ITI AUGUSTO RIGHI ESAME DI STATO A.S. 2013/2014. Tesina di. Serrano Pietro VB Informatica. Home Automation

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Domenico Giglio
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1 ITI AUGUSTO RIGHI ESAME DI STATO A.S. 2013/2014 Tesina di Serrano Pietro VB Informatica Home Automation

2 Indice 1. Introduzione al Progetto Home Automation ; 2. Cos è Arduino UNO.1 Ambiente di Sviluppo.2 Linguaggio di Programmazione 3. Impianto di ventilazione.1 Circuito di ventilazione.2 Architettura Client/Server 4. Impianto di illuminazione.1 Fotoresistenza.2 Sensore PIR 5. Allegati.1 Tabella di Riconoscimento Cablaggio.2 Foto del plastico.3 Sketch 6. Bibliografia, Sitografia e Software Utilizzati

3 1. Introduzione al Progetto Il progetto nasce dall'esigenza di applicare le innovazioni tecnologiche, degli ultimi anni, all'ambiente domestico. Già dagli inizi degli anni 50, lo sviluppo tecnologico inizia ad avere un aumento esponenziale poichè già si prevedeva che, i paesi più potenti tecnologicamente potessero mantere il predominio su altri paesi sottosviluppati e che le guerre non fossero più combatutte militarmente ma economicamente con l ausilio della tecnologia e dello spionaggio. Questo progetto fa parte dell'ambito tecnologico della DOMOTICA e prende il nome di Home Automation. La domotica nasce dalla fusione tra domos,che in latino vuol dire casa, e informatica; Nasce con lo scopo di migliorare la qualità della vita e la sicurezza, risparmiare energia e ridurre i costi di gestione. Il mio progetto ha lo scopo di gestire l'impianto di ventilazione e illuminazione della casa in modo da rispecchiare i punti pre-elencati. Il plastico è stato realizzato con del legno compensato con uno spessore di 8mm, ed è stato assemblato con della colla per legno e con dei chiodi specifici. E possibile visualizzare, in tempo reale, lo stato dell illuminazione delle singole stanze e delll impianto di ventilazione tramite broswer. Inoltre è stato realizzato un pavimento flottante in miniatura per contenere i vari cavi di collegamento che vengono contraddistinti in base al colore ed è possibile risalire più facilmente alla stanza di appartenenza verificando il colore della canalina che avvolge i fili. 2. Cos è Arduino UNO Arduino Uno è un dispositivo basato su microcontrollore che permette di realizzare diversi tipi di circuiti elettronici. Possiede 14 pin digitali programmabili come ingressi o uscite e 6 ingressi per l acquisizione ed elaborazione di segnali analogici. Il microcontrollore è l ATmega328 prodotto da Atmel, ha una velocità di 16MHz, una memoria flash da 32KB, una sram da 2KB e una memoria EEPROM da 1KB. L alimentazione della scheda avviene tramite porta usb o tramite l apposito connettore. In caso siano collegati sia il cavo usb sia il connettore di alimentazione, la scheda è capace di scegliere automaticamente la fonte di alimentazione esterna. Inoltre per Arduino UNO, non essendo provvisto di

4 connettore RJ45 per la comunicazione Ethernet, esiste la shield Ethernet la quale istallata sull arduino ci permette di utilizzarlo anche come Server. 2.2 Ambiente di Sviluppo Arduino fornisce un particolare ambiente di sviluppo chiamato Processing, questo è compatibile con calcolatori con S.O. Windows, Mac-Os e Linux. L intero software è basato su java ed è completamente Open-Source. Scendendo nel dettaglio notiamo che l ambiente di sviluppo è diviso in 3 parti fondamentali ovvero dichiarativa, setup o inizializzazione e loop. Nella parte dichiarativa il programmatore dichiara ogni singola variabile che utilizzerà in un secondo momento. Nella parte di setup o inizializzazione il programmatore stabilisce i Pin di arduino che userà e se hanno una funzione di INPUT o OUTPUT. Nel Loop il programmatore inserisce l intero programma che verrà svolto dall arduino, dalla semplice accensione di LED alla gestione completa di un sistema di automazione. Inoltre quest ultima parte è proprio chiamata loop poichè si ripete ogni Millisecondo. 2.3 Linguaggio di Programmazione Il linguaggio di programmazione utilizzato è il C/C++ nasce nel 1983 ed è un linguaggio orientato ad oggetti. E uno dei linguaggi di programmazione più utilizzati ed Inoltre è ricco di librerie e funzioni che nel caso dell utilizzo di Arduino sono ampliate. Infatti abbiamo librerie extra a seconda del dispositivo che utilizziamo; come ad esempio la libreria Ethernet.h che serve per comandare la shield Ethernet. Il programma finale che dovrà eseguire l Arduino prende il nome di Sketch.

5 3. Impianto di Ventilazione L intero impianto di ventilazione è composto da due blocchi: Circuito di Ventilazione e Sensore di Temperatura. Quando all interno dell abitazione raggiungiamo una temperatura superiore ai 30 C, mediante la programmazione, l Arduino attiva la ventilazione. L Arduino disattiverà la ventilazione non appena la temperatura scenderà al di sotto dei 30 C. 3.1 Circuito di Ventilazione Circuito di ventilazione è stato realizzato mediante l uso di una semplice ventola per PC, la corrente necessaria al funzionamento della ventola è elevata rispetto a quella che fornisce normalmente l Arduino. Per ovviare a questo problema è stato realizzato in circuito che utilizza un particolare componente elettronico, il transistore 2N1711. Con il transistore è possibile alimentare esternamente la ventola ed inoltre, alimentando la base del transistore, possiamo considerare il tutto come un interruttore e quindi possiamo comandare definitivamente la ventola.

3.2 Sensore di temperatura LM335 Il sensore di temperatura è un trasduttore ovvero un dispositivo in grado di trasformare un valore di temperatura in un corrispondente valore di resistenza elettrica.

6 3.2 Sensore di temperatura LM335 Il sensore di temperatura è un trasduttore ovvero un dispositivo in grado di trasformare un valore di temperatura in un corrispondente valore di resistenza elettrica. Un trasduttore di temperatura è formato da due conduttori metallici saldati ad un estremità. Il punto di saldatura è detto il giunto caldo, l'altro giunto freddo ed è qui che si preleva la differenza di potenziale. Il circuito per il funzionamento del Sensore LM335 è il seguente: 4. Impianto di Illuminazione L impianto di illuminazione riguarda esclusivamente l interno dell edificio; In ogni stanza ho predisposto un diodo led mentre fuori dall edificio ho predisposto una fotoresistenza che mi permette di determinare la luminosità presente instantaneamente. Così facendo appena rilevo una bassa quantità di luminosità nell ambiente circostante, attivo l illuminazione interna dell abitazione. Con l aggiunta del Sensore di Movimento PIR, attivo l illuminazione solo nelle stanze dove in quell istante risulta esserci stato movimento. Così facendo non attivo l illuminazione in tutta l abitazione ma solo nelle stanze dove si stanno svolgendo attività.

4.1 Fotoresistenza Il sensore di luminosità è un trasduttore, in questo caso una fotoresistenza, il cui valore cambia sensibilmente in funzione della luce che la investe.

2 Sensore di Movimento PIR Il Sensore PIR è un dispositivo elettronico che rileva e misura, in modo passivo, le radiazione infrarosse di tutti gli oggetti nel suo campo di vista.

7 4.1 Fotoresistenza Il sensore di luminosità è un trasduttore, in questo caso una fotoresistenza, il cui valore cambia sensibilmente in funzione della luce che la investe. A seconda del tipo, una fotoresistenza può misurare ad esempio circa 1 MOhm al buio e solo poche decine di kohm in piena luce. Il circuito di funzionamento della fotoresistenza è il seguente: 4.2 Sensore di Movimento PIR Il Sensore PIR è un dispositivo elettronico che rileva e misura, in modo passivo, le radiazione infrarosse di tutti gli oggetti nel suo campo di vista. Quando viene rilevata quando una sorgente a raggi infrarossi con una certa temperatura, come ad esempio un umano, che passa davanti a una sorgente a raggi infrarossi con un altro temperatura, come ad esempio un muro, il sensore misura questo cambiamento di stato e restituisce valore binario 1. Nel caso in cui non rileva movimento restituisce valore binario 0. Di seguito è riportato il circuito di funzionamento:

8 5. Allegati 5.1 Tabella di riconoscimento cablaggio Identificativo Stanza Colore Canalina Colore Fili PIN N Dispositivo Collegato Stanza1 Verde Rosso/Bianco 2/GND LED // // Giallo/Bianco 7/GND Ventola // // Verde/Bianco 10/GND Sensore PIR Stanza2 Viola Rosso/Bianco 3/GND LED // // Verde/Bianco 6/GND Sensore PIR Stanza3 Arancione Rosso/Bianco 4/GND LED // // Verde/Bianco 8/GND Sensore PIR Salone Giallo Rosso/Bianco 5/GND LED // // Giallo/Bianco 7/GND Ventola // // Verde/Bianco 9/GND Sensore PIR N.D. N.D Blu/Bianco A0/GND LM335 N.D. N.D BLU A2/GND Fotoresistenza

9 5.2 Foto del Plastico Dalla foto del Plastico possiamo risalire alla denominazione delle stanze per facilitare l intera gestione del cablaggio.

10 5.3 Sketch

13 6. Bibliografia, Sitografia e Software Utilizzati Bibliografia e Sitografia Software Fritzing Arduino IDE

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