отдай работу сука. спасение. Электронный замок с управлением через WiFi
 Скачать 2.27 Mb.
|
|
5.4 Подключение солнечных модулей и блоков питания Для работы всей разрабатываемой системы , необходим какой либо источник питания. В данном проекте используются 10 солнечных панелей, которые совокупно имеют мощность 10 Ватт. Одна солнечная панель может обеспечить уровень напря- жения 6 вольт и 160 мА тока. Если мы подключим две такие панели последователь- но, то мы получим панель, которая может обеспечить 12 Вольт при 160 мА тока. Далее, если соединить две панели по 12 Вольт и 160 мА тока параллельно, то мы получим панель, которая обеспечивает 12 Вольт напряжения и 320 мА тока. Таким образом если соединить панели так как показано на рисунке 5.4.1. то мы получим на выводах солнечной панели 12 Вольт напряжения и примерно 1 Ампер тока. Рисунок 5.4.1 – Принципиальная схема соединения солнечных панелей Для обеспечения питания разрабатываемой системы в течение 12 часов работы темного времени суток требуется аккумулятор, емкостью минимум 4800 мА/ч и 50 обеспечивающий 12 Вольт постоянного напряжения , так как усреднено (в зависи- мости от режима работы) потребляемая мощность делится так: ESP 8266 – 0,825 Вт Arduino UNO – 0,48 Вт Два светодиода и резисторы- 0,3 Вт Пьезодинамик- 0,02 Реле-0,96 Вт Электромеханический замок- 0,96 ИТОГ – 3,5Вт (4Вт) Для этого необходимо 8 аккумуляторов 18650 3.7В, 2600 мА/ч. Каждый аккуму- лятор обеспечивает напряжение 3,7 Вольт. Если соединить аккумуляторы последо- вательно по 4 штуки, (предварительно разрядив все аккумуляторы до 0) то мы получим блок питания 12 Вольт ( EMS1117 способен выдержать напряжение до 18 вольт) емкостью 2600 мА/ч. Следовательно, нам необходимо соединить два таких блока для получения блока питания 12 Вольт и 5200мА/ч чего более чем хватит для бесперебойного питания нашей системы. Схема подключения показана на рисунке 5.4.2 Рисунок 5.4.2 – Принципиальная схема соединения аккумуляторов в один блок пи- тания 51 Так как могут быть случаи, когда на солнечных панелях напряжение может быть меньше 12 Вольт, например, когда панели плохо освещаются, то для предот- вращения движения тока от блока питания, к солнечным панелям последовательно с панелями подключим диод 1N4007 1А, 1000 В. Схема подключения солнечных панелей к блоку питания показана на рисунке 5.4.3 Рисунок 5.4.3 – Принципиальная схема подключения солнечных панелей и блоков питания В нашей системе есть элемент, который для питания требует строго 3,3 Вольт. Для преобразования 12 вольт блока питания используется преобразователь напря- жения EMS1117. Он имеет три вывода: 0 В – земля, 3.3 В и 12 В. Полная схема подключения элементов питания к преобразователю показана на рисунке 5.4.4 52 Рисунок 5.4.4 – Принципиальная схема подключения солнечных панелей и блоков питания к преобразователю 53 6 Создание управляющей программы Программа, управляющая работой системы, будет состоять из двух частей Создание сервера Создание программы, управляемой ответом сервера на запрос клиента Алгоритм работы системы: Пользователь, которому требуется открыть замок, подключается к точке доступа Wi-Fi, которая создается Wi-Fi модулем. Затем, пользователь вводит пароль (идентификатор) и, если пароль верен, пользователь подключается к модулю, заходит в браузер телефона по ссылке 192.168.4.1 (ip адрес модуля).Далее, замок открывается и звучит звуковой сигнал. Через 5 секунд замок закрывается. Для программирования используется интегрированная среда разработки Ar- duino –Arduino IDE. Управлять модем ESP8266 01 можно посредством отправки ему AT-команд. АТ-команды – это набор команд, изначально разработанных в 1997 году ком- панией Hayes для собственной продукции. Все AT команды начинаются с букв AT. Сначала необходимо, чтобы модуль Wi-Fi создал сервер, при обращении к ко- торому открывался замок. Для этого сначала необходимо воспользоваться следую- щими командами: AT (Это команда для проверки модуля. Ожидаемый ответ от него- ОК.) AT+CWMODE = 3 ( Команда для определения режима работы модуля. 1-клиент, 2- точка доступа, 3- совмещенный) AT+RST (перезагрузка модуля. Необходимо для CWMODE) AT+CWSAP= "ARDUINOUNO","123456789",1,4 (настройка “имени”, “пароля”, номера канала и типа шифрования данных) AT+CIPMUX=1 (включение режима множественных подключений) AT+ AT+CIPSERVER=1,80 (задание запуска сервера и порта ) 54 Константа 1 указывает на то, что сервер будет запущен. Порт номер 80 ис- пользуется протоколом передачи гипертекста HTTP. Следовательно, что бы сервер зарегистрировал подключение к нему устройства пользователя, необходимо, чтобы пользователь воспользовался браузером телефона и ввести в адресную строку ip сервера. AT+CIFSR (отображение IP адреса сервера.) При подключении к серверу, модуль отправит на контроллер информацию о под- ключаемом устройстве. Выглядеть она может так как на рисунке 6.1 Рисунок 6.1 – Информация о клиенте Подача напряжения на реле, и остальные устройства будет осуществляться в случае, если в присланном от сервера ответе будет найдено какое либо определен- ный набор символов. В описанной ниже программе таким набором символов явля- ется слово Accept:. Но при желании, можно указать любую другую последователь- ность символов. Ниже представлены рисунки 6.2 и 6.3 с управляющей программой написанной в Arduino IDE 55 Рисунок 6.2 – Первая часть управляющей программы Рисунок 6.3 –Вторая часть управляющей программы 56 7 Разработка схемы электрической соединений На рисунке 7.1 представлена электрическая схема соединений. На ней представлены: Arduino UNO на базе процессора ATmega328 Wi-Fi модуль ESP8266-01 Электромагнитное реле srd-05vdc-sl-c Солнечный модуль 6В, 1 Ватт фирмы ANBES – 10 шт. Литиевые аккумуляторы 18650 3.7В, 2600 мАч – 8 шт. Электромеханический замок «ШЕРИФ-3В.У» Пьезоизлучатель звука HPA17A 5 5В, 25мА Светодиод зеленый 510PG2C 3В, 20мА Светодиод красный 510HR3C 2.6В, 20мА С1-4 резистор 0,25 Вт, 5%, 430 Ом С1-4 резистор 0,25 Вт, 5%, 150 Ом С1-4 резистор 0,25 Вт, 5%, 220 Ом С1-4 резистор 0,25 Вт, 5%, 100 Ом Диод 1N4007 1А, 1000 В. Преобразователь напряжения AMS1117 57 Рисунок 7.1 – Схема электрическая соединений 58 8 Разработка принципиальной схемы Принципиальная схема системы контроля и управления доступом включает следующие элементы: Arduino UNO на базе процессора ATmega328 Wi-Fi модуль ESP8266-01 Электромагнитное реле srd-05vdc-sl-c Солнечный модуль 6В, 1 Ватт фирмы ANBES – 10 шт. Литиевые аккумуляторы 18650 3.7В, 2600 мАч – 8 шт. Электромеханический замок «ШЕРИФ-3В.У» Пьезоизлучатель звука HPA17A 5 5В, 25мА Светодиод зеленый 510PG2C 3В, 20мА Светодиод красный 510HR3C 2.6В, 20мА С1-4 резистор 0,25 Вт, 5%, 430 Ом С1-4 резистор 0,25 Вт, 5%, 150 Ом С1-4 резистор 0,25 Вт, 5%, 220 Ом С1-4 резистор 0,25 Вт, 5%, 100 Ом Диод 1N4007 1А, 1000 В. Преобразователь напряжения AMS1117 Сама принципиальная схема изображена на рисунке 8. Данная схема была спроектирована в системе автоматизированного проектирования (САПР) КОМПАС 3D фирмы Аскон. Система «Компас-3D» предназначена для создания трёхмерных ассоциативных моделей отдельных деталей и сборочных единиц, содержащих как оригинальные, так и стандартизованные конструктивные элементы. Система «Ком- пас-3D» включает следующие компоненты: система трёхмерного твердотельного моделирования, универсальная система автоматизированного проектирования «Компас-График» и модуль формирования спецификаций. Ключевой особенностью 59 «Компас-3D» является использование собственного математического ядра и пара- метрических технологий. Рисунок 8 – Принципиальная схема 60 9 Разработка сборочного чертежа На рисунке 9.1 представлен сборочный чертеж платы, на которой присутству- ют следующие элементы. Arduino UNO на базе процессора ATmega328 Wi-Fi модуль ESP8266-01 Электромагнитное реле srd-05vdc-sl- Литиевые аккумуляторы 18650 3.7В, 2600 мАч – 8 шт. Пьезоизлучатель звука HPA17A 5 5В, 25мА Светодиод зеленый 510PG2C 3В, 20мА Светодиод красный 510HR3C 2.6В, 20мА С1-4 резистор 0,25 Вт, 5%, 430 Ом С1-4 резистор 0,25 Вт, 5%, 150 Ом С1-4 резистор 0,25 Вт, 5%, 220 Ом С1-4 резистор 0,25 Вт, 5%, 100 Ом Диод 1N4007 1А, 1000 В. Преобразователь напряжения AMS1117 Макетная плата 200Х150 На данной плате отсутствуют солнечные модули и электромеханический замок из за их габаритов, конструкторских особенностей и способа их применения. 61 Рисунок 9.1 – Сборочный чертеж 62 10 Блок-схема алгоритма работы программы На рисунке 10.1 представлена блок-схема алгоритма управляющей работы программы проекта. Рисунок 10.1 – Блок-схема алгоритма управляющей программы 63 11 Экономический расчет проекта На рисунке 11.1 изображена таблица, содержащая наименования комплекту- ющих системы, их количество и стоимость. В конце таблицы подсчитана общая стоимость всех комплектующих, использовавшихся в разработке проекта. Рисунок 11.1 – Расчет стоимости комплектующих системы. 64 Заключение В рамках данной выпускной квалификационной работы была показана акту- альность развития систем контроля и управления доступом. Разработана система, позволяющая управлять электромеханическим замком и устройствами звукового и светового оповещения при помощи Wi-Fi связи. Была разработана структурная схе- ма системы. Обоснован выбор комплектующих, использовавшихся в проекте. Раз- работана принципиальная схема и схема соединений. Показан алгоритм работы управляющей программы. Также, пошагово описан процесс подключения всех ком- понентов системы. Данная система является системой контроля и управления до- ступом с помощью беспроводной Wi-Fi связи. Для получения доступа пользователю необходимо , с помощью смартфона, подключиться к точке доступа системы и вве- сти личный идентификатор. Идентификатор верен, система открывает замок, вмон- тированный в какую – либо дверь. Также, о режиме работы системы сообщает зву- ковой и световой сигналы. В завершении выполнен анализ экономичности проекта. 65 Список использованной литературы 1. Хоровиц, Хилл : Искусство схемотехники.М.: Издательство БИНОМ 2014. - 704 с., ил. 2. Кузин А.В, Жаворонков М.А.: Микропроцессорная техника. М.: Издательский центр «Академия», 2007.- 304 с. 3. Джонс М.Х.: Электроника – практический курс. Москва: Постмаркет, 1999. - 528 с. 4. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. 12-е изд. Том I: Пер. с нем. – М.: ДМК Пресс, 2008. – 832 с.: ил. 5. Москатов Е. А. Электронная техника. Начало. – 3-е изд., перераб. и доп. – Та- ганрог, 204 с., ил 6. Шилдт, Герберт: С++: Базовый курс, 3 - е издание.: Пер. с англ. – М.: Изда- тельский дом «Вильямс», 2010. – 624 с.: ил. 7. [Электронный ресурс] – Электрон. дан. – М.: Интернет-портал «ESP8266- со- общество разработчиков», 2017. – Режим доступа: http:// esp8266.ru/ , свобод- ный. – Загл. с экрана. 8. [Электронный ресурс] – Электрон. дан. – М.: Интернет-портал «Амперка», 2017. – Режим доступа: http://amperka.ru/ , свободный. – Загл. с экрана. 9. [Электронный ресурс] – Электрон. дан. – М.: Интернет-портал «Технология защиты», 2017. – Режим доступа: http://tzmagazine.ru/ , свободный. – Загл. с экрана. 10. [Электронный ресурс] – Электрон. дан. – М.: Интернет-портал «Security News», 2017. – Режим доступа: http://secnews.ru/ , свободный. – Загл. с экрана. 11. [Электронный ресурс] – Электрон. дан. – М.: Интернет-портал «Хабрахабр», 2017. – Режим доступа: https://habrahabr.ru , свободный. – Загл. с экрана. 12. Афанасьева Н.А., Булат Л.П. Электротехника и электроника: Учеб. пособие. СПб.: СПбГУНиПТ, 2009. 181 с. 13. В. Л. Бройдо. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации: Учебник для вузов. 2-е изд. — СПб.: Питер, 2004. — 703 с.: ил. 66 14. Щербаков А. К. Wi#Fi: Все, что Вы хотели знать, но боялись спросить. Не- официальное пособие по глобальной системе местоопределения, 2005. - 352 с. 15. Руденков Н.А., Долинер Л.И. Основы сетевых технологий: Учебник для ву- зов. Екатеринбург: Изд-во Уральского. Федерального ун-та, 2011. – 300 с. 16. Sadeque Reza Khan. Development of Low Cost Private Office Access Control Sys- tem[Электронный ресурс]: https://www.researchgate.net 17. Umar Farooq, Athar Hanif, Usman Asad, Mahmood ul Hasan, Muhammad Amar. RFID Based Security and Access Control System[Электронный ресурс]: https://www.researchgate.net 18. Hussaini Habibu, Adamu Murtala Zungeru, Ajagun Abimbola Susan, Ijemaru Ger- ald Kelechi, Oresanya Babajide. Design of a GSM-Based Biometric Access Control System [Электронный ресурс]: https://www.researchgate.net 19. Qasim Hasan Mezher Al-shebani. Embedded door access control systems based on face recognition[Электронный ресурс]: https://www.researchgate.net 20. Matjaž Gams and Tea Tušar. Intelligent High-Security Access Control [Электрон- ный ресурс]: https://www.researchgate.net |