Te & Te@Europe (Telemonitoraggio e telecontrollo in Europa)

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1 Te & (Telemonitoraggio e telecontrollo in Europa) Nell ambito del programma comunitario SOCATES/Comenius, Progetti di Sviluppo della Scuola, l ITIS Montani di Fermo ha partecipato insieme ad altri quattro partners europei allo sviluppo di un lavoro che prevede la comunicazione a distanza ed il controllo di alcune grandezze fisiche all interno della così detta casa intelligente. Il primo anno di lavoro prevede che da parte di ogni scuola venga sviluppata la parte hardware del progetto: vale a dire l acquisizione dei dati e il loro controllo in sede locale mediante un metodo che ognuno dei partners sceglierà a proprio arbitrio. La relazione seguente spiega e documenta il lavoro realizzato da alcuni insegnanti e studenti dell ITIS Montani. Si vuole realizzare un controllo di temperatura nella gamma fra e 0 C e di illuminamento nella gamma fra 00 e 00 Lux all interno di un modello di villa a due piani (progetto comune); in aggiunta abbiamo previsto un sistema antiintrusione e di rivelazione fughe di gas con comunicazione di allarme mediante GSM. La scheda a microcontrollore ha il compito di rilevare il valore di quattro grandezze analogiche,opportunamente condizionate, provenienti da sensori, rispettivamente Ti (temperatura interna), To (temperatura esterna), Li (luminosità interna), Lo (luminosità esterna), convertirle, memorizzarle e trasmetterle mediante comunicazione seriale all ACE di un PC; quindi attendere e ricevere il risultato della elaborazione; dopo di ciò dovrà comandare l interfaccia attuatori a seconda della informazione ricevuta. Gli attuatori sono costituiti da un elemento riscaldante di tipo resistivo, da un ventilatore, da un motore per serranda, da alcune lampade e da una elettrovalvola. Per la scrittura del programma assembler per i PIC si è utilizzato il compilatore PICBASIC mentre il programma che gestisce il tutto è scritto in Visual Basic : ha il compito di confrontare i valori selezionati da quelli attuali e fornire gli opportuni comandi agli attuatori, oltre che relazionarsi con

2 il data base per le comunicazioni a distanza. Quanto sopra è sinteticamente spiegato dallo schema a blocchi: SENSOI Ti To Li - Lo Circuiti di condizionamento Attu atori Inter facc ia attu atori Microcontrollore PICF TxD xd Traslatori di livello S ACE PC

3 Qui di seguito vengono mostrate alcune foto del modello di casa da noi realizzato :

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5 La parte hardware del presente lavoro è costituita da cinque schede elettroniche per ognuna delle quali, oltre all ovvio studio di progetto, si è proceduto al disegno elettrico e alla realizzazione del layout mediante OCAD, nonché alla realizzazione del circuito stampato mediante CAM e fresa a controllo numerico,al suo montaggio e prova. Di seguito vengono riportati gli schemi elettrici, i layouts e le foto di quanto realizzato.

6 F FUSE U LMC/TO0 trasformatore V 0 V V 0 V 0 V 0 J F F FUSE FUSE F FUSE - D F FUSE - D C.mF C.mF IN OUT U C 0uF C 0uF LMLAC/TO IN OUT U IN OUT C.mF LM0C/TO0 C 0uF C 0.uF C 0.uF C 0.uF K K K 0 J CON0 Volt -Volt Volt Massa Massa Massa Volt lamp Volt Volt res Massa - D Q TIP C0.mF 0 D V C uf C 0uF Schema elettrico del circuito di alimentazione : Fornisce in uscita le seguenti alimentazioni : e Vcc - Vcc - Vcc e Vac. Layout della scheda di alimentazione.

7 Disegno CAM per realizzazione del circuito stampato con il plotter Protomat LPKF

8 Foto della scheda di alimentazione. C POT A POT A C J CON J CON C.uF C.uF POT A U TL/TO 0 POT A UA TL0 C C C 0.uF CON CON J J POT A UC TL0 UA TL0 C - - C UD TL0 UB TL0 J CON UB - TL0 POT A Schema elettrico dei circuiti di condizionamento dei segnali provenienti dai sensori.

9 Layout della scheda di condizionamento. Disegno CAM per realizzazione del circuito stampato con il plotter Protomat LPKF

10 Foto della scheda di condizionamento.

11 U A0 A A A A/TOCKI OSC/CLKIN OSC/CLKOUT MCL B0/INT B B B B B B B 0 0 PICF LS Q0 Q Q Q Q Q Q Q U D0 D D D D D D D OC CLK U D0 D D D D D D D OC CLK LS Q0 Q Q Q Q Q Q Q J HEADE Y CYSTAL J CON C C C K 0, uf pf pf U A A A A A A U J 00 A A K C 0, uf CON 0 A0 A A A A A MCL OSC OSC F B0 B B B B B B B C0 C C C C C C C 0 0 G G LS U A A A A A A A A G G LS Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y 0 UA U DB0 DB DB DB DB DB DB DB S /W E LCD BL Vo BL- GND UA 00 V V- 0K J P CON K CONNECTO DB Schema elettrico dei circuiti di conversione e comunicazione : in tale circuito sono presenti due microcontrollori, il PICF effettua la conversione dei segnali provenienti dal circuito di condizionamento, li visualizza su display, li trasmette al PC, aspetta e riceve i dati elaborati; il PICF converte uno dei Byte ricevuti in segnale PWM per il controllo dell illuminamento. Layout della scheda di comunicazione.

12 Disegno CAM per realizzazione del circuito stampato con il plotter Protomat LPKF Foto della scheda di comunicazione

13 V J GND CON J FCL FCH GND GND SENSO ABIL. CON J CON J LAMPADE GND GND ABIL. PWM CON 0 K D 0 K D0 0 0 K V 0 K 0 K 0 K. K 0 K 0 K D CV D Q BC0B Q BC0B 00 K 0 UA LS0 UB LS0 UC LS0 UD LS0 Q TIP 00 C 0.uF D D Q D TIC 0 U A A A A E E EN EN L Q TIP D D Y Y Y Y K K U N D D D D D D D D 0 0 Q K BC0B J J CON CON TEMO. Vac ABIL.T. GND VENT. ABIL.V. Schema elettrico dei circuiti di pilotaggio degli attuatori : nello schema sono presenti tre distinti circuiti, il driver L per il pilotaggio dei motori serrande, il darlington per il pilotaggio delle lampade con tecnica PWM e il TIAC comandato da un optoisolatore per il pilotaggio della termoresistenza.

14 Layout della scheda di pilotaggio degli attuatori. Disegno CAM per realizzazione del circuito stampato con il plotter Protomat LPKF

15 Foto della scheda di pilotaggio degli attuatori.

16 DB VEE M D GND N00 D - D - GND MO. P P.mm H CZZ D U 0 C0 00nF C 0uF V VEE D U 0 VNN C 00nF C 0uF V K U A A A A0 TCC OSC MCL OSC VSS B0 B B B B B 0 B B FA C Y pf C MHZ pf V K DB DB DB DB DB DB DB0 EN /W S Vo GND 0 Q TIP S-/C J DB C.uF 0V U TX DO X DI 0 TX DO X DI V -V C C C uf C- C- 0V MAX C uf 0V C.uF 0V S K U A A A A0 TCC OSC MCL OSC VSS B0 B B B B B 0 B B FA Y MHZ C pf C pf 00 W Q TIP Antenna M MO PIN X x.f. Aurel 0K S 00 0 W M ACQUA 0K SIENA V 0K U TL 0 - K D N DZ.V 0K V 0K 0K U C 0uF V - TL 0 K D N DZ.V 0K Q TIP W Q TIP VENT. AB.INT. V.GAS W VNN Q0 TIP GND HEATHE HEATHE Vout Vref Vout GND 00 W Schema elettrico della centralina per il rilevamento di presenze e fughe di gas con abilitazione a telecomando e comunicazione a interfaccia GSM.

17 Layout della scheda relativa alla centralina. Scheda centralina

18 Interfaccia GSM ( acquistata )