Розробка інтелектуальної системи управління «Розумний будинок» з автономним джерелом живленням

Гупаленко, Володимир Сергiйович

Будь ласка, використовуйте цей ідентифікатор, щоб цитувати або посилатися на цей матеріал: https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/8221

Назва:	Розробка інтелектуальної системи управління «Розумний будинок» з автономним джерелом живленням
Автори:	Палагін, Володимир Васильович Гупаленко, Володимир Сергiйович
Ключові слова:	розумний будинок;інтернет речей (IoT);автономне живлення;дистанційне керування;ESP8266
Дата публікації:	2020
Короткий огляд (реферат):	Робота присвячена розробці інтелектуальної системи керування «Розумний будинок» з акцентом на автономність живлення та віддалений доступ. У проєкті реалізовано модульну архітектуру на базі мікроконтролера ESP8266, яка інтегрує підсистеми автоматизованого освітлення, клімат-контролю, керування доступом та охоронної сигналізації. Особливістю розробки є використання технології Wi-Fi для взаємодії з користувачем через вебінтерфейс, а також впровадження системи живлення від акумуляторів та сонячних панелей, що забезпечує безперебійну роботу пристрою незалежно від електромережі.
URI (Уніфікований ідентифікатор ресурсу):	https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/8221
Розташовується у зібраннях:	172 Електронні комунікації та радіотехніка (Радіотехніка та робототехнічні системи)

Файли цього матеріалу:

Файл	Опис	Розмір	Формат
Б_172_Гупаленко_Палагін.pdf Restricted Access		4.26 MB	Adobe PDF	Переглянути/Відкрити Запит копії

Показати повний опис матеріалу Перегляд статистики

Усі матеріали в архіві електронних ресурсів захищено авторським правом, усі права збережено.

Extracted text

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
ФАКУЛЬТЕТ ЕЛЕКТРОННИХ ТЕХНОЛОГІЙ І РОБОТОТЕХНІКИ
КАФЕДРА РАДІОТЕХНІКИ ТА ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙНИХ І
РОБОТОТЕХНІЧНИХ СИСТЕМ

Пояснювальна записка
до дипломного проекту (роботи)
бакалавра
(освітньо-кваліфікаційний рівень)

на тему: "Розробка інтелектуальної системи управління «Розумний
будинок» з автономним джерелом живленням"

Виконав: студент 4 курсу, групи СКРТ-88
напряму підготовки (спеціальності)
172 – телекомунікації та радіотехніка
(шифр і назва напряму підготовки, спеціальності)

Гупаленко В.С.
(прізвище та ініціали)
Керівник Палагін В.В.
(прізвище та ініціали)
Рецензент Григор’ян М.Б.
(прізвище та ініціали)

Черкаси - 2020 року
Форма № Н-9.01

ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
Факультет електронних технологій і робототехніки
Кафедра радіотехніки,телекомунікаційних і робототехнічних систем
Освітньо-кваліфікаційний рівень бакалавр
Спеціальність 172 – телекомунікації та радіотехніка

ЗАТВЕРДЖУЮ
Завідувач кафедри В.В. Палагін
“_____” ___________________ 2020 року

ЗАВДАННЯ
НА ВИПУСКНУ РОБОТУ СТУДЕНТУ

Гупаленка Володимира Сергійовича
(прізвище, ім’я, по батькові)
1. Тема проекту (роботи) Розробка інтелектуальної системи управління «Розумний
будинок» з автономним джерелом живленням.

керівник проекту (роботи) Палагін Володимир Васильович
(прізвище, ім’я, по батькові, науковий ступінь, вчене звання)
затверджені наказом вищого навчального закладу від «24» лютого 2020 року № 76/01

2. Термін здачі студентом закінченої роботи “ 06 ” червня 2020 року

3. Вихідні дані до роботи: Напруга живлення: +5В; струм споживання:до 1А; час роботи
– 12години; вихідна потужність до 2.5 Вт; дальність дії – 300 м; робоча частота – 2,4
ГГц;

4. Зміст розрахунково-пояснювальної записки (перелік питань, що їх належить розробити)
1 Аналіз систем віддаленого управління; 2 Побудова структурної схеми системи;
3 Побудова схеми електричної принципової; 4 Охорона праці.

5. Перелік графічного матеріалу (з точним зазначенням обов’язкових креслень, плакатів)
1. Схема структурна пристрою; 2 Схема електрична принципова; 3. Плакат по охороні
праці.

.
6. Консультанти з проекту (роботи) із зазначенням розділів проекту, що їх стосуються
Підпис, дата
Прізвище, ініціали та посада
Розділ
консультанта завдання завдання
видав прийняв
Охорона праці Кожем’якін О.С.
старший викладач кафедри

безпеки життєдіяльності

7. Дата видачі завдання 11 січня 2020 року

КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН

№ Назва етапів дипломного проекту Термін
виконання етапів Примітка
з/п (роботи) проекту (роботи)
1. Аналіз технічного завдання та
пошук літератури 11.01.20 – 18.02.20
2. Аналіз методів побудови
притрою 19.02.20 – 04.03.20
3. Побудова та обґрунтування
схеми функціональної пристрою 05.03.20 – 24.03.20
4. Побудова та обґрунтування
схеми структурної пристрою 25.03.20 – 06.04.20
5. Побудова та обґрунтування
схеми електричної пристрою 07.04.20 – 30.04.20
7. Виконання розділу охорони праці 01.05.20 – 15.05.20
8. Оформлення пояснювальної записки 16.05.20 – 29.05.20
9. Оформлення плакатів 30.05.20– 05.06.20

Студент Гупаленко В.С.
( підпис ) (прізвище та ініціали)

Керівник проекту (роботи) Палагін В.В.
( підпис ) (прізвище та ініціали)

ЗМІСТ
ВСТУП……………………………………………………………………................................4
1. АНАЛІЗ ФУНКЦІОНУВАННЯ ТА ІСНУЮЧІ РІШЕННЯ ПОБУДОВИ ДЛЯ
СТВОРЕННЯ СИСТЕМИ РОЗУМНОГО БУДИНКУ………….....................................5
1.1. Аналіз систем та технологій віддаленого керування ………………………………7
1.2. Принцип роботи системи керування ………………………………………………..9
1.3. Існуючі рішення та аналоги систем керування ……………………………………..11
1.4. Висновки……………………………………………………………………………….15
2. ПОБУДОВА СТРУКТУРНОЇ СХЕМИ СИСТЕМИ КЕРУВАННЯ..…….......................17
2.1 . Побудова структурної схеми системи керування………………….........................17
2.2 . Вибір та обґрунтування мікроконтролера для системи керування.........................22
2.3 .Вибір компонентів для системи керування освітленням та
звуком…………..............................................................................................................24
2.4 . Система контролю мікроклімату……………………………………………………27
2.5 . Система керування відкриття дверей(воріт)………………………………………..29
2.6 . Система автономного живлення……………………………………………………..30
2.7 . Програмний код для мікросхеми ESP8266 на базі Arduino…………………………33
2.8 . Розрахунок акумуляторної батареї…………………………………………………..34
2.9 . Висновки………………………………………………………………........................36
3. РОЗРОБКА КОНСТРУКТИВНИХ ТА ПРОГРАМНИХ РІШЕНЬ ДЛЯ СИСТЕМИ
КЕРУВАННЯ………………………………………………….............................................37
3.1. Обґрунтування середовища розробки………………………………………………37
3.2. Принцип роботи алгоритму системи...……………………………………………...44
3.3. Побудова схеми електричної принципової…………………………………………45
3.4. Принцип роботи системи автономного живлення системи керування розумного
будинку……………………………………………………………………………….49
3.5. Висновки………………………………………………………………………………54
4. ОХОРОНА ПРАЦІ……………………………………………………………......................55
ВИСНОВОК…………………………………………………………………………………….76
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ……………………………………………………...77
ДОДАТКИ.……..………………………………………...………………………...80

СКРТ.019.8055.248 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Роз роб. Гупаленко В.С. Розробка інтелектуальної системи Літ. Арк. Аркушів
Перевір. Палагін В.В 3 85
управління «Розумний будинок» з
Реценз.
автономним джерелом живленням
Н. Контр.
Затверд. РТ
ВСТУП

Сучасний інтелектуальний розумний будинок, якщо казати новими та
допустимими словами - це місце проживання людини, де керування за
більшістю або частиною електронних систем перекладено на елементи
сучасних електронних технологій та систем. Системи освітлення, опалення,
вентиляція, кондиціонування, водо та енергопостачання, робота різних
електронних приладів, відеоспостереження, сигналізації - всіма цими
системами керує та регулює автоматика.
У даній роботі при створенні системи інтелектуального будинку
допускається наявність розумних модулів та систем.
Існує 3 варіанти для створення розумного будинку:
Перший варіант – при умові, зміни своєї конструкційних характеристик:
ця конструкція може бути при застосуванні може виглядати розумною.
Другий варіант - за умови "інтелектуалізації" (оснащенням системи
пристроями для збору інформації, її обробки та прийнять необхідних
функціональних рішень). Такий підхід дозволяє забезпечити досить складну
поведінку набагато простішими способами, ніж за умови створення
відповідної конструкції та параметрів.
Нарешті, третій варіант - поведінка системи стає "розумною" за умови
того, якщо вона взаємодіє з іншими системами. Технологія Інтернет речей у
нашому випадку якраз і надає можливість кожному елементу розумного
будинку і всьому ,,розумному будинку” вийти в простір Інтернет павутини і
обмінюватися інформацією з іншими речами та системами.
По-перше, він може надати набагато більше можливостей для створення
розумного будинку, по-друге, він більш дешевший при проектуванні.
Наведений нижче приклад розумного будинку на основі плати NodeMCU
ESP8266 дозволить нам створити елементи розумного будинку з
використанням технології сучасних інтернет речей.

Арк.
СКРТ.019.8055.248 ПЗ 4
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
РОЗДІЛ 1
АНАЛІЗ ФУНКЦІОНУВАННЯ ТА ІСНУЮЧІ РІШЕННЯ ДЛЯ
СТВОРЕННЯ СИСТЕМИ РОЗУМНОГО БУДИНКУ

Під назвою сучасного «розумного будинку» може матись на увазі
система, котра може слідкувати та контролювати безпеку і ресурсозбереження
в середині оселі, наведена нижче структурна схема показана на рисунку 1.1
перераховує базові функції системи розумного будинку.

Рисунок 1.1 – Структурна схема котра показує основні елементи та
модулі роботи розумного будинку.
Арк.
СКРТ.019.8055.248 ПЗ 5
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Комплекс сучасних датчиків і модулів котрі можуть безперервно та
ефективно відстежувати роботу усього обладнання, завдяки такій взаємодії
всьої систем, це дає можливість зменшити витрати за для контролю будинку
та підвищити безпеку, надійність та комфортне перебування, що може
зберегти сили користувачів, виконуючи за них постійну щоденну, а також
рутинну роботу.
Самими необхідними та відомими системами на даний час є система
освітлення також тепло і водопостачання. Іншою найбільш необхідною
системою є - система безпеки. І останньою важливою системою є керування
домашнім кінотеатром(але в даній роботі дана система не використовується
через неможливість застосування на даному макеті). Важливим є те що на
стадії проектування мати можливість врахувати різні системи та прокласти для
них необхідні кабелі.
Навіть у простому випадку різні системи мають вміти розрізняти різні
необхідні ситуації, які можуть виконуватися в середині дому, та відповідним
чином можуть на них реагувати: одна із систем може мати можливість
керувати поведінкою інших модулів різними виробленими алгоритмам. Крім
того, що від автоматизації різних доповнених підсистем, які можуть
забезпечувати необхідний всіх модулів ефект.
Щоб простіше зрозуміти те що, що система теплопостачання ні в якому
випадку не може працювати через системи кондиціонування. Саме опалення
може працювати не тільки у випадку погоди, також із врахування цілих рядів
різних факторів. При силі вітру, за передбаченням, часу по добі ( адже ввечері
нормальна температура має бути меншою).
Одним із важливих завдань системи «Розумного будинку» є створення
сценарію, а саме запрограмована поведінка системи «розумного будинку» для
конкретної події. Так можна врахувати можливість гнучкого керування
сценаріїв.
Арк.
СКРТ.019.8055.248 ПЗ 6
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
При застосуванні сценарію «Розумного будинку» може бути ввімкнена
команда у відповідь на задану дію – при ввімкнені кнопки на пульті, а саме
сигнал з датчика руху або ввімкнення таймера.
При завершенні роботи з проектування, конструювання та
програмування всьої системи будинку, можна отримати контроль як із
допомогою смартфону так і ноутбуку. На дисплеях даних гаджетів може бути
зручно представлено всі необхідні можливості при керуванні будинком. Сама
система може надати можливість керувати навіть через інтернет.
При цьому основною метою такою системи - це може надати нові
можливості для зменшення витрат на утримання будинку, сама безпека не є
сильно значною для системи розумного будинку, потому що система безпеки
надає складні умови котрі можуть бути вмонтовані, але має залишатися
незалежною. Збільшення обчислювальних здатностей для новітніх
можливостей гаджетів персональні концепції розумного будинку мають своє
нове продовження в ХХІст. – це система «Інтернет речей», кора при цьому
була проведена їх стандартізація були досліджені основні методи, положення
чи рекомендації при конструкції створенні готового виробу як і в основній
системі загалом, так і окремих їх компонентів. Якщо не брати до уваги
новизну, існують купа різних готових рішень від різних лідерів світового
ринку.

1.1 Аналіз систем та технологій віддаленого керування

Технологія 1 – Wire
При розвитку нових технологій у наш час існує купа різних гаджетів та
елементів для керуванні різних систем. Досить простим та відносно відомим
своєю недорогою реалізацією, являється стандарт 1-wire від компаній Maxim
/ Dallas. Основа системи 1-wire не є новою, але вона сама по собі відома вже
близько 10 років. Сама система 1-wire має широке застосовується як при
застосуванні у сфері побуту, а також і у промисловій мережі.
Арк.
СКРТ.019.8055.248 ПЗ 7
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Технологія X-10
Технологія X10 передачі даних - це новітній відкритий стандарт, котрий
застосовується для зв'язку із різними електронними пристроями в комплексі
систем сучасної побутової автоматизації. Сам X10 стандарт може мати
можливості для знаходження та встановлення методів і необхідних протоколів
за для передачі сигналів управління різноманітними електронними
пристроями, до котрих можуть буди підключені різні побутові пристрої, із
застосуванням простих елементів та безпровідних модулів.
Одним із необхідних елементів системи є необхідність блокування
сигналів за межою дії мережі, для того щоб модулі однієї мережі X10 не могли
впливали на мережу X10 по сусідньому каналу. При такому випаду для
блокування сигналів застосовуються індуктивні фільтри.

Технологія Wi-Fi
Під час нинішньої інтернет епохи, дана сучасна технологія зараз
охопила та охоплює і по нинішній час різні частини світу. Досить часто через
елементи телебачення люди дізнаються про створення нових сучасних
елементів для інформування більшості користувачів. З розвитком нових
сучасних технологій у світі досить швидко набуває широкого поширення
знаходження нових способів передачі нових стандартів за для передачі даних
по типу 5G і разом із цим починається новітній розвиток сучасних
комп'ютерних та наукових технологій.
Основа теехнології Wi-Fi – має безпровідний систему по стандарту
Ethernet, на основі якої була розроблена достатньо велика частина
корпоративних комп'ютерних мереж. Дана технологія передачі данних була
зареєстрована лише у 1999 році та стала одним із головних проривів кінця
19ст та справжнім проривом для корпоративних магнатів, офісних та торгових
менеджерів, співробітників складів, у котрих основним робочим інструментом
був ноутбук чи КПК.

Арк.
СКРТ.019.8055.248 ПЗ 8
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
1.2 Принцип роботи системи керування
Загальний сучасний термін ,,Розумний будинок” не може мати чіткого
визначення на даний час, тому під цю назву може підпадати будь-яка система
з автоматизованим керуванням, котра може спростити життя для людини чим
підвищує рівень її комфорту. Через деякі часові рамки, виникло багато
реалізацій із різним рівнем встановлення чи методом її роботи. Їх можна
поділити на три групи:
- вмонтована системи із центральним контролером
- вмонтовані системи без центральних контролерів
- чи системи з інтеграцією котрі налаштовується.
Перша група є повністю налаштованою та встановленою виробником
системою, яка може керуватися центральним обчислювальним пристроєм та
не мати можливості прямої її взаємодії з компонентами між собою. Всі
необхідні для користувача налаштування зберігаються на центральному
пристрої ( а саме сервері), периферія може лише виконувати отримані від
нього інструкції та часто не має вмонтованої пам'яті та обчислювальних
потужностей. Принцип роботи даної системи зображений на рисунку 1.2.

Рисунок 1.2 – Діаграма, котра показує принцип роботи вмонтованої
системи із центральним контролером.
Друга група є системою з напівавтономних пристроїв. Алгоритми
взаємодії можуть прописуватись з програми контролера безпосередньо у
пам'ять кожного пристрою та для їх заміни пристрій необхідно
перепрограмувати. У зв'язку з відсутністю центрального контролеру, зв'язки
між приладами встановлюються безпосередньо та є можливість створення
Арк.
СКРТ.019.8055.248 ПЗ 9
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
автономних груп, замкнутих одне на одного. Принцип їх роботи показано на
рисунку 1.3.

Рисунок 1.3 – Діаграма, що показує принцип роботи вмонтованої
системи без центрального контролера.
Третя група - це зовнішні контролери, котрі з'єднуються із звичайними
приладами залежно від показань своїх сенсорів та вбудованого алгоритму, що
можуть регулювати його роботу. Можуть мати центральний контролер, проте
часто керуватися та налаштовуються по мережі інтернет чи хмарному сервісу.
Функціонують вони в основному як незалежні модулі та для налаштування
прямого зв'язку можуть знадобитися додаткові датчики чи сенсори. Принцип
цієї роботи наведено на рисунку 1.4.

Рисунок 1.4 – Діаграма, що показує принцип роботи системи з
можливістю налаштування.

Арк.
СКРТ.019.8055.248 ПЗ 10
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
1.3 Існуючі рішення та аналоги систем керування
Комплекс обладнання та систем компанії Ajax - це одна з найкращих
вітчизняних систем розумного будинку при рейтингу вітчизняних виробників.
Вона є багатофункціональною, а саме: надійна, зручна та компактна при
розташуванні. Обладнання систем розумного будинку Ajax працює за надійно
зашифрованою та захищеною системою двостороннього радіозв'язку Jeweller
власної розробки, вона має повну автономність від електромережі завдяки
резервному джерелу живлення – модулі характеризуються стильним дизайном
всіх своїх пристроїв та зрозумілий інтерфейс. Встановлення і налаштування
такого комплексу спрощена до мінімуму та цілком доступна навіть для
технічно непідготовлених користувачів. Важливою перевагою серед
конкурентів є і досить демократична ціна на девайси компанії, якщо брати до
уваги їхню можливість широкого функціоналу.

Рисунок 1.5 – Розумний будинок компанії Ajax.

Переваги:
- можливість простого встановлення;
- бездротовий канал зв'язку між модульними елементами;
- велика зона дії сигналу;
Недоліки:
- керування тільки з можливістю роботи центрального контролера
(Hub),а саме відсутність автономності у датчиках;
- відсутність власної камери відеоспостереження
Арк.
СКРТ.019.8055.248 ПЗ 11
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Розумний будинок Apple HomeKit представляє собою інтелектуальну
систему для побудови розумного будинку. Цю систему може підтримувати
наявна кількість домашніх аксесуарів, котрими також можна легко керувати
через додаток на девайсах компанії Apple. Також є можливість, яка передбачає
умову використання Сірі з iPhone для віддаленого керування без зайвих
зусиль.

Рисунок 1.6 – Розумний будинок Apple HomeKit.
Переваги:
- наявність готових розумних пристроїв
- простота налаштування модулів
- управління може взяти на себе смартфон
Недоліки:
- обмежений вибір устаткування
- висока ціна пристроїв
- прив’язка до пристроїв від Apple

Устаткування «Розумний будинок» BroadLink - це комплект новітніх
цифрових електронних пристроїв, які сконструйовані для ефективного
керування побутовою технікою, а також елементів освітлювальної,
енергетичної, охоронної та іншими модульними системами будинку. Кожна
частина такого комплексу елементів може працювати як самостійно, так і
взаємодіяти одина з одною.
Арк.
СКРТ.019.8055.248 ПЗ 12
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Рисунок 1.7 – Розумний будинок BroadLink.

Переваги:
- присутня можливість для швидкого встановлення для підключення
і налаштування;
- має широкий асортимент датчиків (вологості, температури,
освітлення, шуму, забруднення повітря);
- є можливість для легкого додавання і підбору різних пристроїв, має
можливість для функціонування без центрального хабу (автономна
робота датчиків);
- бездротове взаємодія пристроїв між собою;
- має власну камеру відеоспостереження;
- може контролюватися по мережі Wi-Fi яка в свою чергу керується
через Інтернет з будь-якої точки планети;
Недоліки:
- мала дальність сигналу (близько 50 м);
- відсутність автоматизованого резервного живлення модулю;
- пульт може працювати тільки на прийом сигналів.

Арк.
СКРТ.019.8055.248 ПЗ 13
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Розумний будинок від Хiaomi являться системою яка будується на
модулі Multifunction Gateway, який зв’язує всі окремі модулі які підтримують
цю технологію.

Рисунок 1.8 – Розумний будинок від Хiaomi.

Переваги:
- відносно низька вартість модулів;
- масштабованість системи;
- не потребує складних налаштувань.
Недоліки:
- низький рівень безпеки системи;
- інтерфейс лише китайською мовою;
- прив’язка до пристроїв Xiomi.
Порівняння існуючих рішень наведено у таблиці 1.1.

Арк.
СКРТ.019.8055.248 ПЗ 14
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Таблиця 1.1. – Порівняння існуючих рішень
Параметр Homekit Ajax BroadLink Хiaomi
Низька за Низька за
модуль, середня модуль, середня
Вартість Висока Низька
за систему в за систему в
цілому цілому

Продовження таблиці 1.1.
Параметр Homekit Ajax BroadLink Хiaomi
Установка Проста Проста Проста Проста
Не Через веб- Через веб-
Налаштування Не потребує
потребує сервіс сервіс
Готові модулі Мало Багато Багато Багато
Через сам Через сам
Взаємодія Через пристрій або пристрій або Через сам
компонентів смартфон хмарний хмарний пристрій
додаток додаток
Майже Майже Майже
Функціонал Базовий
необмежений необмежений необмежений

1.4 Висновки
В даному розділі було досліджено та проаналізовано роботу системи
керування розумного будинку, з використанням технології Wi-Fi та її аналогів
за для створення сучасної інтелектуальної системи розумного будинку котра
має спростити та покращити перебування людей в середині будинку за
допомогою систем та функцій інтелектуального керування.
На сьогоднішній день існує безліч різноманітних систем віддаленого
управління, починаючи від управління домашніми побутовими приладами і
закінчуючи управлінням складними системами автоматичного керування.
Арк.
СКРТ.019.8055.248 ПЗ 15
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Ідея створення системи віддаленого керування та контролю пристроїв
з'явилася за для покращення та автоматизації побутових речей повсякденного
вжитку сучасної людини. Завдань з реалізації керування модулів проекту
технічно покладено на плату ESP8266 та середовище розробки програмного
коду Arduino IDE – це дозволяє забезпечити безпеку, гарну якість зв'язку,
високу дальність зв'язку, надійність і безвідмовність роботи модулів системи.
Тому, ,,Інтелектуальний розумний будинок” – це новітній комплекс
житлового будинку сучасного типу, який спроектований та створений для
покращення умов проживання людей за допомогою систем автоматизації та
високотехнологічних модулів і пристроїв.
За типом та принципом конструкції їх можуть виділяти за:
- вбудованою системою з центральним контролером;
- вбудованою системою без центрального контролера;
- системою з налаштованою інтеграцією.
За методом концепції:
- мультимедійним простором;
- модульна система розумного контролю мікрокліматичних параметрів
приміщення;
- змішана система.
Основні типи рис власної системи Інтелектуального розумного будинку:
- автоматизація;
- компоненти під вільною ліцензією;
- та можливість її кастомізації за власним розсудом.

Арк.
СКРТ.019.8055.248 ПЗ 16
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
РОЗДІЛ 2
ПОБУДОВА СТРУКТУРНОЇ СХЕМИ СИСТЕМИ КЕРУВАННЯ

2.1. Побудова структурної схеми системи керування
Основною метою для проведення даної роботи є створення автономної
системи керування із застосуваннями елементів розумного будинку, яка
дозволяє оглядати показання з датчиків, та керувати побутовими приладами
та освітленням. Основа системи має можливість керування через web-браузер
ПК чи смартфон.
Системи керування розумного будинку - це спроектована система для
ефективного контролю мікрокліматичних параметрів в середині будинку із
вбудованими функціями енергозбереження та автоматичним керуванням або
автономним живленням. Система може відноситься до класу із вбудованим
основним центральним контролером. Архітектура системи модульного типу.
Модифікація може бути за рахунок сумісних c Arduino плат та модулів, але
для підключення та монтування нових датчиків необхідно записати новий
скетч через программу Arduino IDE.
Система складається із трьох основних частин:
- модулів керування окремими функціями;
- центральний контролер ;
- локальний сервер для управління системою для відображення
інформації у візуально-зрозумілому для користувачів вигляді.
Головна різниця при огляді на інші рішення полягає у використанні
тільки доступних компонентів під вільною ліцензією як у випадку з апаратним
забезпеченням на платформі Arduino. В своїй основі кожен користувач має
можливість налаштовувати систему та її елементи під конкретні ситуації,
застосовуючи досить недорогі компоненти Arduino та малопотужний пристрій
у якості основного контролера, не написавши при цьому жодного рядка коду
просто скопіювавши його. Всі необхідні елементи для реалізації системи
управління «Розумний будинок» представлено на рисунок 2.1.
Арк.
СКРТ.019.8055.248 ПЗ 17
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Локальний сервер

Рисунок 2.1 – Базові складові для створення інтелектуальної системи
керування «Розумний будинок».

Арк.
СКРТ.019.8055.248 ПЗ 18
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Створювана система керування міститиме наступні функціональні
блоки:
- локальний веб сервер
- мікроконтролер
- сигналізація та керування освітленням
- клімат-контроль
- відкриття дверей(воріт)
- акумулятор
- сонячні батареї
- систему керування локального живлення
- Перетворювач 5В

Арк.
СКРТ.019.8055.248 ПЗ 19
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Арк.
СКРТ.019.8055.248 ПЗ 20
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Наведена вище структурна схема дає зрозуміти що робота цілі для
керування може фіксуватись датчиками та може передавати інформацію на
основний контролер та через певний час при необхідності (наприклад,
спрацювання світла у денний час). Центральний контролер може надати
початкове значення налаштованого параметра локальному контролеру.
Функція локального контролеру у своїй основі створена із блоку
порівнювання, блоку прийняття рішення та виконавчого пристрою. У основі
блоку порівнювання знаходиться різниця чинного та еталонного значень для
виконавчого керованого параметра. При встановленні величин і знаку цієї
різниці у відповідному блоці приймається рішення про необхідність
керування, яке може здійснитися пристроєм для виконання певних параметрів.
Центральний контролер може збирати данні із локальних контролерів про дію
та стан об'єктів і елементів керування, що задається локальним контролерам їх
початкові значення, та передає на 1 рівень необхідні данні, що отримує та
виконує необхідні для користувача команди. Із структурної схеми стає
зрозуміло, що (Рисунок 2.2) більшість освічених користувачів можуть самі
безпосередньо задавати параметри як локальним контролерам так і
отримувати від них необхідну для роботи інформацію.

Арк.
СКРТ.019.8055.248 ПЗ 21
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
2.2. Вибір та обґрунтування мікроконтролера для систем
керування
Сам мікроконтролер чи мікро-ЕОМ — створений у вигляді мікросхеми
спеціалізованої мікропроцесорної системи, котра містить у собі
мікропроцесор, блоки пам'яті для збереження інформації програм та даних,
порти вводу-виводу і блоки із різними новітніми спеціальними функціями
(лічильники, компаратори, АЦП та інші).
Оскільки у системі керування відбуватиметься через веб-сервер на мові
програмування HTML, тому що вона сама є загальнодоступною та простою в
освоєні. Це дає можливість для задоволення цих параметрів у якості
центрального мікроконтролера було обрано плату ESP8266 NodeMCU з
підтримкою модулю Wi-Fi мережі.

Рисунок 2.3 – Плата ESP8266 NodeMCU.

Рисунок 2.4 – Призначення портів плати ESP8266 NodeMCU.
Арк.
СКРТ.019.8055.248 ПЗ 22
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Основні характеристики:
- Wi-Fi стандарту 802.11 b/g/n
- підтримка режимів STA / AP / STA + AP
- вбудований стек протоколів TCP / IP з підтримкой до 5
користувачів
- Обсяг флеш-пам’яті: 4Мб
- Обсяг оперативної пам’яті: 80Кб
- D0 - D8, SD1 - SD3: можуть бути використані як GPIO, PWM, IIC,
і тд.
- сила струму на виході: 15 мА
- AD0: 1 вивід АЦП
- живлення: 4.5 - 9 В (10 В максимум), 5В живлення від USB
- споживання: обмін даними: 70 мА (200 мА максимум), очікування:
< 200 мкА
- вихідна напруга: 3.3В
- Рабоча частота: 2.4 ГГц
- Потужність випромінювання: +24dbm
- швидкість передачі даних: 110 - 460800 б/сек
- підтримка UART / GPIO інтерфейсів передачі даних
- перепрошивка через хмарний сервіс чи USB
- розміри плати 48х26мм
- діапазон робочих температур: -40о - +125о C
- підтримка безпеки: Wi-Fi 2.4GHz, підтримка WPA / WPA2

Арк.
СКРТ.019.8055.248 ПЗ 23
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
2.3. Вибір компонентів для системи керування освітленням та
звуком
За для ефективного керування системою освітленням та звуком все буде
покладено на плечі локального веб-серверу безпосередньо користувачем чи
автоматично по алгоритму який записаний та застосований в програмному
коді.
Для системи автоматичного керування було обрано датчики руху HC-
SR501 (Рисунок 2.5), датчик рівня освітлення на фоторезисторі (Рисунок 2.6),
світлодіоди (Рисунок 2.7) та пищалка (Рисунок 2.8), які при сумісній роботі
забезпечать економію енергії, оскільки унеможливлять включення світла та
звуку при достатньому рівні освітлення приміщення(для ефективної та
стабільної роботи системи звукового оповіщення краще відімкнути датчик
руху щоб зменшити енергозатратність).

2.3.1. Датчик руху HC-SR501
Інфрачервоний датчик руху застосовується на платформі Arduino та для
інших мікроконтролерів. Датчик даного типу дозволяє вичислити рух людини
чи тварини на відстань близько 7 метрів.

Рисунок 2.5 – Датчик руху HC-SR501.

Арк.
СКРТ.019.8055.248 ПЗ 24
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Характеристики:
- дальність роботи: 0 - 7 м
- кут огляду: 110° на відстані до 7 м
- живлення: 4.5 - 6 В
- вихідна напруга: 0 - 3.3 В
- час затримки: 0.3 - 18 секунд (регулюється)
- режими роботи: L ; H
- споживання : 65 мA
- робочий діапазон температур: -20о - +50о С
- розміри: 32х24 мм

2.3.2. Датчик рівня освітлення на фото резисторі
Датчик рівня освітлення на фото резисторі, являє досить простий
аналоговий датчик освітленості, опір котрого можна змінювати у залежності
від інтенсивності світла, що падає на нього.

Рисунок 2.6 – Датчик рівня освітлення на фото резисторі.

Характеристики:
- споживання: 50 мА.
- напруга живлення: 3.3В
- номінальна частота: 4 кГц
- інтенсивність: 80 дБ
- габарити: 25,4 × 25,4 мм
Арк.
СКРТ.019.8055.248 ПЗ 25
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
2.3.3. Світлодіод АЛ305
У схемі електричній принциповій проектованого пристрою
застосовуються світлодіоди АЛ305 (рисунок 2.6).

Рисунок 2.7 – Світлодіод АЛ305.
Характеристики:
- тип: 5 мм
- колір: RGB
- тип лінзи: прозора
- висота ніжок: 18 мм
- кут розсіювання: 60 °
2.3.4. Пьезокерамічний зумер
Даний електронний елемент застосовується у комп'ютерах, принтерах,
сигналізації, іграшках, таймерах і інших приладах електронного побутового
обладнання загального призначення.

Рисунок 2.8 – Пьезокерамічний зумер.

Арк.
СКРТ.019.8055.248 ПЗ 26
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Характеристики:
- споживання: 50 мА.
- регулювання порогу спрацювання зміним резистором
- напруга живлення: от 3.3В до 5В
- розміри: 3.2 см x 1.4 см
- компаратор LM393

2.4. Система контролю мікроклімату
Кліматконтроль буде представлений вимірюванням та контролем
температури, таким чином при пороговому значенню температури буде
вмикатися вентилятор (Рисунок 2.9).
В якості датчика температури обрано DS18B20 (Рисунок 2.8).

2.4.1. Датчик температури DS18B20
Діапазон вимірюваних температур даного датчика знаходиться у межах
від -55 ° C до + 125 ° C. При зчитуванні із приладу надходить цифровий код
який є прямим безпосереднім кодом виміряного значення температури і не
потребує додаткових налаштувань.

Рисунок 2.9 – Датчик температури DS18B20.

Арк.
СКРТ.019.8055.248 ПЗ 27
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Характеристики:
- напруга живлення: 3.3 – 5В
- діапазон температур: -55о… +125о С
- точність (в діапазоні -10о… +85о С): ±5%
- час перетворення: 750 нс
- споживання: 40mA

2.4.2. Кулер
Кулер - це елемент системи охолодження, який необхідний для
відведення тепла від пристрою, який потребує зниження температури, за
рахунок обертових лопастей. Даний вентилятор може поєднувати у собі
надійність, тишу і чудове співвідношення як ціни так і якості.

Рисунок 2.10 – Кулер.

Характеристики:
- розміри: 30х30х7 мм
- напруга живлення: 5 В
- споживання: 0.2 А
- швидкість обертання: 9000 ±10% об/хв
- повітряний потік: 0.05 м.куб/хв.
- рівень шуму: 26 ±10% dBA

Арк.
СКРТ.019.8055.248 ПЗ 28
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
2.5. Система керування відкриття дверей(воріт)
Керування дверей(воріт) буде здійснюватися користувачем через веб-
сервер. Для демонстрації роботи даної системи було обрано сервопривід SG90.

2.5.1. Сервопривід SG90
Сервопривід SG90 – це головна модель із відомих моделей та дешевих
сервоприводів для середовища Arduino. Даний тип сервоприводів ставлять як
у різні моделі роботів та інші проекти середовищ Arduino.

Рисунок 2.11 – Сервопривід SG90.

Характеристики:
- швидкість без навантаження: 0.12 сек/60о. при живлені 4.8В
- обертальний момент: 2 кг/см
- діапазон робочих температур: -30о …+60о C
- ширина мертвої зони: 4 мкс
- напруга живлення: 3.5-5 В
- споживання при повороті: 50-80 мА
- споживання при утримані: 5-10 мА
- кут повороту 180о
- розміри: 3.3 см x 3 см x 1.3 см

Арк.
СКРТ.019.8055.248 ПЗ 29
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
2.6. Система автономного живлення
Для стабільного функціонування модулів автономного живлення
приладу було вибрано: сонячні батареї (Рисунок 2.12) та акумулятор (Рисунок
2.13) для накопичення енергії (у разі виникнення непередбачуваних обставин
котрі завадять стабільній зарядці акумулятора на платі контролера існує micro-
usb порт за для більш стабільного живлення від мережі), а також модуль
зарядки TP4056 (Рисунок 2.14) який дозволяє ефективний та стабільний
метод розподілу енергії для наведеного приладу та його датчиків, а також DC-
DC перетворювача з 3.3В у 5В (Рисунок 2.15) за для стабільного забезпечення
всіх елементів необхідним живленням.

2.6.1. Сонячні батареї
П'ятивольтова монокристалічна сонячна батарея, може при
максимальному освітленні видавати до близько 500 мА. Це достатньо для:
використання зарядки мобільних телефонів, електронних книг, роботів та
інших проектів середовища розробки системи Arduino IDE.

Рисунок 2.12 – Сонячні батареї

- робоча напруга: 5В
- робоча напруга:
- максимально робочий струм: 100 мА
- розміри: 84.5х62 мм

Арк.
СКРТ.019.8055.248 ПЗ 30
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
2.6.2. Акумулятор Panasonic NCR18650B
Panasonic NCR18650B 3400 mAh - це промисловий літій-іонний
акумулятор форм-фактору 18650 без застосування плати захисту. Наведений
акумулятор має в цілому максимальну реальної ємністю для акумуляторів
формату 18650 у порівнянні з іншими аналогами.

Рисунок 2.13 – Акумулятор Panasonic 18650

- Ємність - 2900mah (min. 2750mah);
- Без захисту;
- Макс. струм розряду: 10A;
- Напруга номінальна: 3,7 В;
- Напруга повного заряду: 4,2 В;
- Напруга повного розряду: 2,5 В;
2.6.3. Модуль зарядки TP4056
Плата містить контролер заряду для літій-іонних акумуляторів TP4056.
Мікросхема має індикацію процесу заряду та може сама відключати
акумулятор при досягненні напруги 4.2В. У момент заряду світиться червоний
світлодіод, коли батарея буде повністю заряджена засвітиться синій
світлодіод, червоний при цьому згасає.
Процес зарядки акумулятору ідентичний зарядці мобільного телефону.
Арк.
СКРТ.019.8055.248 ПЗ 31
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Даний модуль може підходити як для зарядки літій-іонних так і літій-
полімерних акумуляторів на 3.7В. Наприклад акумулятори від мобільного
телефону або батареї типорозміру 18650 які можуть застосовуватись у
батареях для ноутбуків.
Подати напругу на пристрій можливо двома способами: через роз'єм,
міні USB, чи шляхом пайки проводів, минаючи роз'єм міні USB.

Рисунок 2.14 – Модуль зарядки TP4056

- використовуваний контролер: TP4056 і DW01 для захисту
акумулятора від перерозряду і перезарядження;
- режим зарядки: лінійна 1%;
- струм зарядки: до 1А (налаштовується);
- вхідна напруга: 4.5 - 5.5В;
- індикатори: червоний - зарядка, версіях синій - заряд закінчено;
- вхідний роз'єм: mini USB, MicroUSB або контакти для підпайки
проводів;
- діапазон температур: -10 до +85 ° С;
- захист від переполюсовки: немає;
- захист від перезаряду: 4.30 ± 0.050 В;
- захист від переразряду: 2.40 ± 0.100 В;
- розміри плати: 25 × 17 × 4 mm.

Арк.
СКРТ.019.8055.248 ПЗ 32
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
2.6.4. DC-DC перетворювач
DC-DC перетворювач 5В USB є досить компактним перетворювачем
постійного струму від 0.9В до 5В та 600мA. Він оснащений роз'ємом USB.
На базі DC-DC перетворювача 5В USB можна побудувати портативну
зарядку для гаджетів чи як у нашому випадку частину автономної системи
живлення на системі Arduino.

Рисунок 2.15 – Перетворювач 5В.
- Вхідна напруга: 0.9 ... 5 В
- Вихідна напруга: 5 В
- Вихідний струм макс (при живленні 3.3 В): 600 мА
- Вихідний струм макс (при живленні 1.6 В): 200 мА
- ККД: до 96%
- вбудований індикатор
- Розміри: 3.3 x 2 x 1.5 см
- Вага: 6 г

2.7. Програмний код для мікросхеми ESP8266 на Arduino.
Для початку роботи з мікроконтролером користувачі мають його
підключити через USB-шнур до комп’ютера, та скористатись можливостями
програми Arduino.
Арк.
СКРТ.019.8055.248 ПЗ 33
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Після під’єднання розглядаємо по деталям код для застосованої плати.
Застосування коду складається з трьох частин:
1. Під’єднання до роутеру, маршрутизатора, точки доступу;
2. Налагодження ПІНів за для керування датчиків;
3. Дизайн веб-сервера.

2.8. Розрахунок акумуляторної батареї
Для стабільної роботи та використання всіх модулів разом із датчиками
достатньо лише забезпечити напругу живлення близько Eg =5В. Оскільки
ESP8266 NodeMCU має максимальну вихідну напругу 3.3В, що є недостатнім
для правильної роботи системи та застосованих у ній датчиків та елементів,
тому є більш доцільним використання джерела живлення з наругою 5В, а на
мікроконтролер подати живлення через Vin порт який має власний
стабілізатор напруги і дозволяє подавати напругу живлення 5-9В.
Тому буде проведений розрахунок споживаної потужності для всіх
модулів разом із датчиками.
1. Датчик руху:
Pрух Ug  I  5 65 103  325мВт (2.1)
2. Датчик рівня освітленості:
Pосв Ug  I  5 50 103  250мВт (2.2)
3. Світлодіоди:
Pсв Ug  I  320 103  60мВт (2.3)
Оскільки загальна кількість світлодіодів рівна 6 то їх потужність
відповідно:
3
Pзаг.св  Pсв 6  6 60 10  360мВт (2.4)
4. Датчик температури:
Pтемп Ug  I  5 40 103  200мВт (2.5)

Арк.
СКРТ.019.8055.248 ПЗ 34
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
5. Вентилятор:
Pв Ug  I  5 200 103 1000мВт (2.6)
6. Сервопривід:
3
Pсерв Ug  I  380 10  240мВт (2.7)
7. Мікроконтролер ESP8266 NodeMCU:
3
P U  I  5 200 10 1000мВт (2.8)
мк g
8. Розрахунок споживаної потужності системи загалом:
Pзаг  Pрух  Pосв  Pзаг.св  Pтемп  Pв  Pсерв  Pмк  325 250
(2.9)
360 2001000 2401000  3375мВт  3,375Вт
Для забезпечення потрібної для коректної роботи автоматичної системи
напруги живлення та споживаної потужності було обрано акумулятор
Panasonic 18650:

Рисунок 2.16 – Акумулятор Panasonic 18650.
Характеристики:
- напруга живлення: 5В
- сила струму: 0.5А
9. Розрахуємо потужність блока живлення:
Pg Ug  I  5 0.5  2.5Вт (2.10)
Після проведення всіх розрахунків даний акумулятор повністю
задовольняє споживні потреби системи.

Арк.
СКРТ.019.8055.248 ПЗ 35
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
2.9. Висновки
Тож дана система управління матиме такі основні блоки:
- мікроконтролер
- веб-сервер
- управління освітленням та охорони
- клімат контроль
- відкриття дверей(воріт)
- система автоматичного живлення
Реалізація даних систем представлена такими модулями та датчиками:
1. Керування освітлення та охорони:
- датчик рівня освітленості на фото резисторі
- інфрачервоний датчик руху HC-SR501
- динамік
- світлодіоди
2. Клімат контроль:
- датчик температури DS18B20
- вентилятор
3. Відкриття дверей(воріт):
- Сервопривід SG90
4. Автономне зовнішнє живлення

Створена система не потребує досить складних налаштувань, через те
що всі датчики є цифровими, що має спростити можливості за для написання
та застосування користувачем коду для необхідної програми чи
мікроконтролера.
Керування більшості функцій «Розумного будинку» здійснюється за
допомогою веб-сервера, котрий розміщений у пам’яті центрально
мікроконтролера ESP8266 NodeMCU який в свою чергу реалізований на мові
програмування HTML, яка є сучасною та загальнодоступною.

Арк.
СКРТ.019.8055.248 ПЗ 36
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
РОЗДІЛ 3
РОЗРОБКА КОНСТРУКТИВНИХ ТА ПРОГРАМНИХ РІШЕНЬ
ДЛЯ СИСТЕМИ КЕРУВАННЯ

3.1. Обґрунтування середовища розробки
При виконанні даної роботи у якості керуючого мікроконтролера була
використана плата ESP8266 NodeMCU, котра гарно сумісна з платформою
Arduino, як і всі датчики та модулі. Тому для створення було вибране
середовище для програмування Arduino IDE.
У якості програмного середовища розробки для наведеної роботи
застосовується однойменна відома програма Arduino IDE.
Вона може відповідати всім наведеним вимогам:
- Підтримка кросплатформи
- Безкоштовна та має відсутність транзакцій
- Відкритий програмний код
- Простота при установці та налаштуванні
- Безлічі різноманітних бібліотек які розширюють більшість функцій

Арк.
СКРТ.019.8055.248 ПЗ 37
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Рисунок 3.1 – Головне вікно Arduino IDE.

- C / С ++ - це мова програмування, яка може забезпечити модульність,
роздільну компіляцію, обробку елементів, абстракцію даних і т.д.
Вона є одною із найпоширеніших та відомих мов програмування та
може широко застосовуватись не тільки у розробці програмного
забезпечення, а також і в драйверах для різноманітних пристроїв.
Вона може ефективно підходити для програмного середовища
Arduino, так як спочатку мова програмування для пристроїв на
Arduino заснованих на мові C та C ++. На даний момент це
найзручніший спосіб для програмування мікроконтролерів.
- PERL - це висока мова програмування для досить високого
призначення. Особливістю для даної мови може вважатись її багаті
можливості роботи із цифровим текстом, а також і робота із різними
Арк.
СКРТ.019.8055.248 ПЗ 38
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
електронними виразами. Практична та легка у використанні. Вимагає
додаткової конфігурації середовища розробки.
- Python – це досить стара та важка мова програмування, котра
необхідна для підвищення якості навичок розробників, шляхом
зменшення синтаксису. Python зараз портований практично на всі
платформи. Також як і Perl вона вимагає додаткових налаштувань.
Кінцеві функції більш обмежені.
В якості мови програмування для контролера на Arduino, буде
використовуватися мова C та C ++, так як він необмежений у функціоналі, та
має не урізані бібліотеки і не вимагає додаткових налаштувань середовища
розробки Arduino.
Досить легка основа програми Arduino IDE є великим плюсом, тому що
це дає можливість забезпечити у цілому швидке освоєння програми та перехід
до створення додатків на платформі Arduino. Але незважаючи на свою у
цілому звичайну та інтуїтивно зрозумілу можливість для керування, досить
звернути увагу на найбільш важливі елементи програми.
Після ввімкнення програми можна знайти її чотири головні
функціональні елементи, а саме:
- меню програми;
- панель швидкого доступу до найбільш важливих функцій;
- редактор (для застосування коду програми);
- панель повідомлень і статусу програми.
Меню програми дає можливість здійснювати керування проектом,
наприклад, створення нового проекту, збереження поточного коду чи
роздрукувати на принтері вихідний код.
Головною особливістю для самої програми є вмонтований набір
елементів програм. Це у своїй основі є досить зручно, так як елемент програми
можна відразу перевірити завантаживши їх у мікроконтролер. При
необхідності можна зберегти приклад та змінити його.
Арк.
СКРТ.019.8055.248 ПЗ 39
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Меню "Файл" і "Правка" містять прості основні параметри.

Рисунок 3.2 – Меню "Файл".

Рисунок 3.3 – Меню "Правка".

Арк.
СКРТ.019.8055.248 ПЗ 40
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Меню "Скетч" містить параметри для компіляції проекту та імпорту
необхідних для проекту бібліотек.

Рисунок 3.4 – Меню "Скетч".

Самим важливим та корисним елементом IDE є меню "Інструменти",
воно включає у себе функції для автоматичного форматування та
редактування коду, архівування проекту чи включення монітору послідовного
порту (USB в Arduino розглядається як звичайний послідовний порт).

Арк.
СКРТ.019.8055.248 ПЗ 41
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Рисунок 3.5 – Меню "Інструменти".

Найбільш важливим елементом являється меню ,,Інструменти” дає
можливість для вибору відповідної підключеної плати, а саме потрібної
системи на Arduino, яка підключена до комп'ютеру. Якщо потрібний тип
плати відсутній у списку, то можна додати її, замінивши один із файлів
програми.
У меню "Інструменти" можна встановити необхідний порт, до якого
підключена плата на платформі Arduino. Пакет програми Arduino IDE сам
визначає порт, але у деяких випадках користувачам необхідно вручну
встановити номер порту у налаштуваннях.
Із допомогою платформи Arduino IDE можна завантажити чи
запрограмувати Bootloader для нового, одного з нових мікроконтролерів
Atmega, що дозволяє скопіювати чіпи або просто замінити несправний
мікроконтролер в Arduino.
Для ефективної роботи у середовищі Arduino IDE може застосовуватись
панель швидкого доступу, яка може містити у собі найбільш важливі
елементи. Це рішення, яке може полегшити роботу із пакетом IDE, та надає
Арк.
СКРТ.019.8055.248 ПЗ 42
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

доступ до всіх необхідних параметрів при написанні та тестуванні
програмного коду.

Рисунок 3.6 – Панель швидкого доступу
1. Компілювання програми;
2. Завантажити програму у мікроконтролер;
3. Почати роботу над новим проектом;
4. Відкрити існуючий проект;
5. Збереження проекту на комп’ютері;
6. Монітор послідовного порту;
7. Меню для керування вибраними вкладками.
Усі елементи налаштувань програми, розташовуються на панелі
швидкого доступу та посортовані у меню програми. Додатковим корисним
елементом, що знаходяться під кнопкою включення монітора послідовного
порту - це меню керування вкладками (Рисунок 3.6). Вкладки у Arduino IDE
спрощують написання складних проектів та дає можливість для написання
декількох проектів одночасно.
Арк.
СКРТ.019.8055.248 ПЗ 43
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Рисунок 3.7 – Меню керування вкладками
Основна частина вікна програми необхідна за для написання основного
коду програми. Редактор в Arduino IDE в цілому не передовий у порівнянні з
конкурентами, але має важливі елементи, що дає можливість для полегшення
написання простих програм. До таких можливостей можна відвести
підсвічування синтаксису і функціональних блоків. Цього достатньо для
створення досить простих проектів. Кінцевим елементом для програми є вікно
для повідомлення та статусу. Видима для користувачів там інформація
дозволяє знайти помилки у написаному там програмному коді та дозволяє
отримати підтвердження про завершення компіляції та завантаження
програми у центральний мікроконтролер.
Але через те, що існує купа відгуків на різних форумах, стосовно думок
користувачів відзначається, що старі версії Arduino IDE можуть працювати
нестабільно, через що краще не сподіватися, що користувачам цієї програми
що на ній можна створити досить серйозний та об’ємний проект.

3.2. Принцип роботи алгоритму системи
Дана програма застосовується для системи керування ,,Автономного
розумного будинку”. На початку програми відбувається ініціалізація
глобальних змінних. Після цього викликається функція setup (), в якій
відбувається ініціалізація цифрових входів / виходів.
Після проведення ініціалізації починається основний код програми, який
закладений у безкінечну функцію loop (). Основна програма складається із 3х
підпрограм які керують основними елементами системи.
Арк.
СКРТ.019.8055.248 ПЗ 44
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
У першій підпрограмі реалізовано керування освітленням та звуком
двома способами. В першому управління відбувається автоматично після
включення живлення датчиків з веб-серверу, після чого мікроконтролер
зчитує дані з відповідних портів і в залежності від отриманих даних керує
подачею живлення.
Другий спосіб передбачає безпосереднє управління освітлення
користувачем через веб-сервер за допомогою перемикачів.
В другій підпрограмі реалізовано зчитування показників температури з
датчика та подальше її відображення. Також якщо температура вище
граничного значення, що встановлюється користувачами, вмикається система
охолодження.
Третя підпрограма керує системою відкриття дверей(або воріт) при
натисканні кнопки користувачем на веб-сервері.

3.3. Побудова схеми електричної принципової
Відповідно до застосованого програмного коду для підключення всіх
елементів функціональних систем використовуються цифрові виводи D0-D8
плати ESP8266 NodeMCU.

Рисунок 3.8 – Система керування освітлення та звуку
Арк.
СКРТ.019.8055.248 ПЗ 45
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Для системи керування освітлення та звуку використовуються виводи
D0-D5(IO16, IO5, IO4, IO0, IO2 та 3.3В).
Автоматичне керування системою освітлення та сигналізації
здійснюється, при передачі логічної одиниці датчиками рівня освітлення та
руху, які підключені до контактів вводу D3 і D4 відповідно, вмикається
світлодіод який підключений до виводу D5, що зображено на Рисунку3.8.
Ручне керування реалізовано перемикачами, які візуально представлені
на веб-сервері та керують світлодіодами, які підключені до виводів D1 і D2.

Рисунок 3.9 – Система контролю мікроклімату

Система контролю мікроклімату представлена на рисунку 3.9 з датчиком
температури DS18B20, який підключається до виводу D8(IO15) та
вентилятором(M1), керування яким реалізовано за допомогою реле(K1), що
підключене до виводу D6(IO12) та перемикається при температурі вище 20 оС.
Арк.
СКРТ.019.8055.248 ПЗ 46
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Рисунок 3.10 – Система контролю сервоприводом

Керування для відкриття дверей(воріт) представлене сервоприводом
(M2), який в свою чергу підключений до виводу D7(IO13), який зображений
на рисунку 3.10, керування котрим здійснюється за допомогою відповідного
перемикача на веб-сервері, що подає відповідні команди.

Арк.
СКРТ.019.8 055.248 ПЗ 47
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Арк.
СКРТ.019.8055.248 ПЗ 48
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
3.4. Принцип роботи системи автономного живлення системи
керування розумного будинку

Рисунок 3.12 – Система автономного живлення

На рисунку 3.12 зображена схема використовуваного блоку живлення.
Блок живлення призначений для забезпечення стабілізованою напругою
проектованого пристрою. Забезпечення високої точності роботи сучасних
електронних пристроїв висуває високі вимоги до стабільності напруги
живлення.
Схема яка вказана в даному пункті сумісна з ESP8266 або будь-яким
іншим мікроконтролером даного типу, який живиться від 3,3 В чи 5В.
Наведена схема підключення показує, як працює схема для живлення
ESP8266 від сонячних батарей.
Арк.
СКРТ.019.8055.248 ПЗ 49
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Рисунок 3.13 – Схема живлення ESP8266 від сонячної панелі

Потужність сонячних панелей складає від 3 до 5 В під прямими
сонячними променями. Сонячні батареї заряджають літієву батарею через
модуль зарядного пристрою TP4056. Цей модуль відповідає за зарядку
акумулятора і запобігає його перезаряду. Літієва батарея видає 4,2 В при
повній зарядці. Нам необхідно використовувати схему стабілізатора з низьким
падінням напруги, щоб отримати 3 В або 5 В від виходу батареї. Вихід
регулятора напруги живитиме ESP8266 через контакт 3.3В чи Vin.
Сонячні панелі котрі ми використовуємо, мають вихідну напругу від 3
до 5 В. Якщо потрібно, щоб батарея заряджала швидше, можна
використовувати кілька сонячних панелей паралельно. У цьому проекті ми
використовуємо дві міні сонячні панелі, як показано на наступному малюнку.

Рисунок 3.14 Сонячні панелі
Для паралельного підключення сонячних панелей, підключаємо клеми
(+) однієї сонячної панелі до клеми (+) іншої сонячної панелі. Виконуємо те ж
саме для клем (-). Це може виглядати наступним чином (Показано на рисунку
3.15).
Арк.
СКРТ.019.8055.248 ПЗ 50
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Рисунок 3.15 Паралельне підключення сонячних панелей

При паралельному підключенні сонячних панелей ми можемо отримати,
як однакову вихідну напругу і струм вдвічі (для ідентичних сонячних
панелей)так і навпаки. З наступного малюнку, стає зрозуміло що сонячні
панелі видають приблизно 6 В під прямими сонячними променями.

Рисунок 3.16 Перевірка тестером сонячних панелей

Арк.
СКРТ.019.8055.248 ПЗ 51
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Модуль зарядного пристрою для літієвих батарей TP4056 поставляється
з захистом ланцюга і запобігає перенапруженню батареї і підключенню із
зворотною полярністю.

Рисунок 3.17 Модуль зарядного пристрою TP4056

Модуль TP4056 загоряється червоним світлодіодом, коли він заряджає
акумулятор, і спалахує синім світлодіодом, коли акумулятор повністю
заряджений. Підключення сонячних панелей до модуля зарядного пристрою
літієвої батареї TP4056, як показано на принциповій схемі нижче.
Підключаємо позитивні клеми до контакту, позначеного In +, а негативні
клеми до контакту, позначеного In-.

Рисунок 3.18 Підключення клем до контактів

Арк.
СКРТ.019.8055.248 ПЗ 52
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Наступну позитивну клему батареї підключаємо до контакту B +, а
негативну клему батареї до контакту B-.

Рисунок 3.19 Підключення клем до батареї

Out + і Out- є виходами батареї. Ці літієві акумуляторні батареї видають
до 4,2 В при повній зарядці (хоча на етикетці вказано 3,7 В).
Для живлення ESP8266 через його контакт 3,3 В або 5 В на порт Vin, нам
потрібна схема стабілізатора напруги, щоб отримати від 3,3 В до 5 В від виходу
батареї.
Вивід Vout регулятора напруги повинен видавати 5 В. Це контакт, який
буде живити ESP8266.
Далі переконавшись, що ми отримуємо правильну напругу на виводі
Vout регулятора напруги, можна підключити ESP8266. Підключаємо контакт
Vout до 3.3 чи 5 В на контакт ESP8266 Vin і GND до GND.

Рисунок 3.20 Підключення сонячних панелей до ESP8266

Арк.
СКРТ.019.8055.248 ПЗ 53
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Якщо ESP8266 працює від акумулятора чи сонячної батареї, як даному
випадку, може бути дуже корисно контролювати рівень заряду батареї. Одним
із способів зробити це є зчитування вихідної напруги батареї з використанням
аналогового контакту ESP8266(але у нашому випадку це зайве).

3.5. Висновки
У цьому розділі показано в розгорнутому вигляді принцип дії приладу з
віддаленим автономним керуванням, де можна використовувати звичну
техніку, тобто ПК чи мобільний телефон із доступом до інтернету або wi-fi
модулем, та планшет. Сама основна функція проекту – це контроль освітлення
та сервоприводу із застосуванням автономного живлення. Здійснювати
включення або виключення світла можна у ручному та дистанційному режимі.
В останньому випадку для включення використовується система керування. У
якості керування застосовуються перемикачі на веб-сервері.
В цьому випадку використовуватись буде мобільний телефон або або
інший гаджет сумісний з Wi-Fi модулем на борту.
При розробці власної системи керування «Розумним будинком» було
розроблено програму, яка складається з наступних підпрограм та системи
окремого живлення:
- керування освітленням та звуку
- клімат контроль
- відкриття дверей(воріт)
- система автономного живлення
На мові програмування HTML було використаний локальний веб-
сервер, що дає змогу користувачеві керувати модулями та стежити за
вимірюваннями та показниками різних датчиків.

Арк.
СКРТ.019.8055.248 ПЗ 54
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

РОЗДІЛ 4
ОХОРОНА ПРАЦІ

4.1. Аналіз небезпек та шкідливостей, які впливають на
працівників в приміщенні, де проводяться дослідження з випускної
роботи.
При процесі розробки та розрахунку віддаленої автономної системи
керування на співробітника наукової технічної лабораторії, у якій проводяться
дослідження з випускної роботи, можуть впливати різноманітні параметри
виробничих факторів, які можуть сказуватись на якості та ефективності його
роботи. До таких явищах можна відзначити наступні робочі чинники:
температура, вологість, швидкість руху повітря, шум, вібрація, шкідливі
речовини, різноманітні випромінювання і т.ін.
Це прямо впливає, у значній ступені на здоров'я та працездатність
людини, та її відношення до праці в результаті її діяльності. При поганих
умовах на робочому приміщенні, може різко знижуватись продуктивність
праці та виникають умови при яких можуть виникнути нові травми та
професійні захворювання. Для цілеспрямованої діяльності по поліпшенню
можливостей для якості праці потрібно знати чинники та явище, котрі
впливають на їхнє формування.
При тому що більша частина роботи проходить через автоматизацію
виконання більшості операцій пов’язаних з роботою та налаштуванням
системи та загалом вся робота працівників може буде виконана на обладнаних
персональними комп’ютерами та паяльними станціями робочих місцях, де
оператор має можливість розглянути та опрацювати більш значну кількість
інформації, як усно так і практично.
Організація робочого та факторів клімату в приміщенні місця мають
відповідати сучасним нормам ДСН 3.3.6.042-99 «Санітарні норми
мікроклімату виробничих приміщень», при порушенні даних норм може
виникнути навантаження більшості м'язів шиї, тулуба, верхніх кінцівок - це в
Арк.
СКРТ.019.8055.248 ПЗ 55
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
свою чергу може призвести до викривлення хребта та розвитку остеохондрозу,
при зміні тиску в середині ока, та інших фізичних проблем із органами зору та
загальному погіршенню стану здоров’я.
Розміри лабораторії яка описується у даному розділі становлять:
довжина – 7 (7000)м, ширина – 4(4000) м, висота – 3 м. Відповідно її площа
дорівнює 28 м2. Найбільша кількість одночасно працюючих становить 4
особи. Звідси площа, що припадає на одного робітника, дорівнює: 9 м2, що
відповідає ДБН В.2.2.28-2010. Об’єм приміщення становить 84 м3. Звідси
визначаємо, що об'єм який припадає на одну людину дорівнює 28 м3.
Нормативне значення складає 15 м3. З наведених даних можна зробити
висновок, що дане приміщення задовольняє вимогам ДБН В.2.2.28-2010.
Добре виконане освітлення виробничих приміщень надає позитивний
вплив на працюючих людей, що може сприяти підвищенню якості праці та її
продуктивності при забезпеченні її безпеки, знижуючи втому і травматизм на
виробництві, зберігаючи при цій умові високу працездатність в процесі праці.
На рисунку 1.1 приведені класифікації та види освітлення виробничого
приміщення.

Рисунок 4.1 Класифікація видів виробничого освітлення

Арк.
СКРТ.019.8055.248 ПЗ 56
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Освітлення в приміщенні може здійснюватися наприклад через вікна
(природне однобічне освітлення) та за допомогою світильників, котрі
розташовані на стелі (штучне верхнє освітлення) або одночасно -
світильники і вікна (сполучене освітлення). В приміщенні вздовж однієї зі
стін розташовано 2 вікна, розміри кожного з яких становлять близько 2 м
на 1,1 м.
Величина потрібного освітлення на робочому місці приміщення
нормується за нормами ДБН В.2.5-28-2006. При формуванні штучного
освітленні, може нормуватися величина освітленості в люксах (Лк), яка може
вибиратись при залежностей від характеристики зорової направленості із
можливістю врахування найменшого розміру об'єкту розрізнення, фону,
контрасту об'єкта та їх розрізнення із фоном.

Рисунок 4.2 – План приміщення лабораторії.
1 – Робочий стіл; 2 – Стільці; 3 – Шафи; 4 – Робочі місця

Арк.
СКРТ.019.8055.248 ПЗ 57
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
На працездатність робітників може вплинути також неефективна
організація робочого місця. За сучасними нормами, робочий стіл має мати
наступні розміри: висота – 600 мм, ширина – 600 мм, довжина – 1300 мм. Сама,
організація робочого місця має повністю відповідати ергономічним вимогам
та нормам ГОСТ 12.2.032-78.
Згідно до ДСН 3.3.6.042-99 «Санітарні норми мікроклімату виробничих
приміщень» за рівнем фізичного навантаження цей вид робіт можна віднести
до категорії «Іа», тобто до таких видів робіт, які виконуються сидячи та не
потребують фізичного напруження.
Джерелами тепла в наведеному приміщенні є як зовнішнє опалення, так
і внутрішнє електроопалення зимою. Нижче приведена таблиця з наведеними
параметрами мікроклімату приміщення.

Таблиця 4.1 – Значення для параметрів мікроклімату приміщення
Період року Параметр Оптимальна Допустима Фактична
Температура 21-23 оС 22-26 оС 23-25 оС
Вологість 40-60% 70% 40-50%
Теплий
Швидкість
≤0,1 м/с ≤0,1-0,2 м/с ≤0,1 м/с
повітря
Температура 20-22 оС 21-24 оС 21-23 оС
Холодний
Вологість 40-60% 75% 50-60%
Швидкість
≤0,1 м/с ≤0,1 м/с ≤0,1 м/с
повітря

Наведені дані відповідають нормам ДСН 3.3.6.042-99 «Повітря робочої
зони», що можуть характеризувати мікроклімат у виробничих приміщеннях.

Арк.
СКРТ.019.8055.248 ПЗ 58
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Приміщення лабораторії характеризується відсутністю сирості,
неструмопровідною підлогою та нормативними параметрами мікроклімату.
Тому приміщення лабораторії відноситься до приміщень без підвищеної
небезпеки ураження працюючих електричним струмом, згідно ПУЕ-14.
Комп’ютери та паяльне обладнання, яке встановлено на робочих місцях
живляться напругою 220 В і споживають потужність менше ніж 3 кВт. Для
виключення ураження працівників електричним струмом, всі електронні
прилади під’єднані до системи захисного заземлення, згідно ДБН В.2.5-27-
2006.
Шум являється одним із важливіших факторів середовища, який може
негативно впливати як на стан робітника так на його оточуючих. Шум може
зменшувати увагу, збільшувати розвиток втоми, а також сповільнювати
реакцію людини при небезпеці. Внаслідок цього зменшується працездатність
та підвищується ймовірність нещасних випадків.
Під час роботи з обладнанням при раптовому відключенні струму
необхідно у терміновому порядку вимкнути електрообладнання. Категорично
забороняється ремонтувати електрообладнання, вмикати та вимикати його,
якщо це не передбачено в ході роботи, проводити будь-які перемикання на
головному розподільному щиті. При випадку враження електричним струмом
необхідно терміново звільнити потерпілого від дії струму і прийняти міри по
наданню першої допомоги, при необхідності викликати лікаря.
У приміщенні головним джерелом шуму є термофен, також є певні види
шуму які виробляють системи охолодження джерела живлення системного
блоку та системи охолодження процесору персонального комп’ютеру.
Максимальний шум, який створюють всі ці системи не перевищує 48 дБ,
отже рівень шуму відповідає вимогам ДСН 3.3.6.037-99 «Санітарні норми
рівнів шуму на робочих місцях». В лабораторії рівень шуму, який в основному
зумовлений одночасною роботою системних блоків комп’ютерів не
перевищує 45 дБА. Інколи, при роботі термофену це значення досягає 55 дБА.
Але відповідно ДСН 3.3.6.037-99 нормативне значення допустимого рівню
Арк.
СКРТ.019.8055.248 ПЗ 59
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
звукового тиску, рівню звуку та еквівалентного рівню звуку на робочому місці
в лабораторії становить 60 дБА. Таким чином, фактичні рівні шуму в
приміщенні лабораторії не перевищують нормативні значенні цього
параметру.
Головними джерелами електромагнітного випромінювання в
приміщенні, які будуть працювати постійно є монітор комп’ютера.
Рівні електромагнітного випромінювання на робочому місці
відповідають вимогам ДСН 3.3.6.096-2002 «Державні санітарні норми і
правила при роботі з джерелами електромагнітних полів».
В даному приміщенні використовується електромережа напругою 220В.
Окрім цього, в приміщенні лабораторії розміщений основний комутаційний
блок, в якому встановлений запобіжники для робочих місць, що суттєво
підвищує безпеку у наслідок короткого замикання, чи інших механічних
пошкоджень систем у приміщенні.
У приміщенні, що розглядається, можуть горіти такі вироби як: вироби
з дерева, пластмас, тканини і паперу, ламінат. Тому до даного приміщення
можна віднести такі нормативно технічні документації, як наприклад П-ІІа і
категорію пожежної небезпеки В, ДСТУ Б.В.1.1-36:2016.
До можливих причин виникнення пожежі можуть бути приведені:
несправна робота електрообладнання (наприклад кабелів, розеток та
персональних комп’ютерів), короткі замикання внаслідок виходу з ладу чи
експлуатації несправного електронного обладнання (периферійних пристроїв
чи паяльного обладнання), а також порушення правил протипожежної безпеки
і т.д.
Приміщення має один вихід, оскільки в ньому працює лише 4 чоловіка.
Будинок має два виходи – головний та запасний. Коридор між приміщеннями
має лише два виходи на різні сходи, одні з яких ведуть до головного виходу, а
другі - до спеціального евакуаційного виходу.
Для гасіння пожежі у кожній кімнаті встановлений ручний
вуглекислотний вогнегасник ОУ-2 (по типу ВВК-1,4). У приміщенні
Арк.
СКРТ.019.8055.248 ПЗ 60
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
центрального коридору розташовані пінні вогнегасники ВП-5 (типу ВВП).
Назначена на посаду людина, котра слідкує за дотримання вимог пожежної
безпеки персоналом, а також приймала участь при розробці плану евакуації
персоналу з найбільш коштовним обладнанням (тобто майна) , евакуаційні
виходи ненагромаджені стороннім обладнанням та відповідають нормам ДБН
В.1.1-7-2002.
Через все вищеназване, умови праці в розглянутому робочому
приміщенні показали, що всі фактори які впливають на умови праці
відповідають всім стандартизованим вимогам, систему вентиляції яка в
даному приміщенні має бути модернізована для покрашення умов робітників
при паяльних роботах.

4.2. Розгляд та розрахунок вентиляції виробничих приміщень.
Вентиляція – це система для організованого регулювання при обміні
повітря у середині приміщення, яке може забезпечувати видалення із
приміщення повітря, яке має у своєму складі достатньо шкідливі речовини
наприклад: гази, пари, пил і т.д. Використання вентиляції за своїм
призначений дає можливість для збільшення ефективних метеорологічних
умов у приміщенні.
Штучна вентиляція, якщо не брати до уваги природну, надає можливість
очищування повітря до його викиду у атмосферу, вловлюючи шкідливі
речовини біля місць їх утворення, обробляючи припливне повітря,
цілеспрямовано подаючи повітря у робочу зону. Вона надає можливість для
організації повітрозабору у самій чистішій зоні території підприємства та
навіть за її межами.
Штучна вентиляція дає можливість для забезпечування і створення
необхідного мікроклімату для чистоти повітря у межах робочої зони
приміщення. Ця система вентиляції може застосовуватись для видалення
лишнього тепла із робочої зони працівника за відсутності токсичних виділень.

Арк.
СКРТ.019.8055.248 ПЗ 61
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
1. Розрахунок механічної загально обмінної вентиляції
Вибір системи вентиляції, її продуктивність вибирається на основі
розрахунків необхідного повітрообміну L (м3/год) для кожного періоду року.
Кількість повітря заданих параметрів, яке необхідно подати в приміщення,
визначається за кількістю тепла, вологи і шкідливих речовин, що виділяються
в ньому. При одночасному виділенні в приміщення шкідливих речовин, тепла
і вологи в якості необхідного повітрообміну приймають найбільшу кількість
повітря, яка одержана в розрахунках для кожного виду шкідливих виробничих
виділень.
Розрахунок механічної вентиляції полягає у визначенні:
 кількості повітря, яке необхідно подати або видалити з приміщення, щоб
забезпечити санітарно-гігієнічні вимоги до повітря робочої зони;
 опору (втрат тиску) в системі вентиляції.
На основі цих даних вибирають тип вентилятора згідно з його
аеродинамічними характеристиками (продуктивність, повний тиск);
визначають потужність електродвигуна даного вентилятора, вибирають тип
електродвигуна.
1. Розрахунок повітрообміну за надлишковим теплом
Для приміщень із надлишковим виділенням тепла кількість припливного
повітря визначається за формулою 1.1 яка наведена нижче.
��
L = надл (1.1)
��∙��∙(��вн−��зовн)
L – кількість припливного повітря за одиницю часу, яке необхідно ввести в
приміщення для поглинання надлишкового тепла, м3/год;
с – питома теплоємність повітря за незмінного тиску, що дорівнює;
с=1 кДж/(кг•град) = 0,239 ккал/(кг•град)
 - густина зовнішнього повітря, кг/м3 (таблиця 1 Додатку);
tвн і tзовн - відповідно, температура внутрішнього і зовнішнього (припливного)
повітря, (температура припливного повітря в основному приймається 5 – 10
град нижче температури повітря в приміщенні), C;
Арк.
СКРТ.019.8055.248 ПЗ 62
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
1 205 850
L = = 709.619
0,239 ∙ 1.185 ∙ (22 − 28)
Для вибору оптимальної температури і вологості в приміщенні (робочій
зоні) користуються санітарними нормами ДСН 3.3.6.042-99 «Санітарні норми
мікроклімату виробничих приміщень» на основі даних з категорії важкості
праці, пори року та категорії приміщення за тепловиділеннями (таблиця 2
Додатку).
Qнадл - надлишкове тепло, яке визначається різницею тепла, що надходить в
приміщення (Qнадх) та втратами тепла з приміщення (Qвідх), ккал/год
визначаються за формулами 1.2 – 1.3.
Qнад = Qнадх– Qвідх (1.2)
Qнадл=1 206 354 – 504=1 205 850 ккал/год
Qнадх = Q1+ Q2+ Q3+ Q4 (1.3)
Qнадх=1 206 354 ккал/год
Q1 - надходження тепла від техніки, ккал/год визначається по формулі 1.4.
Q1 = 860 ∙ k ∙ N1 ∙ n (1.4)
860 - тепловий еквівалент, ккал/кВт;
k - коефіцієнт втрат;
N1 - потужність техніки;
n - кількість одиниць техніки;
Q1 = 860 ∙ 0.9 ∙ 250 ∙ 4=774 000 ккал/год
Q2 - надходження тепла від світильників, ккал/год визначається за формулою
1.5.
Q2 = 860 ∙ n ∙ k ∙ N2 ∙ (1.5)
n - кількість світильників;
N2 - споживана потужність світильників, кВт; N2 = pп . S
k - коефіцієнт втрат (k= 0.9 для потужних ламп розжарювання, 0.95 - для
ламп розжарювання малої та середньої потужності, 0.4-0.6 - для
люмінесцентних ламп);
S – площа приміщення, м2;
pп – питома потужність освітлення, Вт/ м2 (таблиця 3 Додатку) ;
Арк.
СКРТ.019.8055.248 ПЗ 63
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Q2 = 860 ∙ 4 ∙ 0.6 ∙ 238=491 232 ккал/год
N2 - споживана потужність світильників, кВт рахується по формулі 1.6.
N2 = pп ∙ S (1.6)
S – площа приміщення, м2;
p 2
п – питома потужність освітлення, Вт/ м (таблиця 3 Додатку) ;
N2 = 8.5 ∙ 28=238 кВт
Q3 - надходження тепла від людей, ккал/год визначається за формулою 1.7.
Q3 = n ∙ qлюд (1.7)
n - кількість працюючих;
qлюд - надходження тепла від однієї людини (таблиця 4 Додатку);
Q3 = 4 ∙ 208=832 ккал/год
Q4 - надходження тепла від сонячної радіації через вікна, ккал/год; (площа
вікон для приміщень з ПК повинна складати не менше 20% площі підлоги)
визначається за формулою 1.8.
Q4 = m ∙ S ∙ k ∙ qскл (1.8)
m - число вікон;
S - площа одного вікна, м2;
k - коефіцієнт, який враховує матеріал віконного переплетення;
k=1.3 вікна дерев’яні одинарні,
k=0.9 подвійні,
k=1.45 металеві одинарні,
k=1.00 металеві подвійні,
k=0.6 матові
qскл - надходження тепла через 1м2 вікна при різній орієнтації вікон,
q 2
скл. = l50 ккал/(м •год) - південь;
q 2
скл. = l00 ккал/(м •год) – південний-схід, південний-захід;
q 2
скл. = 60 ккал/(м •год) - захід, схід.
Q4 = 2 ∙ 1.45 ∙ 1 ∙ 100=290 ккал/год
Qвідх- втрати тепла з приміщення через стіни, двері, вікна, за формулою 1.9.
Арк.
СКРТ.019.8055.248 ПЗ 64
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
��
��відх = (1.9)
��∙��∙(��вн−��зовн)
 - теплопровідність стін, ккал/(год•град•м) (= 0.75 ккал/(год•град•м) для
будівель з силікатної цегли);
S - площа стін, м2;
 - товщина стін, м (= 0.25 м для будівель І-шої групи).
0.25
��відх = = 504 ккал/год
0.75 ∙ 28 ∙ (22 − 28)
2. Розрахунок повітрообміну за газовиділенням
Для приміщень, в яких виділяються шкідливі гази чи випари ,
повітрообмін визначають за їх кількістю по формулі 2.1:
Σ��
�� = (2.1)
��ГДК − С0
де ΣG– надлишкова кількість шкідливих речовин (випарів, газів, пилу), які
виділяються в приміщенні, мг/год;
Cгдк– ГДК шкідливих виділень у повітрі приміщення, мг/м3;
Со – концентрація цих виділень у зовнішньому повітрі, мг/м3, вміст речовини
у припливному повітрі можна прийняти C0<0.3ГДК (значення ГДК таблиці 5,6
Додатку)
L -кількість припливного повітря, яке необхідно ввести для зменшення вмісту
газу в приміщенні, м3/год.
1.75
�� = = 0.102 м3/год
20−3
Якщо в повітря виділяється лише нетоксичний, але небезпечний для
людей діоксид вуглецю, продуктивність вентилятора розраховується за
формулою 2.2:
Σ������ + �� ∙ ��л
�� = 2 (2.2)
��пов ∙ (��ГДК − С0)
де GСО2 – сума виділень двоокису вуглецю, г/год
n –кількість людей, що перебувають у приміщенні
Gл–кількість двоокису вуглецю, який виділяє одна людина приймаємо за
таблицею 7 Додатку.
Арк.
СКРТ.019.8055.248 ПЗ 65
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Сгдк - ГДК двоокису вуглецю у повітрі приміщення, г/кг;
С0- ГДК двоокису вуглецю у припливному повітрі, г/кг
ρпов – густина повітря при температурі приміщення, кг/ м3
45+4 ∙45
�� = = 10.9 м3/год
1.205∙(20−3)
3. Розрахунок повітрообміну за волого виділенням
Під час виділення у приміщенні надлишкової вологи кількість
припливного повітря визначають за формулою 3.1:
����
�� = (3.1)
��∙(��вн−��зовн)
де ΣW– сумарна кількість надлишкової вологи в приміщенні, кг/год;
L- обєм повітря необхідний для зниження відносної вологості до вимог ДСН
3.3.6.042-99 та ГОСТ 12.1.005-88, м3/год (таблиця 2 Додатку);
 - густина повітря при температурі приміщення, (таблиця 1 Додатку), кг/м3;
��вн, ��зовн – відповідно вміст вологи у внутрішньому та зовнішньому повітрі
при заданій температурі (абсолютна вологість), г/кг.
0,042
�� = = 0.185
1.185 ∙ (14.4 − 19.5)
Причому:
��
d = макс∙φ
(3.2)
100
де d – абсолютна вологість,
 - відносна вологість повітря,
dмакс – максимальний вміст вологи у повітрі при робочій температурі, (таблиця
8 Додатку).
14.4 ∙ 60
d = = 8.64
100
Сумарна кількість надлишкової вологи в приміщенні ΣW складається з
вологовиділень від апаратури та інших джерел Wап та кількості вологи, яку
виділяють люди в приміщенні w :
ΣW= Wап+ w (3.3)

ΣW=10500+7=10507

Арк.
СКРТ.019.8055.248 ПЗ 66
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Кількість вологи, яка виділяється від перебування людей у приміщенні:
w = n ∙Wл (3.4)
де n – кількість працюючих;
Wл – кількість вологи, яку виділяє організм людини протягом години
(таблиця 4 Додатку).
w = 4 ∙110=440
4. Розрахунок повітрообміну за кількістю людей .
При значній кількості людей, які знаходяться в приміщенні (аудиторії,
лекційні, спортивні, концертні зали і т.п.) необхідна кількість повітря
визначається за формулою 4.1:
L = I ∙ nл (4.1)
де І – це мінімальна кількість повітря, яка повинна подаватися на одну людину
(працівника) відповідно до санітарних норм (якщо на одного працівника
припадає до 20 м3 об’єму приміщення , то І = 30 м3/год.; якщо об’єм більше 20
м3 , то І = 20 м3/год);
nл – кількість людей, яка одночасно знаходиться в приміщенні.
L = 30 ∙ 4= 120
5. Розрахунок повітрообміну для місцевої витяжної вентиляції.
Під час розрахунку місцевої витяжної вентиляції кількість повітря, що
вилучається місцевою витяжкою (зонт, панель, шафа), можна обчислити за
формулою 5.1:
L = F ∙ v ∙ 3600 (5.1)
де F – площа перерізу повітропроводу, м2,
v – швидкість руху вилученого повітря в цьому повітропроводі (приймається
від 0,5 – 1,7 м/с в залежності від токсичності газів та випарів).
L = 0.1964 ∙ 1.5 ∙ 3600=1060
6. Розрахунок вентиляційних трубопроводів .
Метою розрахунку вентиляційних трубопроводів є визначення їх
розмірів та аеродинамічних характеристик, за якими вибирається
вентиляційне обладнання.
Арк.
СКРТ.019.8055.248 ПЗ 67
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Такими аеродинамічними характеристиками вентилятора є його
продуктивність та тиск, який він може розвинути (Рвент). Цей тиск вибирається
на основі втрат тиску (напору) при переміщенні повітря в трубопроводах,
зумовлених місцевими опорами та тертям.
6.1. Визначивши необхідну нормативну продуктивність вентиляції L для
заданих умов з наведених вище формул обчислюють поперечний переріз
повітропроводу за формулою 6.1:
L
���� = (6.1)
3600 ∙ ����
де vр - швидкість руху повітря в повітропроводі, м/с (вибирається з довідника,
або орієнтовно з діапазону 6-12 м/с)
6.2 Враховуючи розрахункові площі перерізів повітропроводів (fр), за
табличними даними підбирають стандартні діаметри повітропроводів при
круглому поперечному перерізі або розміри при прямокутному поперечному
перерізі. (таблиця 9 Додатку)
6.3. Необхідний тиск для подачі повітря повітропроводами визначають з
урахуванням втрат тиску на тертя на ділянках повітропроводу і місцевих
опорах пристроїв (фільтр, калорифер , вентилятор, насадки, дроселі, засувки,
повороти потоку, тощо ).
1060
���� = = 2.65
3600 ∙ 9
Втрати тиску на тертя кожної ділянки та у вітках розраховуються за
формулою 6.2:
������ = �� ∙ �� (6.2)
де Pтр – втрати тиску на ділянці повітропроводу, Па;
R – питомі втрати тиску на 1 м довжини повітропроводу, Па/м;
l– довжина ділянки або вітки, м.
������ = 11.8 ∙ 2 = 23.6 Па

Арк.
СКРТ.019.8055.248 ПЗ 68
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Питомі втрати тиску можуть бути визначені за табличними даними або
за формулою 6.3:
�� ��2
�� ∙ ��
R = ∙ (6.3)
�� 2g
де – коефіцієнт опору тертя, який залежить від шершавості стінок
повітропроводу (для сталевих повітропроводів приймається = 0,02);
vф – фактична швидкість повітря, м/с;
d– діаметр повітропроводу, м;
–густина повітря, Н/м3;
g – прискорення вільного падіння, м/с2;
Відношення λ/d у формулі (6.3) – приймають також за табличними
даними (таблиця 10 Додатку до методичних вказівок) в залежності від дійсної
швидкості повітря та вибраного діаметра повітропроводу.
0.02 0,2 ∙ 102 ∙ 1.205
R = ∙ = 11.8
2 2 ∙ 9.8
Втрати тиску в місцевих опорах розраховують послідовно для кожної
ділянки і у вітках за формулою:
��2
�� ∙ ��
Z = Σξ ∙ (6.4)
2g
де Z – місцеві втрати тиску в пристроях , Па,
–коефіцієнт місцевих опорів, які приймають за довідковими даними
(таблиця 11 Додатку).
0,2 ∙ 102 ∙ 1.205
Z = 0.5 ∙ = 60 Па
2 ∙ 9.8
Загальні втрати тиску на кожній розрахунковій ділянці і у вітках
складають:
H = R ∙ l +Z (6.5)
H = 11.8 ∙ 30 +60 = 414
7. Вибір вентиляційного обладнання
Знаючи необхідний повітрообмін L і загальні втрати тиску Н, вибирають
вентилятор за його аеродинамічними характеристиками (Таблиця 12 Додатку).
Арк.
СКРТ.019.8055.248 ПЗ 69
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Необхідна потужність електродвигуна вентилятора визначається за формулою
7.1, кВт:
�� ∙ �� ∙ ��
��вент = (7.1)
3600 ∙ 102η
де Nвент – потужність електродвигуна вентилятора, кВт;
L– продуктивність вентилятора, м3/год.;
Н – тиск, створюваний вентилятором, Па;
К – коефіцієнт запасу ( К=1,1–1,5 );
–коефіцієнт корисної дії вентилятора ( 0,5–0,8 ).
Визначивши Nвент , за довідником (каталогом), вибирають відповідний
тип електродвигуна для цього вентилятора(таблиця 12 Додатку).
1060 ∙ 414 ∙ 1.5
��вент = = 2.5 кВт
3600 ∙ 102 ∙ 0.7
Після визначення Nвент був вибираний відповідний тип електродвигуна
АИР71В4 для вентилятора ВЦ 4-75-2,5 характеристики якого наведені в таблиці
4.2 та вентиляційне розташування трубопроводу яких показане на рисунку 4.3.
Таблиця 4.2 – Данні параметрів вентилятора ВЦ 4-75-2,5
Двигун Частота Параметри в Маса Вібро-
обертанн робочій зоні вентилятор ізолятор
Типо- Конструк я а, не більше, и
розмір тивне Типорозмі Потуж Частота робочого Продукти Повни кг (без
вентиля виконан- р ність, обертанн колеса, n- вність, й двигуна)
1 Ти Кільк
тора ня кВт я вала, n-1 тис.м3/год тиск,
п .
Па
1500 1380 130
1500 1390 140
1500 1390 150
ВЦ 4- 1500 1410 165 ДО
1 АИР90L4 2,2 2,28 16,5 4
75-2,5 1500 1415 175 38
1500 1420 180
1500 1420 195
1500 1390 240

Арк.
СКРТ.019.8055.248 ПЗ 70
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Електродвигун АИР90L4

АІР90L4 - це трифазний двигун, який може відноситься до серії
цільнопромислових асинхронних електродвигунів змінного струму із
короткозамкненим ротором. Електродвигуни даного типу має дві схеми
підключення від залежності напруги мережі - 220/380 В. Потужність
електродвигуна типу АІР 90L4 становить близько 2,2 та 2,5 кВт, частота
обертів становить - 1500 об / хв. Висота осі обертання (габаритів)
електродвигуна АІР90 L4 - 90 мм, діаметр валу - 24 мм. Двигун АІР90 L4
необхідний при роботі у режимі S1 - який являється тривалим режим роботи,
при якій навантаження на електродвигун незмінний доволі довгий час.
Ступінь захисту IP55 - підвищений захист електродвигуна від вологи і пилу.
Клас ізоляції обмоток статора "F" - пікова температура нагріву 150 ° С.
Кліматичне виконання У3 або У2.

Рисунок 4.3 Габаритні розміри електродвигуна АІР90 L4

Арк.
СКРТ.019.8055.248 ПЗ 71
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Таблиця 4.3 - Параметри електродвигуна АИР90L4

Параметри Значення
Тип (марка) АИР 90 L4
Потужність, P 2,5 кВт
Напруга мережі, U 220 / 380 В
Частота обертання, n 1410 об/хв
Номінальний струм, I 5,10 А
Коефіцієнт корисної дії, ККД 80,0 %
Коефіцієнт потужності, cosφ 0.81
Ставлення моментів сили пускового 2,3
до номінального, Мп / Мн
Відношення моментів сили 2,3
максимального до номінального,
Mmax / Мн
Ставлення сил струму пусковий до 7,0
номінального, Iп / Iн
Передній підшипник 6205 ZZ-C3
Задній підшипник 6205 ZZ-C3
Маса електродвигуна 17 кг

Арк.
СКРТ.019.8055.248 ПЗ 72
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Вентилятор відцентровий ВЦ 4-75 №2,5

ВЦ 4-75 №2,5 – це вентилятори низького тиску, які потрібні для
переміщення повітря чи інших неагресивних газових сумішей у системах
припливної чи витяжної вентиляції (витяжки) при температурі середовища не
вище 80 ° С. Вентилятори виготовляються відповідно по стандарту до
ТУ У 29.2-00909779-002-2009.
Основні технічні характеристики для вентилятора ВЦ 4-75 №2,5:
- низький тиск від 100 до 1500 Па
- продуктивність від 600 до 2000 м³ / год
- назад загнуті лопатки (12 шт.)
- діаметр робочого колеса 250 мм
- вуглецева сталь

Рисунок 4.4 Габаритні і установчі розміри вентилятора ВЦ 4-75 №2,5
Арк.
СКРТ.019.8055.248 ПЗ 73
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Рисунок 4.5 Аеродинамічні характеристики вентилятора ВЦ 4-75 №2,5

Рисунок 4.6 Схематичне зображення вентиляційних трубопроводів в
приміщенні.
Арк.
СКРТ.019.8055.248 ПЗ 74
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
4.3 Висновки
При аналізі умов праці розглянутого робочого приміщення, була
проведена його перевірка з умов праці на відповідність всіх вимог та критеріїв.
Площа та об’єм приміщення не менше нормативних значень, рівні шуму,
вібрації і загазованості не перевищують нормативних обмежень, рівень
природного та штучного освітлення знаходиться в нормі та не задасть проблем
при виконанні робіт в приміщенні. Для профілактики та покращення
нормативних і робочих показників персоналу був проведений розрахунок
вентиляції виробничого приміщення, були розраховані а також вибрані
необхідний двигун та вентилятор які вказані у таблиці 4.2, а також було
наведене приблизне схематичне розташування вентиляційного трубопроводу
який зображений на рисунку 4.6.

Арк.
СКРТ.019.8055.248 ПЗ 75
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
ВИСНОВОК

Ціллю при виконанні цієї дипломної роботи ставився огляд можливих
варіантів за для створення сучасної інтелектуальної системи керування
автоматизованою будівлею з віддаленим керуванням та автономною системою
живлення.
Не враховуючи на певний перелік недоліків (відносно висока вартість
деяких елементів та проблеми конструктивного характеру), «Розумний
будинок» з високою долею вірогідності займе своє місце у сфері побутової
електроніки для повсякденного вжитку і перейде з розряду рідкостей в
повсякденність життя кожного із нас. Цьому можуть сприяти появи простих і
функціональних контролерів сімейства Arduino та збільшення активності
обчислювальної потужності різних переносних автоматизованих систем та
пристроїв.
Мета роботи була повністю досягнута що дало створити систему, яка
надає можливість віддалено керувати різноманітними побутовими приладами
та інтелектуальними датчиками.
Здійснено аналіз існуючих прототипів та детально розглянуто систему
Wi-Fi, оскільки на сьогоднішній день вона є найбільш популярною і
універсальною системою передачі даних.
Під час схемотехнічного проектування було розроблено схеми
структурну й електричну принципову та виконано опис їх основних елементів
та існуючих технологічних рішень.
В даній дипломній роботі використовується мікроконтролер ESP8266,
оскільки чіп ESP8266 являється одною з більш високоінтегрованих рішень для
роботи з системою Wi-Fi. Контролер ESP8266 став серцем сучасного проекту
"розумний будинок" завдяки очевидній перевазі бездротового зв'язку.
Дана розробка може бути модернізована в майбутньому, наприклад,
додавши в неї новий функціонал або уже готові шаблони керування за
найбільш популярними функціональними модулями.
Арк.
СКРТ.019.8055.248 ПЗ 76
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

1. Умный дом – Жизнь в ногу со временем. – Режим доступу :
https://zoom.cnews.ru/publication/item/18660/2
2. Умный дом – интеллектуальная система управления. – Режим доступу :
https://knowledge.allbest.ru/radio/3c0a65625a3ad68a5c43a88521216c36_1.html
3. Системы умного дома Apple Homekit. – Режим доступу :
https://www.fibaro.com/ru/homekit/
4. Система умного дома от Xiaomi. – Режим доступу :
https://ktc.ua/ru/blog/sistema_umnogo_doma_ot_xiaomi_est_li_smysl_pokupat_s
ejchas.html
5. Системы умного дома BroadLink. – Режим доступу :
https://sprut.ai/client/article/1331
6. Системы умного дома Ajax. – Режим доступу :
https://ajax.systems/ru-ua/
7. Подключение к WiFi с использованием микроконтроллера ESP8266
NodeMCU. – Режим доступу :
https://alterozoom.com/documents/37609.html
8. Протоколы связи системы "Умный Дом". – Режим доступу :
https://mygs.ru/blog/protokoly-svyazi-sistemy-umnyj-dom
9. Cистема умный дом – технология экономии, удобства и комфорта
высокого уровня. – Режим доступу:
http://smarton.com.ua/smart_home/systema_umniy_dom_intro/
10. Система умный дом. – Режим доступу :
http://intelcity.com.ua/comfort_house
11. Кто отвечает за климат-контроль в доме?– Режим доступу :
http://smarton.com.ua/smart_home/klimat_kontrol_v_umnom_dome
12. Orvibo Allone Wi-fi – Режим доступу :
http://www.geekbuying.com/item/Orvibo-Allone-WiFi---IR---RF-Remote-
Арк.
СКРТ.019.8055.248 ПЗ 77
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

ControlSmart-Home-Automation-Rechargeable-Battery-for-IOS-Android-Mobile-
338990.html
13. Питаем ESP32 или ESP8266 от солнечной панели. – Режим доступу :
http://digitrode.ru/computing-devices/mcu_cpu/2314-pitaem-esp32-ili-esp8266-
ot-solnechnoy-paneli.html
14. ESP8266 — сбор данных с датчиков с питанием от солнечных батарей. –
Режим доступу :
https://m.habr.com/ru/post/259809/
15. Умный дом. – Режим доступу :
http://www.directinfo.net/index.php?option=com_content&view=article&id=139%
3 A2010-07-06-13-57-09&catid=1%3A2008-11-27-09-05-
45&Itemid=84&lang=ru
16. Cистема умный дом – технология экономии, удобства и комфорта
высокого уровня. – Режим доступу :
http://smarton.com.ua/smart_home/systema_umniy_dom_intro
17. Система умный дом. – Режим доступу :
http://intelcity.com.ua/comfort_house
18. В.Ф.Дроздов Отопление и вентиляция: Учеб. пособие для строит. вузов
и факультетов по спец. “Теплоснабжение и вентиляция”. В 2-х ч. –М.: ВШ.,
1984.
19. Справочник проектировщика. Вентиляция и кондиционирование
воздуха. – М, Стройиздат, 1978
20. Розрахунок системи вентиляції виробничих приміщень. – Режим
доступу :
https://studfile.net/preview/5204035/
21. Електродвигун АІР90L4. – Режим доступу :
https://systemax.com.ua/p22659481-elektrodvigatel-air90l4-air.html
22. Вентилятор відцентровий ВЦ 4-75 №2,5. – Режим доступу :
https://systemax.com.ua/p31686343-ventilyator-tsentrobezhnyj-vts.html

Арк.
СКРТ.019.8055.248 ПЗ 78
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
23. Основи охорони праці. І. В. Шудренко. – Режим доступу :
http://ir.znau.edu.ua/bitstream/123456789/6240/1/Osnovy_okhorony_pratsi.pdf
24. Технічні данні датчиків та елементи системи розумного будинку у
середовищі платформи Arduino IDE. – Режим доступу :
http://www.kosmodrom.com

Арк.
СКРТ.019.8055.248 ПЗ 79
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

ДОДАТКИ

Арк.

80
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Код програми

#include <ESP8266WiFi.h>
#include <WiFiClient.h>
#include <ESP8266WebServer.h>
#include <ESP8266mDNS.h>
#include <Servo.h>
#include <OneWire.h>
#include <DallasTemperature.h>
#define ONE_WIRE_BUS 15

OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS);
DallasTemperature sensors(&oneWire);
DeviceAddress insideThermometer;
MDNSResponder mdns;
Servo servo;

// Wi-Fi
const char* ssid = "RASIST";
const char* password = "14hello88";

byte arduino_mac[] = { 0xDE, 0xED, 0xBA, 0xFE, 0xFE, 0xED };
IPAddress ip(192,168,0,101);
IPAddress gateway(192,168,0,1);
IPAddress subnet(255,255,255,0);

ESP8266WebServer server(80);

int D0_pin = 16;
int D1_pin = 5;
int D2_pin = 4;
int ledPin = 13;
int val = 0;
int vall = 0;

void setup(void){

// preparing GPIOs
servo.attach(13); //D5
pinMode(D0_pin, OUTPUT);
digitalWrite(D0_pin, LOW);
pinMode(D1_pin, OUTPUT);
digitalWrite(D1_pin, LOW);
pinMode(D2_pin, OUTPUT);
Арк.

81
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

digitalWrite(D2_pin, LOW);
pinMode(12, OUTPUT);
pinMode(0, INPUT);
pinMode(2, INPUT);
pinMode(14, OUTPUT);
digitalWrite(14, LOW);
sensors.begin();

delay(100);
Serial.begin(115200);
WiFi.begin(ssid, password);
WiFi.config(ip, gateway, subnet);

Serial.println("");

// Wait for connection
while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
delay(500);
Serial.print(".");
}
Serial.println("");
Serial.print("Connected to ");
Serial.println(ssid);
Serial.print("IP address: ");
Serial.println(WiFi.localIP());

if (mdns.begin("esp8266", WiFi.localIP())) {
Serial.println("MDNS responder started");
}
//+++++++++++++++++++++++ Початок функції AUTO LIGHT
++++++++++++++++++++
server.on("/", [](){
server.send(200, "text/html", webPage());
});
server.on("/socket1On", [](){
digitalWrite(D0_pin, HIGH);
server.send(200, "text/html", webPage());
delay(100);
});
server.on("/socket1Off", [](){
digitalWrite(D0_pin, LOW);
server.send(200, "text/html", webPage());
delay(100);
});

Арк.

82
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

val=digitalRead(0);
vall=digitalRead(2);
if (val == HIGH and vall == HIGH) { // проверяем, соответствует ли
считанние значение датчиков HIGH
digitalWrite(14, HIGH); // включаем светодиод
delay (2000);
} else {
digitalWrite(14, LOW); // выключаем светодиод
}
//закінчення функції AUTO LIGHT
//Початок функції START LED-1
server.on("/socket2On", [](){
digitalWrite(D1_pin, HIGH);
server.send(200, "text/html", webPage());
delay(100);
});
server.on("/socket2Off", [](){
digitalWrite(D1_pin, LOW);
server.send(200, "text/html", webPage());
delay(100);
});
//закінчення функції LED-1
//Початок функції LED-2
server.on("/socket3On", [](){
digitalWrite(D2_pin, HIGH);
server.send(200, "text/html", webPage());
delay(100);
});
server.on("/socket3Off", [](){
digitalWrite(D2_pin, LOW);
server.send(200, "text/html", webPage());
delay(100);
});
//закінчення функції LED-2
//Початок функції SERVO
server.on("/socket4On", [](){
servo.write (90) ;
server.send(200, "text/html", webPage());
delay(1500);
});
server.on("/socket4Off", [](){
servo.write (5) ;
server.send(200, "text/html", webPage());
delay(1500);
});
Арк.

83
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

//закінчення функції SERVO
server.begin();
Serial.println("HTTP server started");
}
void loop(void){
server.handleClient();
}
String webPage()
{
sensors.requestTemperatures();
delay (1000);
float tempC = sensors.getTempCByIndex(0);
if (tempC >30)
{
digitalWrite(12, HIGH); // включаем вентилятор
delay (10000);
} else {
digitalWrite(12, LOW); // вентилятор
delay (1000);
}

String web;
//Візуалзація інтерфейсу
web += "<head><meta name=\"viewport\" content=\"width=device-width, initial-
scale=1\"/> <meta charset=\"utf-8\"><title>ESP
8266</title><style>button{color:red;padding: 10px 27px;}</style></head>";
web += "<h1 style=\"text-align: center;font-family: Open sans;font-weight:
100;font-size: 20px;\">Автономна система керування Smart Home</h1><div>";
web += "<p style=\"text-align: center;margin-top: 0px;margin-bottom: 5px;\">--
Автоматичне керування освітлення та звуку--</p>";
if (digitalRead(D0_pin) == 1)
{
web += "<div style=\"text-align: center;width: 98px;color:white ;padding: 10px
30px;background-color: #43a209;margin: 0 auto;\">ON</div>";
}
else
{
web += "<div style=\"text-align: center;width: 98px;color:white ;padding: 10px
30px;background-color: #ec1212;margin: 0 auto;\">OFF</div>";
}
web += "<div style=\"text-align: center;margin: 5px 0px;\"> <a
href=\"socket1On\"><button>ON</button></a>&nbsp;<a
href=\"socket1Off\"><button>OFF</button></a></div>";
web += "<p style=\"text-align: center;margin-top: 0px;margin-bottom: 5px;\">----
Внутрішнє освітлення----</p>";
Арк.

84
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

if (digitalRead(D1_pin) == 1)
{
web += "<div style=\"text-align: center;width: 98px;color:white ;padding: 10px
30px;background-color: #43a209;margin: 0 auto;\">ON</div>";
}
else
{
web += "<div style=\"text-align: center;width: 98px;color:white ;padding: 10px
30px;background-color: #ec1212;margin: 0 auto;\">OFF</div>";
}
web += "<div style=\"text-align: center;margin: 5px 0px;\"> <a
href=\"socket2On\"><button>ON</button></a>&nbsp;<a
href=\"socket2Off\"><button>OFF</button></a></div>";
web += "<p style=\"text-align: center;margin-top: 0px;margin-bottom: 5px;\">----
Зовнішнє освітлення----</p>";
if (digitalRead(D2_pin) == 1)
{
web += "<div style=\"text-align: center;width: 98px;color:white ;padding: 10px
30px;background-color: #43a209;margin: 0 auto;\">ON</div>";
}
else
{
web += "<div style=\"text-align: center;width: 98px;color:white ;padding: 10px
30px;background-color: #ec1212;margin: 0 auto;\">OFF</div>";
}
web += "<div style=\"text-align: center;margin: 5px 0px;\"> <a
href=\"socket3On\"><button>ON</button></a>&nbsp;<a
href=\"socket3Off\"><button>OFF</button></a></div>";
web += "<p style=\"text-align: center;margin-top: 0px;margin-bottom: 5px;\">----
Ворота----</p>";
web += "<div style=\"text-align: center;margin: 5px 0px;\"> <a
href=\"socket4On\"><button>Закрити</button></a>&nbsp;<a
href=\"socket4Off\"><button>Відкрити</button></a></div>";
web += "<p style=\"text-align: center;margin-top: 0px;margin-bottom: 5px;\">----
Температура приміщення----</p>";
web += "<div style=\"text-align: center;width: 98px;color:white ;padding: 10px
30px;background-color: #5191e4;margin: 0 auto;\">"+
String(sensors.getTempCByIndex(0))+"</div>";
web += "<div style=\"text-align:center;margin-top: 20px;\"><a
href=\"/\"><button style=\"width:158px;\">Обновити</button></a></div>";
web += "</div>";
return(web);
}

Арк.

85
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Обозначение Наименование Примечание
Документація

А1 СКРТ.019.8055.248 Е1 Схема структурна 1
A1 ЕС1К РТ.019.8055.248 Е3 Сстхермукат еулренкта рична 1
А4 СЕЗК РТ.019.8055.248 ПЕ П преирнецлиікп оелвеам ентів 2

Стандартні вироби

Діоди

1 АЛ305 6 VD1-VD6
2 SMD 4008 2 VD7-VD8

Мікросхеми

3 TP4056 1
4 ESP8266 1

Конденсатори

5 SMD 0805 - 10мкФ 5 C1-C5
6 SMD 1206 - 390пФ 3 C6-C8

Котушка індуктивності

7 471 470UH CD54 1 L1

СКРТ.019.8055.248 СП
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Розроб. Гупаленко В.С. Літ. Арк. Акрушів

Перевір. Палагін В.В. Розробка інтелектуальної системи 1 3

Реценз. управління «Розумний будинок» з
Н. Контр.
автономним джерелом живленням ЧДТУ
Затверд. Палагін В.В.

Формат
Зона
Поз
Кол.

Примеча
Обозначение Наименование
ние
Резистори

8 1206 - 750 кОм 5% 8 R1-R8
9 4,7 кОм - 0.25Вт 5% 1 R9

Реле

10 KY-019 1 К1

Стабілітрон VD1

11 SOT-23-3 1

Динамік

12 1 ВА1

Датчики

13 HC-SR501 1 S1
14 LM393 1 S2
15 DS18B20 1 S3

Джерела живлення

16 Сонячні батареї 2
17 Panasonic 18650 1

Сервопривід

18 SG 90 1 M2
Лист
СКРТ.019.8055.248 СП 2
Змін. Лист № докум. Підпис Дата

Формат
Зона
Поз
Кол.

Примеча
Обозначение Наименование
ние
Вентилятор

19 BUB0512L 1 M1

Лист
СКРТ.019.8055.248 СП 3
Змін. Лист № докум. Підпис Дата

Формат
Зона
Поз
Кол.
Позначення Найменування Примітки

Діоди

VD1-VD6 АЛ305 6
VD7-VD8 SMD 4008 2

Мікросхеми

TP4056 1
ESP8266 1

Конденсатори

C1-C5 SMD 0805 - 10мкФ 5
C6-C8 SMD 1206 - 390пФ 3

Котушка індуктивності

L1 471 470UH CD54 1

Резистори

R1-R8 1206 - 750 кОм 5% 8
R9 4,7 кОм - 0.25Вт 5% 1

Реле

К1 KY-019 1

СКРТ.019.8055.248 ПЕ

Зм. Лист № докум. Підпис Зм.
Виконав Гупаленко В.С. Розробка інтелектуальної Література Лист Листів
Перевірив Палагін В.В. системи управління У 1
«Розумний будинок» з
Н.Контр. Палагін В.В.
автономним джерелом
ЧДТУ
живленням

Кіл.
Позначення Найменування Примітки

Стабілітрон

VD1 SOT-23-3 1

Динамік

ВА1 1

Датчики

S1 HC-SR501 1
S2 LM393 1
S3 DS18B20 1

Джерела живлення

Сонячні батареї 2
Panasonic 18650 1

Сервопривід

M2 SG 90 1

Вентилятор

M1 BUB0512L 1

Лист
СКРТ.019.8055.248 ПЕ 2
Зм. Лист № докум. Підпис Дата

Кіл.

Репозиторій ЧДТУ