sólo puede mantenerse en la estación fría, cuando la calefacción general del edificio está en funcionamiento. El resto del tiempo, cuando hay un flujo excesivo de calor en la habitación, el dispositivo intenta evitar que se supere la temperatura confortable. Si por algún motivo la temperatura ambiente desciende por debajo del nivel mínimo permitido, el dispositivo emite una serie de tres pitidos cortos aproximadamente una vez por minuto. El intercambio de información entre los dos microcontroladores se produce a lo largo de las líneas que conectan el pin 34 (PA6) de DD2 con el pin 2 (PD0) de DD3 y el pin 33 (PA7) de DD2 con el pin 3 (PD1) de DD3. El microcontrolador DD2 es el maestro y DD3 es el esclavo. En el estado inicial, los pines maestros PA7 y PA6 están configurados como entradas, y las líneas esclavas PD1 y PD0 pueden estar en uno de los estados que se muestran en la tabla. 2. Cuando el esclavo está listo para recibir, las líneas PD1 y PD0 se configuran como entradas, y las resistencias R30 y R31 admiten sus niveles lógicos. Tabla 2
Si el esclavo está en estado listo, el maestro puede generar una solicitud para leer la posición actual de las cortinas o un comando para cambiar la posición de las cortinas. En ambos casos se envía un byte. Al responder a una solicitud, este byte codifica la posición actual de la cortina: cuántas medias vueltas, contando desde la posición superior, se baja. En el byte de comando para cambiar la posición de las cortinas, el bit más significativo del byte indica la dirección del movimiento (1 - bajar, 0 - subir) y el resto, el número de medias vueltas del movimiento. Al emitir una solicitud para leer la posición de las cortinas, el maestro configura sus pines PA7 y PA6 como salidas y establece en ellos el código 20 durante 01 ms, luego de esto reconfigura los pines en modo de entrada (mientras el lógico nivela en el Las líneas están retenidas por las resistencias R30 y R31) y espera un byte de información del esclavo. El esclavo, después de esperar a que el pin PD0 vuelva al estado único, configura sus pines PD1 y PD0 como salidas y comienza la transmisión. Transmite información en un código de serie a través de la línea PD0, acompañando cada dígito con un pulso de reloj a través de la línea PD1. Una vez completada la transferencia, el esclavo configura sus pines PD1 y PD0 como entradas. Para enviar un comando para cambiar la posición de las cortinas, el maestro configura los pines PA7 y PA6 como salidas y establece en ellos el código 20 durante 00 ms, luego de lo cual comienza a transmitir el byte del comando, formando su código de serie en el pin PA6 y que lo acompaña. cada dígito con un pulso de reloj en el pin PA7. Una vez completada la transmisión, el maestro configura sus pines PA7 y PA6 como entradas. El esclavo, habiendo recibido la combinación de códigos 00, entra en modo de recepción de comandos. Una vez completada la recepción, configura sus pines PD1 y PD0 como salidas, establece en ellos el código 10 ("No está listo para recibir") y comienza a ejecutar el comando, habiendo verificado primero la validez de su contenido. Si se encuentra un valor no válido en un comando durante la validación, será reemplazado por uno que esté dentro de los límites aceptables. Después de ejecutar el comando, el esclavo vuelve al estado listo. El algoritmo de funcionamiento del microcontrolador DD2 de forma simplificada se puede representar como ciclos anidados: anual, diario, horario, control de temperatura y principal. A principios del próximo año se comprueba la exactitud de su cambio. El hecho es que el valor en el registro del año puede cambiar no solo como resultado de su cambio natural, sino también por otras razones. Por ejemplo, si el chip del reloj en tiempo real falla o no funciona correctamente. Un “Año Nuevo” inoportuno amenaza con destruir los datos meteorológicos acumulados en la EEPROM durante todo el tiempo transcurrido desde el comienzo del año en curso. Verificar la exactitud del cambio de año se considera exitoso si el nuevo año es uno más que el anterior. Para poder comprobarlo, durante el proceso de fijación de la fecha, el valor del año se carga tanto en el registro del chip del reloj de tiempo real como en la EEPROM del microcontrolador, desde donde se selecciona como referencia durante la prueba. Si la prueba tiene éxito, el programa actualiza el valor de control del año en la EEPROM y borra los datos meteorológicos del año pasado. De lo contrario, el contenido de la EEPROM permanece sin cambios y, en lugar del nombre del día de la semana, el programa muestra el mensaje "ERROR DE AÑO" en el indicador y continúa funcionando. Al comienzo de cada día, el programa calcula los valores de temperatura del aire exterior y presión atmosférica promediados durante el último día. Esta información se ingresa en las siguientes celdas del área EEPROM, que almacena datos meteorológicos del año en curso. Comprueba si es necesario actualizar los valores máximos y mínimos de temperatura exterior y presión barométrica del trimestre actual. Si es necesario, se actualizarán los valores almacenados en la EEPROM. Se ponen a cero las células RAM del reloj en tiempo real, que almacenan información sobre la variación diaria de la temperatura exterior y la presión atmosférica. La información sobre la temperatura ambiente permitida se lee en la EEPROM. Luego se calculan los momentos de salida y puesta del sol, la duración actual de las horas de luz y los momentos de encendido y apagado de los medios de iluminación suplementaria para las plantas. Cuando llega la hora siguiente, el programa introduce en las celdas RAM del reloj de tiempo real los valores de temperatura exterior y presión atmosférica medidos al final de la hora anterior. Actualiza gráficos de temperatura diaria y presión atmosférica. En el ciclo de control de temperatura, el programa controla el funcionamiento de los sistemas de calefacción y ventilación y la posición de las cortinas de las ventanas. Los datos iniciales para la regulación son la temperatura ambiente, su pendiente, el estado y la accesibilidad para el control de los sistemas de calefacción y ventilación, así como las cortinas de las ventanas. A diferencia de los ciclos comentados anteriormente, que el programa ejecuta con una frecuencia constante, el usuario puede cambiar el período de repetición del ciclo de control en el rango de 2 a 30 minutos. El hecho es que el cambio de temperatura en una habitación bajo la influencia de los medios de regulación no se produce instantáneamente, sino con cierto retraso, dependiendo de una serie de factores, por ejemplo, de la capacidad calorífica de la habitación y la eficacia de los medios de regulación. Por tanto, en cada caso concreto se debe seleccionar experimentalmente el periodo óptimo para realizar este ciclo. Y finalmente, el bucle principal, que el programa repite con un periodo de aproximadamente un segundo. En este ciclo lee y muestra información de sensores de temperatura, humedad, presión y de un reloj en tiempo real, controla el humidificador, enciende y apaga la iluminación suplementaria de la planta e interroga los controles. Cuando se cumplen las condiciones apropiadas, los bucles discutidos anteriormente se llaman desde el bucle principal. Cuando se enciende, el programa del microcontrolador DD3, en primer lugar, levanta las cortinas a la posición superior. Se cree que su posición era arbitraria y desconocida para el programa, y para su correcto control debe tener un punto de referencia, que es la posición superior de las cortinas. La misma acción se realiza al cambiar el sistema de control de cortinas del modo manual al automático, ya que en este caso el programa considera desconocida la posición actual de las cortinas. En el modo de control manual, el programa establece el código 2 (un signo de control manual) en las líneas de comunicación con el microcontrolador DD00 y luego verifica constantemente el estado de los botones SB1-SB4. Dependiendo de ello, genera señales de control para los motores de los accionamientos de cortinas eléctricas. Cuando las cortinas se mueven, el programa monitorea el estado de sus sensores de posición superior. Si se levanta la cortina, el sensor bloqueará su subida adicional. Pero al bajar la cortina, no hay control de software sobre su posición (no se puede organizar de manera confiable con el conjunto de sensores existente), por lo que el usuario realiza este control visualmente, deteniendo la cortina en el momento adecuado. En modo de control automático, el programa configura los pines PD0 y PD1 como entradas y verifica constantemente su estado. Cuando se detecta una solicitud del host, el programa identifica su tipo y transmite información sobre la posición actual de las cortinas o recibe un comando para cambiar su posición. Si una orden recibida requiere bajar la cortina, primero se verifica su admisibilidad. El objetivo de la verificación es evitar que la cortina baje por debajo del nivel permitido; como se señaló anteriormente, no hay sensores para la posición más baja de las cortinas en el dispositivo. El algoritmo de verificación es simple: el programa suma la posición actual de la cortina (el número de medias vueltas del eje desde la posición superior) con el número de medias vueltas contenidas en el comando. Si el resultado excede el valor máximo almacenado en el programa, entonces el valor aceptado es limitado. Al levantar las cortinas no es necesario realizar ninguna comprobación, ya que en cualquier caso será detenida por la señal del sensor de posición superior. El programa prevé el levantamiento obligatorio de las cortinas después del atardecer, ya que por la noche no realizan funciones de protección contra el calor. Información mostrada en el indicador Cuando está encendido, el dispositivo funciona en el modo de visualización de información básica (Fig. 13). El indicador muestra la fecha, hora y día de la semana actuales, las horas de luz del día actual, la presión atmosférica, las temperaturas interior y exterior y la humedad interior. Se muestran los modos de control de cortinas, ventilación y calefacción configurados por el usuario.
En la parte superior derecha se muestra el estado actual de los dispositivos controlados: "Vn" - ventilación, "From" - calefacción, "Sv" - medio de iluminación adicional para plantas, "Uv" - humidificador de aire. Si un dispositivo está actualmente encendido, su designación está rodeada por un marco. En la Fig. 13 es calefacción e iluminación adicional para plantas. En la parte inferior derecha de la pantalla se muestra un gráfico de la variación diaria de la temperatura exterior o de la presión atmosférica (a elección del usuario). A la derecha del gráfico, en marcos rectangulares, están los valores máximo (arriba) y mínimo (abajo) del parámetro que se muestra en el gráfico durante la última parte del día. Tres áreas de la pantalla sirven como botones de control táctil. En la Fig. 13 están rodeados por marcos rojos (no existen tales marcos en la pantalla). Al presionar el botón central puede seleccionar el parámetro que se muestra en el gráfico (presión atmosférica o temperatura exterior), y al presionar el botón derecho puede cambiar el indicador al modo de visualización de datos meteorológicos acumulados durante la última parte del año en curso. La pantalla indicadora en este modo se muestra en la Fig. 14. Dado que la resolución de la pantalla es insuficiente para mostrar información de todo el año, se muestra trimestralmente. En la parte superior de la pantalla se muestra el número del trimestre (en un marco) y los valores de máximos y mínimos absolutos de temperatura exterior y presión atmosférica para el trimestre seleccionado, indicando las fechas en las que fueron registrados.
En la parte central de la pantalla hay un gráfico de la evolución de los valores medios diarios de temperatura exterior y presión atmosférica durante el trimestre. La curva de presión se muestra con una línea gruesa y la curva de temperatura con una línea fina. De forma predeterminada, al ingresar a este modo, se muestran los datos del trimestre actual. Se mueven a otros bloques usando los botones de pantalla “PREV” y “NEXT”, y al presionar el botón de pantalla “EXIT” regresan al modo de visualización de información básica. Si no hay datos en la memoria del dispositivo para el trimestre seleccionado, se mostrará en pantalla el mensaje "SIN DATOS". Menú de servicio Usando este menú, puede configurar los parámetros utilizados al operar el dispositivo. Te permite instalar: - fecha, hora y día de la semana actuales; - zona horaria de la ubicación del dispositivo en horas relativas a UTC. Esta información es necesaria para calcular la hora de salida y puesta del sol; - la duración requerida de las horas de luz en el rango de 10...20 horas en incrementos de 1 hora; - la humedad del aire requerida en la habitación en el rango de 40...70% con una discreción del 1%; - modo de uso del sistema de calefacción “Manual” o “Automático”. En el modo "Automático", el sistema de calefacción funciona según el programa, en el modo "Manual" no se realiza el control, el actuador termoeléctrico está desenergizado y la válvula de control está abierta. Los radiadores de calefacción del local están conectados permanentemente al sistema de calefacción general de la vivienda. Es recomendable activar este modo en verano, cuando no se requiere calefacción; - modo de uso del sistema de ventilación "Off" o "Automático"; - período de repetición del ciclo de control de temperatura dentro de 2...30 minutos con una discreción de 1 minuto. Además, el menú brinda la oportunidad de borrar de la memoria información sobre el curso diario de la temperatura exterior y la presión atmosférica. Esta operación debe realizarse cuando el dispositivo se enciende por primera vez, así como después de cambiar el elemento de alimentación de respaldo del chip del reloj en tiempo real. De lo contrario, las celdas de RAM de este microcircuito contendrán valores aleatorios que no tienen nada que ver con los valores reales, a partir de los cuales el programa construirá un horario diario. Para colmo, estos valores impredecibles se incluirán en las estadísticas anuales. Ingrese al menú presionando el botón izquierdo de la pantalla (ver Fig. 13). La pantalla indicadora tomará la forma que se muestra en la Fig. 15. El nombre del parámetro y su valor actual se mostrarán en el marco. Hay botones en pantalla para seleccionar los parámetros "ANTERIOR" y "SIGUIENTE", cambiar el parámetro actual "+" y "-", así como salir del menú mientras se guardan los parámetros "SALIR". Puedes salir del menú en cualquier momento; no tienes que revisar todos los parámetros; solo necesitas ajustar solo los que necesitas.
Características de la preparación de programas para microcontroladores. Debido a la falta de memoria de programa del microcontrolador DD2, no fue posible implementar todas las funciones de servicio del dispositivo a través del menú. En otras palabras, algunos parámetros deben especificarse en el texto del programa antes de compilarlo. Es cierto que solo existen tres de estos parámetros y no es necesario cambiarlos mientras se utiliza el dispositivo. Estas son las coordenadas geográficas (latitud y longitud) del lugar donde se utiliza el dispositivo, así como el número de pulsos del sensor de media vuelta del eje de la cortina necesarios para mover su cortina de la posición más alta a la más baja. El último número también debe ingresarse en el programa del microcontrolador DD3. Por esta razón, los archivos del programa de arranque (.hex) adjuntos por el autor al artículo se pueden utilizar plenamente sólo si el dispositivo está ubicado a una distancia de no más de 70...100 km de Moscú (sus coordenadas se indican en según el programa), y las cortinas de la ventana bajan con 25 medias vueltas del eje. En otros casos, es necesario adaptar los textos del programa. Para hacer esto, al comienzo del código fuente del programa del microcontrolador DD2 (archivo klimat_mega.bas), busque las líneas después de las declaraciones de variables: La = 55.5' Latitud (grados) Lo = 37.5' Longitud (grados) Stepmax =25 'Número de pasos y reemplace los valores de las variables en ellos con los que necesite. Al comienzo del texto fuente del programa del microcontrolador DD3 (archivo klimat_tiny.bas), busque la línea Stepmax = 25 'Número de pasos y reemplaza el número 25 con el número de pasos (medias vueltas) de tu cortina. Después de eso, compila ambos programas y carga los códigos de los archivos hexadecimales resultantes en los microcontroladores. El orden de la programación de microcontroladores. La programación del microcontrolador DD2 (ATmega32-16PU) debe realizarse en la siguiente secuencia: 1. Programe la configuración del microcontrolador de acuerdo con la tabla. 3. 2. Cargue los códigos del archivo Init_Mega.hex en el microcontrolador y ejecute este programa. Preparará la EEPROM del microcontrolador para su funcionamiento; cargará en ella la información de la tabla. 1 y limpiará el área donde se almacenan los datos meteorológicos del año (si ya se ha utilizado el microcontrolador, puede haber información registrada por programas anteriores). 3. Después de cinco a diez segundos, cargue el programa de trabajo compilado en el microcontrolador. La programación del microcontrolador DD3 no tiene características especiales. Su configuración debe corresponder a la tabla. 4. Tabla 3
Tabla 4
Los archivos de PCB y los programas de microcontroladores se pueden descargar desde ftp://ftp.radio.ru/pub/2016/09/clim.zip. Literatura
Autor: A. Savchenko
Cuero artificial para emulación táctil.
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Comentarios sobre el artículo: Alejandro Alguien repitió el dispositivo?
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