Системы управления электропитанием для дома


Цель данного проекта: Разработать автоматическую систему управления электропитанием

Состояние: В процессе разработки

Элементы:

Этапы разработки

1.Разработка блок схемы устройства

Данная логическая схема устройства автоматического управления электропитания расположена в приложении A.

Picture2

2.Разработка протокола управления

Для того чтобы можно было управлять данным устройством через Wi-fi был разработан свой протокол прикладного уровня основаннный на протоколе транспортного уровня TCP.

Далее он будет изменён на основной протокол FSM.

Данный протокол обеспечивает:

  1. Включение/Выключение реле;
  2. Настройку яркости блока управления люстрой;
  3. Настройку таймеров;
  4. Настройка времени.

3.Выбор оборудования

3.1 Выбор модуля беспроводной сети

Для передачи команд с компьютера был выбран Wi-fi модуль ESP8266, работающий через UART.

Преимущества выбранного модуля:

— Низкую стоимость;

— Простой протокол обмена, что даёт возможность использовать менее мощный, а, следовательно, и менее дорогой микроконтроллер.

В следующих версиях он будет заменёна.

3.2 Выбор схемы питания
3.2.1 Выбор схемы питания микроконтроллера и беспроводного модуля

Для питания микроконтроллера и беспроводного модуля был выбран трансформаторный блок питания на 1А 7.5В и стабилизатор AMS1117-3.3 на 800мА 3.3В с защитой от перегрева и короткого замыкания. Что обеспечивает стабильную работу.

3.3 Выбор реле

Для управления нагрузкой с током до 10А 220В был выбрано 8 канальное реле с опторазвязкой.

Преимущества:

— Низкую стоимость;

— Опторазвязку. Что предотвращает повреждение оборудования и поражение электрическим током.

3.4 Выбор микроконтроллера

Для передачи команд с компьютера был выбран микроконтроллер STM32F103C8T6.

Этот модуль был выбран потому, что он имеет:

— Низкую стоимость;

— Поддерживает UART;

— Имеет достаточное количество портов GPIO;

— Имеет режим открытого коллектора. Этот режим используется для управления реле.

В следующих версиях он будет заменёна на STM8 для уменьшения стоимости.

3.5 Выбор защиты от короткого замыкания

Для повышения безопасности были установлены 8 Автоматов 10A на реле. 1 автомат на 6А для блоков питания. И 1 автомат на 16А для подключения более мощной нагрузки.

3.6 Выбор защиты от утечки.

Для предотвращения поражения электрическим током был установлен Диффавтомат на 16А компании EKF.

 

4 Разработка блока управления люстрой.

Была разработана принципиальная схема

Picture1

В качестве элементной базы использовалась зарубежные оптроны МОС3021 и симисторы ВТ136-600, рассчитанные на максимальное напряжение до 600 В.

Основные технические характеристики устройства:

— Количество каналов управления: 4 шт.

— Максимальная мощность на канал: 1200 ВТ

— Габаритные размеры, 600x230x200 мм

— Масса – 1 кг

 

5. Разработка прошивки микроконтроллера

Была разработана прошивка для микроконтроллера STM32F103C8T6

выполняющая следующие функции:

  • управление реле
  • управление люстрой
  • коммутация по UART

Прошивка будет переделана под микроконтроллер STM8.

6. Разработка программы управления

Была разработана прошивка для персонального компьютера выполняющая следующие функции:

  • управление реле через микроконтроллер;
  • управление люстрой через микроконтроллер;
  • коммутация по Wi-Fi.

Picture7

7 Расчёт стоимости  проекта.

Все расчёты приведены в Таблице 2.7.1.

Таблица 1 –Расчёт стоимости

Название Кол-во Цена,руб
Микроконтроллер STM32f103c8t6 1 206,90
Wifi модуль ESP8266 1 129,25
8 канальное реле 1 287,81
Автомат 10А 8 83
Автомат 6А 1 70
Автомат 16А 1 83
УЗО 16А 1 737
Щиток электрический 1 500
Симистор 4 50
Оптрон 4 50
Прочие элементы 1 50
Текстолит 1 40
Модуль питания MB102 1 44,53
Стабилизатор 5В 1 50
Всего:   3262.49