Show page

Differences

This shows you the differences between two versions of the page.

--- pm:prj2024:sseverin:vladimir.bucur1504 [2024/05/26 14:13]
vladimir.bucur1504
+++ pm:prj2024:sseverin:vladimir.bucur1504 [2024/05/28 22:00] (current)
vladimir.bucur1504
@@ Line 31: / Line 31: @@
  **Potentiometrul**: este legat la VCC și GND și la pinul A1 de pe plăcuță. Are rolul de a seta temperatura de prag dorită.
- **Senzotul de temperatuea**: acesta are 4 pini dintre care unul nu se folosește. 2 dintre ei sunt pentru alimentare și masă iar al 3-lea pentru conectarea la pinul digital 7 de pe plăcuță. S-a folosit de asemenea o rezistență de 10KOhm. Are rolul de a măsura temperatura din încăpere.
+ **Senzorul de temperatură**: acesta are 4 pini dintre care unul nu se folosește. 2 dintre ei sunt pentru alimentare și masă iar al 3-lea pentru conectarea la pinul digital 7 de pe plăcuță. S-a folosit de asemenea o rezistență de 10KOhm. Are rolul de a măsura temperatura din încăpere.
- **Fotodioda**: este conectată la alimentare și la masă și de asemenea pe plăcuța Arduino pe pinul analogic A1. Rolul ei este de a detecta dacă afară este întuneric sau lumină pentru a se hotărî dacă este zi sau noapte și a ști dacă aerul condiționat va merge sau nu.
+ **Fotodiodă**: este conectată la alimentare și la masă și de asemenea pe plăcuța Arduino pe pinul analogic A1. Rolul ei este de a detecta dacă afară este întuneric sau lumină pentru a se hotărî dacă este zi sau noapte și a ști dacă aerul condiționat va merge sau nu.
  **Ventilator**: ventilatorul folosit este unul cu 3 pini (unul și pentru senzorul de viteză). Pentru conectarea ventilatorului și posibilitatea de a controla turațiile lui s-a folosit un MOSFET. Ventilatorul este conectat cu ajutorul său la întreg circuitul și astfel și la plăcuța Arduino prin pinul digital 10. Deși ventilatorul are un senzor special pentru controlul turațiilor (firul galben), eu nu l-am folosit preferând să folosesc proprietățile MOSFET-ului pentru a se putea folosi orice fel de ventilator nu doar unul mai scump. Are rolul de a răci încăperea până temperatura actuală să ajungă mai mică sau egală cu cea setată.
-<note tip>
-Aici puneţi tot ce ţine de hardware design:
-  * listă de piese
-  * scheme electrice (se pot lua şi de pe Internet şi din datasheet-uri, e.g. http://www.captain.at/electronic-atmega16-mmc-schematic.png)
-  * diagrame de semnal
-  * rezultatele simulării
-</note>
 ===== Software Design =====
@@ Line 70: / Line 61: @@
 PWM a fost utilizat pentru a ajusta turațiile motorului ventilatorului. Aceasta permite controlul precis al vitezei motorului în funcție de temperatura curentă și nivelul de lumină, asigurând un răspuns adaptativ al sistemului la condițiile de mediu. Utilizarea PWM este o metodă eficientă și flexibilă pentru controlul motoarelor în proiectele cu Arduino. În acest proiect s-a folosit pentru 2 lucruri:
-  * Controlul Vitezei Motorului - funcția analogWrite() generează un semnal PWM pe pinul specificat. În cazul proiectului meu, analogWrite(GATE, ventilator_speed) ajustează viteza motorului prin modificarea ciclicității semnalului PWM aplicat pe pinul GATE. Valoarea ventilator_speed determină ciclicitatea semnalului PWM, variind între 0 (0% ciclicitate, motor oprit) și 255 (100% ciclicitate, motor la viteză maximă).
+  * Controlul Vitezei Motorului - funcția analogWrite() generează un semnal PWM pe pinul specificat. În cazul proiectului meu, analogWrite(GATE, ventilator_speed) ajustează viteza motorului prin modificarea ciclicității semnalului PWM aplicat pe pinul GATE. Valoarea ventilator_speed determină ciclicitatea semnalului PWM, variind între 0 (0% ciclicitate, motor oprit) și 1000(100% ciclicitate, motor la viteză maximă).
   * Calculul Vitezei Ventilatorului - Viteza ventilatorului este determinată pe baza diferenței dintre temperatura curentă și temperatura limită setată. Viteza ventilatorului este ajustată și în funcție de valoarea luminii citită de la fotodiodă (light_value > 100). Funcția constrain() asigură că valoarea vitezei ventilatorului se încadrează între MIN_SPEED_THRESHOLD și 255.
-=== Explicati scheletul proiectului ===
+=== Explicația scheletului proiectului ===
-In aceasta sectiune o sa explic scheletul, cum am realizat calibrarea elementelor de senzoristica, elementele de noutate ale proiectului si alte explicatii suplimentare.
+În această secțiune o să explic scheletul, cum am realizat calibrarea elementelor de senzorică, elementele de noutate ale proiectului și alte explicații suplimentare.
-* Definierea pinilor pentru diferite componente sau senzori
+  * Definierea pinilor pentru diferite componente sau senzori
 <code c>
 #define TEMPERATURE_SENSOR_PIN 7
@@ Line 85: / Line 76: @@
 </code>
-* Declararea variabilelor globale pe care urmeaza sa le folosesc in intreg codul
+  * Declararea variabilelor globale pe care urmează să le folosesc în întreg codul
 <code c>
 // Initialize the LCD with I2C address 0x27 and dimensions 16x2
@@ Line 99: / Line 90: @@
 int light_value = 0;
-// Define a constant for the minimum speed threshold of the fan
+// Define constants for the minimum and maximum speed threshold of the fan
-const int MIN_SPEED_THRESHOLD = 65;
+const int MIN_SPEED_THRESHOLD = 70;
+const int MAX_SPEED_THRESHOLD = 1000;
 </code>
-<note tip>
+  * Funcția setup()
-Descrierea codului aplicaţiei (firmware):
+<code c>
-  * mediu de dezvoltare (if any) (e.g. AVR Studio, CodeVisionAVR)
+void setup() {
-  * librării şi surse 3rd-party (e.g. Procyon AVRlib)
+  // Set the GATE pin as an output and initialize it to LOW
-  * algoritmi şi structuri pe care plănuiţi să le implementaţi
+  pinMode(GATE, OUTPUT);
-  * (etapa 3) surse şi funcţii implementate
+  digitalWrite(GATE, LOW);
-</note>
-===== Rezultate Obţinute =====
+  // Initialize the LCD and clear any previous display
+  lcd.init();
+  lcd.backlight();
+  lcd.clear();
+}
+</code>
+În această secțiune se realizează set-up-ul și starea inițială pentru ventilator și LCD. Ne asigurăm că ventilatorul, la început, este oprit prin `digitalWrite(GATE, LOW)` și se setează pinul GATE ca fiind de tip OUTPUT. LCD-ului i se dă lumina de fundal și se șterge tot ce ar fi putut fi scris înainte pe el pentru a ne asigura că, ulterior, se afișează doar ce noi dorim.
-<note tip>
+  * Funcția loop()
-Care au fost rezultatele obţinute în urma realizării proiectului vostru.
+<code c>
-</note>
+// Set cursor to the beginning of the first line and display "Set Temp: "
+lcd.setCursor(0, 0);
+lcd.print("Set Temp: ");
-===== Concluzii =====
+// Set cursor to the beginning of the second line and display "Current Temp: "
+lcd.setCursor(0, 1);
+lcd.print("Current Temp: ");
+</code>
+Se setează cursorul astfel încât pe prima linie a LCD-ului să se afișeze "Set Temp: ", iar pe a doua "Current Temp: ". Acestea se fac la început pentru că ele sunt afișate mereu pe ecran și doar valorile care urmează a fi scrise se modifică.
-===== Download =====
+<code c>
+// Read the light value from the photodiode
+light_value = analogRead(PHOTODIODE_PIN);
-<note warning>
+// Read the potentiometer value to determine the limit temperature
-O arhivă (sau mai multe dacă este cazul) cu fişierele obţinute în urma realizării proiectului: surse, scheme, etc. Un fişier README, un ChangeLog, un script de compilare şi copiere automată pe uC crează întotdeauna o impresie bună ;-).
+potentiometer_value = analogRead(POTENTIOMETER_PIN);
+limit_temperature = map(potentiometer_value, 1023, 0, 50, 0);
+</code>
+Folosind ADC pentru a transforma semnalul analog in unul digital, se citesc si se memoreaza valorile date de fotorezisotr si potentiometru. Funcția map() este folosită pentru a mapea o valoare dintr-un interval în altul. În acest caz, valoarea citită de la potențiometru care este în intervalul 0-1023 (datorită rezoluției ADC a plăcii Arduino) este mapeată într-un interval de temperaturi între 0 și 50 grade Celsius. Astfel, potențiometrul poate fi rotit pentru a selecta temperatura dorită, iar această valoare este utilizată ca temperatură limită pentru activarea ventilatorului în funcție de diferența de temperatură măsurată.
-Fişierele se încarcă pe wiki folosind facilitatea **Add Images or other files**. Namespace-ul în care se încarcă fişierele este de tipul **:pm:prj20??:c?** sau **:pm:prj20??:c?:nume_student** (dacă este cazul). **Exemplu:** Dumitru Alin, 331CC -> **:pm:prj2009:cc:dumitru_alin**.
+<code c>
-</note>
+// Read the temperature from the DHT11 sensor
+int input_temp = DHT.read11(TEMPERATURE_SENSOR_PIN);
+current_temperature = DHT.temperature;
-===== Jurnal =====
+// Calculate the temperature difference between the current and limit temperatures
+int temperature_difference = current_temperature - limit_temperature;
-<note tip>
+// Calculate the fan speed using a non-linear mapping based on temperature difference
-Puteți avea și o secțiune de jurnal în care să poată urmări asistentul de proiect progresul proiectului.
+int ventilator_speed = 0;
+if (temperature_difference > 0 && light_value > 100) {
+  ventilator_speed = MIN_SPEED_THRESHOLD + pow(temperature_difference, 1.5) * (MAX_SPEED_THRESHOLD - MIN_SPEED_THRESHOLD) / pow(50, 1.5);
+  ventilator_speed = constrain(ventilator_speed, MIN_SPEED_THRESHOLD, MAX_SPEED_THRESHOLD);
+}
+// Set the fan speed using PWM on the GATE pin
+analogWrite(GATE, ventilator_speed);
+ </code>
+Folosind senzorul de temperatură și funcțiile bibliotecii dht.h, se înregistrează temperatura curentă din încăpere. Întrucât ventilatorul are o turație diferită în funcție de diferența de temperatură între cea curentă și cea setată, se calculează această diferență. În cazul în care diferența este > 0, iar valoarea fotodiodei este mai mare de 100 (această valoare de comparație a fost aleasă ca prag pentru a se stabili dacă este zi sau noapte în funcție de lumina înregistrată), se calculează turațiile cu care va funcționa ventilatorul.
+Explicații pentru calcularea vitezei ventilatorului:
+  * MIN_SPEED_THRESHOLD - Reprezintă valoarea minimă a vitezei ventilatorului. Indică viteza minimă la care ventilatorul ar trebui să funcționeze.
+  * pow(temperature_difference, 1.5) - Această parte a formulei calculează o putere a diferenței de temperatură (înălțimea). Ridicând diferența de temperatură la puterea 1.5, asigurăm o relație neliniară între diferența de temperatură și viteza ventilatorului. Acest lucru înseamnă că ventilatorul va reacționa mai rapid la variațiile mari de temperatură și mai lent la variații mici.
+  * (1000 - MIN_SPEED_THRESHOLD) - Aceasta reprezintă intervalul de viteză maximă pe care îl poate avea ventilatorul, minus viteza minimă. Practic, este diferența dintre viteza maximă și viteza minimă a ventilatorului.
+  * pow(50, 1.5) - Această parte a formulei reprezintă un factor de scalare. 50 este diferența de temperatură la care vrem ca formula să ofere o viteză maximă a ventilatorului.
+În concluzie, rezultatul acestei expresii este viteza pe care o vom atribui ventilatorului în funcție de diferența de temperatură. Cu cât diferența de temperatură este mai mare, cu atât viteza ventilatorului va fi mai mare. De asemenea, utilizarea funcției pow pentru ridicarea la putere a diferenței de temperatură permite o reglare neliniară a vitezei ventilatorului, astfel încât să fie mai reactiv la schimbările de temperatură.
+Apoi, folosind funcția constrain(), ne asigurăm că viteza ventilatorului (ventilator_speed) rămâne între o valoare minimă (MIN_SPEED_THRESHOLD) și o valoare maximă (1000). Aceasta este importantă pentru a evita situațiile extreme, cum ar fi o viteză prea mică, care ar opri ventilatorul, sau o viteză prea mare, care ar fi inutilă sau ar crea zgomot excesiv.
+<code c>
+// Update the LCD if the limit temperature has changed
+if (limit_temperature != previous_limit_temperature) {
+  lcd.setCursor(11, 0); // Set cursor after "Set Temp: "
+  lcd.print("    "); // Clear old value
+  lcd.setCursor(11, 0); // Reset cursor position
+  lcd.print(limit_temperature); // Display new limit temperature
+  previous_limit_temperature = limit_temperature; // Update previous limit temperature
+}
+// Update the LCD if the current temperature has changed
+if (current_temperature != previous_current_temperature) {
+  lcd.setCursor(14, 1); // Set cursor after "Current Temp: "
+  lcd.print("    "); // Clear old value
+  lcd.setCursor(14, 1); // Reset cursor position
+  lcd.print(current_temperature); // Display new current temperature
+  previous_current_temperature = current_temperature; // Update previous current temperature
+}
+// Wait for the specified delay before the next loop iteration
+delay(DELAY);
+</code>
+Acest cod se ocupă de actualizarea afișajului LCD în funcție de schimbările în temperatură. În primul bloc de cod, se verifică dacă temperatura limită setată a fost schimbată față de valoarea precedentă. Dacă da, se șterge vechea valoare de pe afișaj și se afișează noua valoare a temperaturii limită.
+În al doilea bloc de cod, se verifică dacă temperatura curentă a fost schimbată față de valoarea precedentă. Dacă da, se șterge vechea valoare de pe afișaj și se afișează noua valoare a temperaturii curente.
+În ambele cazuri, se actualizează variabilele previous_limit_temperature și previous_current_temperature pentru a reflecta valorile curente ale temperaturilor, astfel încât să se poată verifica schimbările ulterioare.
+În final, după ce afișajul LCD a fost actualizat sau nu, programul așteaptă un anumit timp (DELAY) înainte de a itera din nou prin bucla principală (loop()). Aceasta asigură o pauză între actualizările afișajului pentru a nu supraîncărca sistemul cu actualizări inutile.
+===== Rezultate Obţinute =====
+<html> <iframe width="930" height="523" src="https://www.youtube.com/embed/I8yQ7JCwFF0" title="Sistem de climatizare" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture; web-share" referrerpolicy="strict-origin-when-cross-origin" allowfullscreen></iframe> </html>
+===== Concluzii =====
+Acest proiect a fost o ocazie foarte buna de a aplica cunoștințele acumulate la PM și ED. In plus am utilizat Fusion pentru a crea schema electrică aplicand inca o data cunostintele de la TSC. A fost o provocare inginerească ce mi-a oferit o înțelegere mai profundă a interacțiunii dintre hardware și software. Am experimentat cu ADC și PWM, am lucrat cu senzori, am afișat date pe LCD folosind I2C și, cel mai important, am înțeles cu adevărat cum se utilizează un Arduino. Proiectul a ieșit exact cum mi-am dorit, iar in urma sa chiar mi-am descoperit o noua pasiune
+===== Download =====
+<note>
+Arhiva cu implementarea și schema electrică se poate descărca de {{:pm:prj2024:sseverin:sistemdeclimatizare.zip|aici}}.
 </note>
 ===== Bibliografie/Resurse =====
-Resurse software:
+Resurse hardware:
   * [[https://www.snapeda.com/parts/ARDUINO%20UNO%20R3%20DIL/Arduino/view-part/?welcome=home|Simbol si foorprint placuta Arduino]]
   * [[https://www.snapeda.com/parts/DHT11/UNIVERSAL-SOLDER%20Electronics%20Ltd/view-part/?company=UPB+Bucharest&ref=search&t=DHT11|Simbol si foorprint senzor de temperatura]]
+  * [[https://projecthub.arduino.cc/arduino_uno_guy/i2c-liquid-crystal-displays-5eb615|LCD + I2C]]
+  * [[https://www.tinkercad.com|Simulari online pe Tinkercad]]
-<note>
+Resurse software:
-Listă cu documente, datasheet-uri, resurse Internet folosite, eventual grupate pe **Resurse Software** şi **Resurse Hardware**.
+  * [[https://youtu.be/Pw1kSS_FIKk?si=g1XOPAoSJoEA2BTa|Cum sa controlezi turatiile ventilatorului]]
-</note>
+  * [[https://youtu.be/dJJAQxyryoQ?si=kQP7hxP2FgdCKuVW|Cum sa folosesti senzorul de temperatura DHT11]]
-<html><a class="media mediafile mf_pdf" href="?do=export_pdf">Export to PDF</a></html>