Moja elektryka

9.11.2022

Automatyka budynkowa - przykłady

Streszczenie

W publikacji przedstawiono dwa proste systemy sterowania urządzeniami domowymi i system monitorowania jakości powietrza. W pierwszym systemie sterowania zastosowano sterownik programowalny  LOGO, w drugim sterowanie urządzeniami odbywa się przez sieć komputerową. Drugi przedstawiony system sterowania i system monitorowania jakości powietrza stanowi tzw. internet rzeczy IoT (ang. internet of things). Publikacja nie dotyczny systemów KNX.

 

1. Sterownik programowalny LOGO - sterowanie oświetleniem zewnętrznym i nawadnianiem

Prosty układ sterowania oświetleniem i nawadnianiem ogrodu został zbudowany z zastosowaniam sterownika LOGO 8 firmy SIEMENS.
Oprogramowanie LOGO!Soft Comfort poza edycją programu umożliwia symulację działania i podgląd on-line.

Sterownik jest zasilany napięciem sieciowym 230 V i posiada 8 wejść cyfrowych i 4 wyjścia przekaźnikowe. Dodatkowo zastosowano moduł I/O wyposażony w 4 wejścia cyfrowe i 4 wyjścia przekaźnikowe.

Układ automatycznie włącza 3 lampy zewnętrzne za pomocą czujników ruchu, lub ręcznie za pomocą przycisków. Lampa w garażu jest włączana automatycznie za pomocą łącznika krańcowego zamontowanego w drzwiach, lub może być włączana ręcznie za pomocą przycisku.
Ręczne i automatyczne włączenie oświetlenia w trybie pracy automatycznej jest możliwe wyłącznie po zapadnięciu zmroku. Po wyłączeniu trybu pracy automatycznej, sygnały z czujników są ignorowane i sterowanie oświetleniem i nawadnianiem może być realizowane wyłącznie ręcznie (łącznikami przyciskowymi).
Układ automatycznie włącza oświetlenie świąteczne przyłączone do gniazd wtyczkowych w okresie ustawionym w progranie jako okres świąteczny, w godzinach ustawionych odrębnie dla poszczególnych dni tygodnia i dni świątecznych.

Program jest wyposażony w blokadę zbędnych uruchomień oświetlenia zewnętrznego spowodowanych wiatrem. Blokada ma chronić zestyki przekaźników przed szybkim zużyciem. Blokada jest aktywna w godzinach od 23:00 do 05:00.

Układ sterowania uruchamia również cyklicznie pompę wody przeznaczoną do nawadniania ogrodu. Układ jest wyposażony w czujnik opadów atmosferycznych, który blokuje uruchomienie pompy na zaprogramowany czas (3 dni).
Automatyczne podlewanie jest aktywne w czsie ustawionym jako „Okres nawadniania” (od 15 maja do 15 września).

Ręczne uruchomienie pompy realizuje się przez przytrzymanie (5 s) przycisku uruchamiającego oświetlenie. Sterownik monitoruje stan ogranicznika przepięć chroniącego wyposażenie elektryczne układu sterowania przed przepięciami.

Sterownik został przyłączony do domowej sieci eternetowej za pomocą wzmacniacza Wi-Fi D-Link N300 wyposażonego w jedno gniazdo RJ45, które zostało użyte do przyłączenia sterownika LOGO.

Sterownik LOGO od wersji 8.0 posiada Web Serwer, który umożliwia podgląd zmiennych programu oraz umożliwia podgląd wyświetlacza i obsługę przycisków.


Od wersji 8.2 sterownik LOGO umożliwia umieszczenie na wewnęcznej karcie pamięci (microSD) strony internetowej z wizualizacją działania programu.


Pomiędzy poszczególnymi stronami można przełączać się za pomocą nawigatora dostępnego z menu bocznego.

Do tworzenia stron internetowych i kopiowania na kartę pamięci sterownika służy oprogramowanie LOGO Web Editor firmy SIEMENS.

Tworzenie i edycja stron odbywa się wyłącznie graficznie i nie wymaga znajomości języka HTML.

Schemat i inne pliki opisywanego projektu można pobrać ze strony Do pobrania.

 

2. IoT - Internet rzeczy - sterowanie nawadnianiem i oświetleniem

Drugi system, do sterowania pracą urządzeń, używa sieć komputerową i oprogramowanie SUPLA. SUPLA jest prostym, darmowym i wolnym oprogramowaniem (licencja GPL). System SUPLA składa się z serwera i aplikacji, którą można zainstalować na smartfonie lub tablecie. Istnieje również możliwość zastosowania własnego serwera np. na popularnym mikrokomputerze Raspberry Pi. Serwer łączy ze sobą urządzenia sterowane i aplikację, urządzenia mogą być sterowane przez przeglądarkę internetową na dowolnym komputerze, lub aplikację na smartfonie. Dzięki temu urządzenia mogą być sterowane i/lub monitorowane z dowolnego miejsca, w którym jest dostęp do sieci internet.

 SUPLA umożliwia włączanie i wyłączanie urządzeń, tworzenie harmonogramów i prostych zależności pomiędzy urządzeniami i tworzenie linków bezpośrednich.

W opisywanym projekcie zostały zastosowane odbiorniki wi-fi firmy ZAMEL (ROW-01) do sterowania pracą pomp do nawawadniania ogrodu i kwiatów balkonowych w skrzynkach i donicach oraz oświetlenim pokoju.
Dodatkowo po zastosowaniu mikrokontrolera z wi-fi ESP8266 (Wemos D1 mini) i odpowiednich czujników (BME280 i DS18B22), jest monitorowana temperatura, wilgotność powietrza i ciśnienie atmosferyczne.

Możliwy jest również odczyt historii wyników pomiarów w postaci wykresu i pobranie historii w postacji pliku.

Za pomocą aplikacji na smartfony lub tablety można włączać i wyłączać sterowane urządzenia, monitorować stan urządzeń oraz odczytywać wartości zmierzone przez czujniki.

Przed konfiguracją urządzeń należy utworzyć konto SUPLA. Konfiguracja gotowych urządzeń takich jak ROW-01 jest bardzo prosta i polega na zaprogramowaniu danych logowania do domowej sieci wi-fi. Nowe urządzenie „rozgłasza” własną sieć wi-fi, na którą należy się zalogować i wprowadzić odpowiednie dane zgodnie z instrukcją.

W przypadku urządzeń takich jak ESP8266 należy wgrać do mikrokontrolera plik konfiguracyjny. Najłatwiejszym i najszybszym sposobem utworzenia pliku konfiguracyjnego jest skorzystanie z generatora dostępnego na stronie projektu SUPLA, pod adresem gui-generic-buidler-supla.io.
Generator umożliwia również stworzenie konfiguracji dla różnych urządzeń, w tym dla popularnych czujników.

Utworzony plik konfiguracyjny można wgrać do mikrokontrolera za pomocą oprogramowania Flash Download Tools. Programowanie odbywa się za pomocą interfejsu USB.

Po wgraniu pliku konfiguracyjnego mikrokontroler „rozgłasza” własną sieć wi-fi, do której należy się zalogować, w celu dokonania dalszej konfiguracji. Konfiguracja polega m.in. na podaniu nazwy serwera (widoczny na psaku adresu przeglądarki internetowej po zalogowaniu na konto SUPLA), loginu i hasła konta SUPLA; podaniu danych logowania do domowej sieci wi-fi; przypisaniu odpowiednich portów mikrokontrolera, do których są przyłączone czujniki i inne.

Po restarcie mikrokontroler łączy się z domową siecią wi-fi, dalsza konfiguracja jest możliwa po zalogowaniu się do mikrokontrolera. Domyślne dane logowania to login: admin i hasło: pass. Aktualny adres IP danego urządzenia potrzebny do logowania, można najłatwiej uzyskać po tapnięciu symbolu "i" (litera i wewnątrz kółka) znajdującego się obok ikony stanu urządzenia w aplikacji na smartfony.

System nawadniania jest wyposażony w zbiornik na deszczówkę z pompą i łapacz deszczu zamontowany na rynnie spustowej deszczówki.

 

Poziom wody w „łapaczu deszczówki” powinien być taki, jak oczekiwany poziom wody w zbiorniku, dzięki temu po napełnieniu zbiornika i wyrównaniu poziomów (naczynia połączone) woda samoczynnie przestanie napływać do zbiornika. Pompa zastosowana w zbiorniku jest wyposażona w łącznik pływakowy, zabezpieczający przed pracą „na sucho” po wyczerpaniu wody.
Te cechy w połączeniu z harmonogramami ustalonymi na serwerze SUPLA pozwalają na pracę automatyczną całego systemu, bez konieczności ingerencji.
W skrzynkach i donicach z kwiatami są zamontowane kroplowniki, z regulacją ilości dozowanej wody.

 

3. IoT - Internet rzeczy - kontrola jakości powietrza

Kontrola jakości powietrza używa moduł SEN0515 firmy DFRobot z czujnikiem jakości powietrza ENS160 firmy ScioSense. Układ jest zbodowany na mikrokontrolerze z wi-fi FireBeetle ESP32-E i połączony z serwisem internetowym thinger.io.

Czujnik ENS160 jest przeznaczony do kontroli jakości powietrza w pomieszczeniach, Za jego pomocą można mierzyć ekwiwalent stężenia dwutlenku węgla eCO2 (ang. Carbon dioxide equivalent concentration) i zawartość lotnych związków organicznych TVOC (ang. Concentration of total volatile organic compounds), czujnik wylicza również ocenę jakości powietrza AQI (ang. Air quality index).
Dane zmierzone i obliczone za pomocą czujnika są przesyłane na platformę thinger.io przez mikrokontroler z wi-fi.
Serwis thinger.io poza prezentacją danych w postaci wykresów, umożliwia również sterowanie urządzeniami i wiele innych dodkowych funkcji. W wersji nieodpłatnej serwis umożliwia przyłączenie dwóch urządzeń i jest ograniczony funkcjonalnie.

Odczyt wysyłanych danych i sterowanie urządzeniami jest możliwy również za pomocą dwóch aplikacji mobilnych.

Płytka mikrokontrolera FireBetle ESP32-E jest wyposażona w diodę LED RGB, co dodatkowo umożliwia sygnalizowanie barwą stanu jakości powietrza.

 

do góry

 

Bibliografia:

1. SIEMENS Logo
2. SUPLA
3. BOSCH - Humidity sensor BME280
4. ScioSense - ENS160 Digital Metal Oxide Multi-Gas Sensor
5. DFRobot - SEN0515 (Fermion: ENS160 Air Quality Sensor)
6. thinger.io - The Cloud IoT Platform

© 2013-2023 PRV.pl
Strona została stworzona kreatorem stron w serwisie PRV.pl