روش نصب و راه اندازی سامانه های کنترل خانگي(control systems)

نصب و راه اندازی سامانه های کنترل خانگي

1ـ2ـ مواد، ابزار و تجهيزات مورد نیاز

رایانه و اینترنت ـ لباس کارـ ابزار عمومیبرق و الکترونیک ـ لوازمالتحریرـ فیلم آموزشی مناسب ـ نرم افزار مناسب ـ ویدئو پروژکتورـ ابزار و تجهیزات مربوط به سامانه کنترل خانگی ـ دفترچه راهنمای کاربرد قطعات و تجهیزات ـ تابلوی کارگاهی رشته الکترونیک

2ـ2ـ خانه هوشمند و تفاوت آن با سامانه مدیریت ساختمان

خانه هوشمند یا اسمارت هوم (Home Smart )كه با نامهاي اتوماسیون خانگی (Automation Home ) و خانه باهوش (Intelligent House )نیز شناخته ميشود، مجموعهای از فناوریها و امکانات یک شبکه خانگی است که برای بهبود کیفیت زندگی مورد استفاده قرار میگیرد. این شبکه هوشمند شامل امکانات ارتباطی، سرگرمی، امنیتی، رفاهی و سرویسهای مورد نیاز برای افراد سالمند و معلول است.

 

برای مثال، اگر خانه هوشمند مورد بحث مساحتي حدود 150 مترمربع داشته باشد، به دليل كوچك بودن فضای آن، فقط يك سامانه کوچک براي كنترل تمام فضاها كافي است. زیرا همه حسگرها و مصرف كنندهها را میتوان به صورت مستقيم به سامانه اتصال داد و عمل هوشمند‌‌سازی را به اجرا درآورد. بنابراین در ساختمان هوشمند ايجاد يك شبكه گسترده بين چند دستگاه مفهومي ندارد. با كمي چشم پوشی ميتوان گفت كه خانه هوشمند یک BMS كوچك است.

در سامانه BMS ميتوان بين همه سامانهها ارتباط منطقي مورد نياز را برقرار كرد.

به عنوان مثال، میتوان بین سامانه های روشنایی، اعالم حريق، اعالم سرقت و كنترل تردد بهصورتهای ذکر شده در زیر ارتباط برقرار کرد:

• در زمان نشت گاز به طور خودکار از روشن شدن چراغها جلوگيري به عمل آید.
• در هنگام بروز آتشسوزي، درهای خروجی ساختمان جهت فرار ساكنان به صورت خودكار باز شوند.
• در صورت وقوع سرقت، برای جلوگيري از فرار سارق، درهای خروجی به صورت خودكار بسته شوند.

هوشمندسازی ساختمان دارای مزایا و فوایدی است که باعث شده تا هوشمندسازی یکی از نیازهای اساسی بسیاری از ساختمانهای مسکونی یا اداری و تجاری باشد.

سه مزیت اصلی استفاده از خانه های هوشمندعبارتند از:

• صرفه جویی در مصرف انرژی و کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری
• افزایش ایمنی و تأمین امنیت محیط و افراد
• ايجاد محيط مطلوب و افزايش آسايش ساكنين

صرفه جویی در مصرف انرژی و کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری

• تجربه نشان داده است که استفاده از سامانه های هوشمند به طور متوسط 20 درصد مصرف انرژی و هزینه های جاری ساختمان را کاهش میدهد. یک سامانه هوشمند، علاوه بر کمکردن مصرف انرژی، با کنترل زمان روشن و خاموش بودن دستگاهها، موجب کاهش استهلاک، افزایش طول عمر و کاهش هزینه ها میشود.
• شکل 2ـ2 پنل کنترل نمونهای از دستگاه کنترل از راه دور که موجب صرفه جویی در انرژی میشود را نشان افزایش ایمنی و تامین امنیت محیط و افراد یک سامانه هوشمند میتواند در شرایط بحرانی، با ارسال پيام به طور سریع، خودکار و به موقع به افراد یا ارگانهای مربوطه اعلام خطر کند و مانع بروز حادثه شود و در کاهش اثرات آن نقش مؤثری داشته باشد.
• همچنین کنترل درها و مبادی ورودی و اتصال آن به دوربینهای مدار بسته و دستگاههای ثبت ورود و خروج، میتواند ایمنی را بطور قابل مالحظهای افزایش دهد و امنیت محیط و افراد را در حد گسترده فراهم کند. در شکل 3ـ2 نمونهای از کنترل ایمنی و تامین امنیت محیط و افراد با تلفن همراه را ملاحظه میکنید.

ايجاد محيط مطلوب و افزايش آسايش ساكنين

این سامانه از بسیاری از کارهای تکراری جلوگیری میکند و بازرسی های مورد نیاز را میتواند بهطور هوشمند انجام دهد. برای مثال میزان روشنایی، میزان دمای داخل خانه و آبیاری فضای سبز و باغچه را به طور خودکار انجام دهد. در این شرایط تنها با فشاردادن یک دکمه، یک سناریو (برنامه مدون از پیش تعیین شده) برای حالتهای مورد نیاز، تعیین و به اجرا در میآید.

اجزای خانه هوشمند

سامانه خانه هوشمند مانند سامانه مدیریت هوشمند ساختمان، از سه بخش کلی حسگرها، کنترلکنندهها و عملگرها تشکیل میشود.

حسگرها Sensors

حسگرها ابزارهایی هستند که وضع موجود را حس میکنند، مشخصه ها یا پارامترهای آن را میسنجند و به پردازشگر ارسال میکنند. مهمترین حسگرهای مورد استفاده در خانههای هوشمند، حسگرهای روشنایی، دما، حرکت، گاز و رطوبت هستند که با تعدادی از آنها در سالهای قبل آشنا شدهاید.

کنترل کنندهها Controllers

کنترل کنندهها اجزایی از سامانه هستند که اطالعات حسگرها را دریافت و با استفاده از نرمافزار پردازش میکنند و فرمانهایی را به عملگرها میفرستند. در پایه یازدهم با میکروکنترلر که نوعی کنترل کنننده است آشنا شدید.

عملگرها Actuators

عملگرها اجزایی از سامانه هستند که فرمانهای ارسالی از کنترل کنندهها را دریافت و براساس آن واکنش نشان میدهند. این عملگرها میتوانند شیرهای برقی سیلات، موتورهای الکتریکی، رله های قطع و وصل جریان الکتریکی و قفل برقی باشند.

حسگرها، کنترلکنندهها و عملگرها با یک مکانیزم ارتباطی با هم مرتبط میشوند که خود دو بخش مهم دارد:

کانال ارتباطی:

کانال ارتباطی میتواند مواردی مانند سیم، فیبر نوری و امواج رادیویی (RF )باشد که محیطی را برای انتقال اطلاعات از فرستنده به گیرنده فراهم میکند.

پروتکل ارتباطی Protocol

پروتکل ارتباطی به مجموعهای از استانداردها و قوانین بینالمللی، کشوری و محلی گفته میشود که چگونگی مخابره اطلاعات را بین دو سامانه مخابره کننده مشخص میکند و هماهنگیهای الزم را برای تبادل اطالعات به وجود میآورد. از پروتکلهای ارتباطی مهم در خانه های هوشمند

میتوان به X10 ،WaveـZو KNX اشاره کرد. برای انتقال اطالعات در پروتکل X10 از شبکه برق ساختمان، و در پروتکل WaveـZ از امواج رادیویی (RF )استفاده میشود. در پروتکل KNX روشهای متنوعی مانند زوج سیم به هم تابیده و شبکه های ترکیبی مانند برق ساختمان، امواج RF و اترنت (Ethernet )به کار میرود. در حقیقت حسگرها، کنترل کنندهها و عملگرها از طریق کانال ارتباطی و با استفاده از پروتکل ارتباطی با یکدیگر ارتباط برقرار میکنند .شکل 4ـ2 نحوه ارتباط اجزای مختلف خانه هوشمند را نشان میدهد.

الگوی پرسش:

1ـ تفاوت خانه هوشمند و سامانه مدیریت ساختمان را شرح دهید.

2ـ کدام گزینه از ویژگیهای خانه هوشمند نیست؟

الف) کاهش مصرف انرژی                       ب) افزایش هزینه                     پ) افزایش ایمنی              ت) افزایش رفاه

3ـ استفاده از سامانه هوشمند سبب افزایش عمر دستگاهها میشود. علت را شرح دهید.

4ـ کنترلکنندهها اجزایی از سامانه هستند که اطالعات …………………. را دریافت و با استفاده از نرم افزار ………………. و بر حسب نیاز فرمانهایی را به ………………… میفرستند.

5ـ حسگرها، کنترلکنندهها و عملگرها از طریق ………………… و با استفاده از ………………. با یکدیگر ارتباط برقرار میکنند .

6ـ موتور هواکش حسگر محسوب میشود یا عملگر؟ چرا؟

3ـ2ـ سامانه ها و تجهیزات قابل کنترل در خانه هوشمند فناوریهای مرتبط با ساختمانهای هوشمند میتوانند امکانات متنوع و گستردهای را در اختیار ما بگذارند؛ لذا با توجه به عالقه، سلیقه و نیاز، هر فرد میتواند از تمامی یا بخشی از آن استفاده کند. با کمک این فناوریها، وسایل و تجهیزات موجود در ساختمان بر حسب نوع محل و نیاز استفاده‌ کنندگان، قابل کنترل و مدیریت است.

کنترل هوشمند روشنایی:

براساس آمار سازمان بهینه سازی مصرف سوخت (سابا)، بیش از 40 %از انرژی الکتریکی مصرفی ساختمان مربوط به روشنایی است. در يك سامانه هوشمند ساختمان با بهرهمندی از حسگرهاي حرکتی، حسگرهاي تشخيص نور محيط و كليدهاي هوشمند، علاوه بر امكان تنظيم ميزان نوردهي محيط، مصرف انرژي تا حد چشمگيري كاهش مي‌يابد.

روشهای مختلفی برای مدیریت مصرف انرژی در بخش روشنایی وجود دارد. بعضی از این روشها عبارتند از:

کم کردن شدت نور لامپها و تنظیم نور با توجه به مقدار مورد نیاز. نصب پرده و کرکره هوشمند برای استفاده از نور طبیعی روز به جای لامپ. خاموش و روشنکردن وسایل روشنایی با توجه به حضور فرد.
اندازهگیری میزان مصرف و خارج کردن دستگاههای اضافی در زمان پیک مصرف (پیکسایی).

به طور خلاصه میتوان گفت هدف از تمام روشهای مدیریتی این است که بتوانیم بهترین منبع نوری دردسترس را در زمان مناسب و به اندازه مورد نیاز بر مکان مورد نظر بتابانیم.

بعضی از روشهای كنترل روشنايي در يك خانه هوشمند عبارتند از:

• كنترل سامانه روشنايي بر اساس سناريوهاي مختلف مانند سناريوی خواب، سناریوی مهمان و سناریوی سفر.
• كنترل سامانه روشنايي در خارج از منزل از طريق تلفن و اینترنت.
• كنترل سامانه روشنايي در هر نقطه از منزل از طريق ريموت كنترل.
• كنترل سامانه روشنايي تمامي نقاط منزل از طريق تلفن همراه يا تبلت. شکل 5ـ2 تصویری از کنترل روشنایی با تلفن همراه را نشان میدهد.
• كنترل سامانه روشنايي با تنظیم شدت نور (dimmer )در خانه هوشمند اين قابلیت وجود دارد كه بر اساس شرايط مورد نظر، شدت روشنايي را از صفر تا %100 ميزان خروجي تنظيم کرد. این امر عالوه بر زيبايي محيط باعث صرفهجويي در مصرف انرژي ميشود.
• در شکل 6ـ2 یک نمونه ساختمان هوشمند را ملاحظه میکنید که در آن تنظیم شدت نور بهصورت هوشمند به اجرا در میآید.

الگوی پرسش:

1ـ مفهوم پیکسایی چیست؟

2ـ هدف از تمام روشهای مدیریتی این است که بتوانیم بهترین منبع نوری دردسترس را ………….. و به ……………… بر مکان مورد نظر بتابانیم.

3ـ کدام گزینه مربوط به کنترل روشنایی با استفاده از تلفن در خارج از منزل نیست؟

الف) ارسال پیامک       ب) سیگنال زنگ تلفن          پ) شمارهگیر تنُ                   ت) دستگاه کنترل از راه دور

هدف:

ساخت تابلوی کارگاهی برای اجرای کارهای سیمکشی و هوشمندسازی ساختمان برای رشته الکترونیک توسط هنرجویان و هنرآموزان هنرستان

مواد، ابزار و تجهیزات:

ابزار عمومي برق و الکترونیک ـ ورقه آکوستیک به ابعاد 60cm × 60cm یا استاندارد موجود (دو ورق برای ساخت یک تابلو)ـ ورقه پیویسی مخصوص سقف کاذب به ابعاد 60cm × 60cm یا استاندارد موجود (دو ورق برای ساخت یک تابلو)ـ تخته به ابعاد20cm × 7cm × cm 5 يا 40cm × 7cm × cm 5ـ لامپ و سرپیچ – فیوزمحافظ جـان استاندارد(FI ) با آمپر مناسب ـ با توجـه به نیاز و ساخت کارخانه معتبرـ نـاودانی آلومینیومی 2cm × 2cm يا 6cm/1 × 2cm به طول60 سانتیمتر )یک عدد ناودانی از دوطرف فارسی بر شده و دو عدد ناودانی از یک طرف فارسی بر شده، ناودانی میتواند از جنس چوب، پی وی سی یا مواد دیگر باشد

ـ شیرازه پلاستیکی جزوه با پهنای 12 تا 13 میلیمتر 6 عدد ـ داکت برق پلاستیکی6/1 یک شاخه ـ چسب نواری پهن شفاف کارتنی ـ چسب یکـ دوـ سه یا چسب سیلیکونی.

شکل 7ـ2 چند نمونه از این تابلوهاي پيشنهادي را نشان میدهد. يادآور ميشود كه هنرآموزان محترم ميتوانند با ارائه ايدههاي بهتر و كيفيتر به طراحي و پيشنهاد انواع ديگر تابلوها بپردازند و فناوري ساخت آن را در صورت تمايل در اختيار ديگران قرار دهند.

از مزایای این نوع تابلوها میتوان موارد زیر را برشمرد:

ً هزینه بسیار کم، مثال هزینه ساخت یک تابلو در سال 97 بدون کلید محافظ جان، با پایه و قاب چوبی مرغوب، حدود 50000 تومان و با پایه چوبی معمولی و قاب داکت برق حدود 30000 تومان تمام شدهاست، که این هزینه در مقایسه با تابلوهای موجود در بازار بسیار ناچیز است.

• قابل استفاده برای مباحث سیم کشی و هوشمندسازی در پایه دهم و دوازدهم.
• کلیه مواد آن ایرانی و بهراحتی در سرتاسر کشور قابل تهیه است .
• کلیه قسمتهای آن عایق بوده و از نظر برق گرفتگی تا حدود زیادی ایمن است.
• به آسانی در هنرستان یا در منزل قابل ساخت است.

پس از اتمام کار قابل بازشدن است و بهراحتی میتوان تعداد 10 تابلو را در قفسهای به عمق 40cm = D عرض 100cm = W و ارتفاع 80cm = H جای داد. اگر قطعات روی تابلو سوار شده باقی بماند، فضای بیشتری نیاز دارد، مثال تعداد قفسه ها به دو قفسه افزایش مییابد.
تابلوها بهراحتی قابل بازسازی و تعمیر است.

مراحل اجرای کار:

1ـ وسایل و قطعات مورد نیاز را انتخاب و آماده کنید.

2ـ دو ورقه آکوستیک را در اختیار بگیرید و سوراخهای آنها را با هم تطبیق دهید و با چسب نواری پهن کارتنی چهار طرف آنها را با دو یا سه لایه چسب به هم محکم کنید، شکل 8ـ2 .

میتوانید به جای ورق آکوستیک از ورق پیویسی یا مواد دیگر نیز استفاده کنید. فرایند ساخت، مشابه ورق آکوستیک است. از مزایای ورق آکوستیک محکمتر بودن و مشبک بودن آن است، لذا نیاز به سوراخکاری برای نصب قطعات ندارد. از عیوب ورقه آکوستیک وجود لایه گچ بین دو لایه
است که هنگام کار باید دقت کرد تا پوشش روی گچها کنده نشود و محیط را آلوده نکند، در صورتی که از سوراخهای استاندارد موجود روی ورق استفاده کنید هیچ مشکلی به وجود نمیآید.

3ـ قاب تابلو میتواند از جنس چوب، پی وی سی، آلومینیوم، ِ داکت برق، شیرازه پلاستیکی جزوه یا مواد دیگر باشد. در شکل 9ـ2 نمونههایی از این نوع مواد را مشاهده میکنید .

4ـ ناودانیهای فارسیبر آماده شده را طبق شکل 10ـ2 روی لبه های تابلو نصب کنید. برای محکمتر شدن قاب میتوانید از چسب یک ـ دوـ سه یا سیلیکونی استفاده کنید.

5ـ جنس پایه میتواند از چوب، پروفیل، پی وی سی یا مواد دیگر باشد. برای ساخت پایه چوبی کافی است شیاری با ابعاد مناسب در وسط تخته ایجاد کنید. این کار در کارگاه صنایع چوب قابل اجرا است. طول پایهها را میتوانیم 20cm یا 40cm انتخاب کنیم. برای نصب دستگاههای سنگین مثل دوربین بهتر است طول پایهها برابر 40cm انتخاب شود تا تکیه گاه محکمتری داشته باشد. شکل 11ـ2 نمونه هایی از پایها را نشان میدهد.

6ـ در این مرحله تابلو را با احتیاط روی پایه نصب کنید. تابلو آماده بهرهبرداری است. پس از نصب کلیدFI میتوانید مدارها را روی آن ببندید.

در شکل12ـ2 یک تابلو آماده بهرهبرداری را مشاهده میکنید.

7ـ لازم است برای داشتن ایمنی کامل، تابلو را به سامانه حفاظتی ارت و کلید محافظ جان FI مجهز کنید. از آنجا که معمولا در ایران سیم ارت وجود ندارد، نصب کلید محافظ جان ضروری است.

درشکل13ـ2 نمونهای از کلید محافظ جان را مشاهده میکنید. با استفاده از برگه راهنمای کلید محافظ جان، مشخصات فنی آن را در جدول 1ـ2 بنویسید.

8ـ با مشاهده بدنه کلید و برگه راهنمای کاربرد آن، نقشه کلید محافظ جان(FI )را در شکل 14ـ2 رسم کنید.

9ـ برگه راهنمای نصب، مشخصات فنی و نقشه فنی کلید محافظ جان (FI )را مطالعه و ترجمه کنید و بهطور از كليد محافظ جان استاندارد، با كيفيت، معروف و از مارك معتبر استفاده كنيد و در انجام كار، كليه نكات ايمني را رعايت نماييد. توجه داشته باشيد كه حتي با وجود كليد محافظ جان، رعايت نكات ايمني نبايد كماهميت تلقي شود.

10ـ طبق شکل 15ـ2 کلید محافظ جان (FI )را روی تابلو نصب کنید و به خروجی آن باری را اتصال دهید.

11ـ با استفاده از دستور کار داده شده در برگه راهنما، کلید را آزمایش کنید. برای آزمایش عملکرد کلید FI ،دکمه فشاری تست که روی کلید قرار دارد را فشار دهید. این دکمه

در شکل13ـ2 نشان داده شده است.

شکل الف 15ـ 2 مدار آزمایش کلید FI ،قبل از عمل کردن کلید

شکل ب15ـ 2 ،بعد از عمل کردن کلید را نشان میدهد. اکنون از این تابلو میتوانید برای بستن مدار استفاده کنید.

هدف:

کسب مهارت تشخیص مشخصات فنی و راه اندازی فتوسل

مواد، ابزار و تجهیزات:

فتوسل ـ المپ ـ ابزار عمومی برق ـ تابلوی کارگاهی رشته الکترونیک

توجه:

یکی از قطعات مهم که در هوشمندسازی ساختمان و دستگاههای خانگی و صنعتی به کار میرود فتوسل است. با فتوسل قبلا آشنا شده اید و تا حدودی با آن کار کردهاید. در این کار عملی، فتوسل را به عنوان یک حسگر هوشمند مورد استفاده قرار میدهیم.

فتوسل

حسگر مورد استفاده در فتوسل یک مقاومت نوری یا LDR است. با افزایش نور، مقاومت LDR کاهش یافته و با کاهش نور مقاومت آن افزایش مییابد. به این ترتیب، با تغییر نور میتوان یک رله را قطع یا وصل کرد. در بازار LDR را اغلب با نام فتوسل میشناسند و به صورت یک مجموعه یا ماژول تولید و عرضه میشود.

از فتوسل برای روشن کردن لامپها بهصورت خودکار در هنگام غروب آفتاب و خاموش کردن خودکار آن در هنگام طلوع خورشید استفاده میکنند. در واقع این وسیله با شدت نوری که دریافت میکند میتواند شب یا روز بودن را تشخیص دهد و با توجه به شرایط جریان برق را وصل یا قطع کند.
معمولا ماژولهای فتوسل بهصورت سه سیمه و چهار سیمه ساخته میشوند. در ماژول فتوسل سه سیمه، یکی از سیمها فاز ورودی، سیم دوم فاز خروجی (برای اتصال به لامپ) و سیم سوم نول است.

در فتوسل چهار سیمه دو سیم با رنگ مشابه وجود دارد که باید به نول وصل شوند. فتوسلها در انواع ۶ ،۱۰ ،۱۶ و ۲۵ آمپری در بازار وجود دارند.

فتوسل نباید در محل تابش نور مستقیم یا نزدیک المپ نصب شود. زیرا در این حالت تغییر نور حتی به مقدار کم، میتواند روی عملکرد مدار تاثیر بگذارد و اختالل ایجاد کند. همچنین فتوسل باید در ارتفاع مناسب و در فضای باز نصب شود.

در شکل 16ـ2 طریقه نصب صحیح و غلط فتوسل نشان داده شده است.

مراحل اجرای کار:

1ـ وسایل و قطعات مورد نیاز را انتخاب و آماده کنید.

2ـ فتوسل موجود در کارگاه را در اختیار بگیرید و با استفاده از برگه اطالعات آن، جدول 2ـ2 را کامل کنید.

3ـ با استفاده از برگه راهنمای فتوسل موجود در آزمایشگاه، نقشه راهنما را در شکل 17ـ2 ترسیم کنید.

4ـ نقشه فتوسل داده شده در شکل 18ـ2 را با نقشهای که در شکل 17ـ2 رسم کردهايد مقایسه کنید و در مورد آن بحث کنید.

5ـ وسایل مورد نیاز را بر اساس نقشه و با توصیه هنرآموز و استادکار کارگاه بر روی تابلوی آموزشی، دیوار و یا هر سطح دیگری که پیشبینی شده است چیدمان و نصب کنید.

6ـ مدار را طبق استاندارد سیمکشی کنید. در شکل 19ـ2 نحوه سیم کشی فتوسل بر روی تابلوی کارگاهی ساخته شده در کار عملی 1 نشان داده شده است.

7ـ با رعایت نکات ایمنی و با نظارت هنرآموز و استادکار کارگاه، در صورتی که تابلوی برق میز کار شما مجهز به سامانه های محافظ جان و زمین (ارت) است، دستگاه را به برق وصل کنید.

8ـ عملکرد مدار را مطابق دفترچه راهنما آزمایش کنید.

9ـ گزارش کوتاهی از عملکرد مدار بنویسید.

10ـ فرض کنید مدتی در منزل حضور ندارید و میخواهید در این مدت سامانه مجهز به فتوسل به صورت خودکار عمل نکند چه راهی برای عمل نکردن خودکار سامانه پیشنهاد میکنید؟ مدار را برای این حالت طراحی کرده و بر روی تابلوی آموزشی نصب، و آزمایش کنید.

11ـ گزارش کوتاهی از عملکرد مدار را در این حالت بنویسید.

هدف:

کسب مهارت در راه اندازی و تنظیم زمانسنج هوشمند برای کنترل روشنایی

مواد، ابزار و تجهیزات:

زمانسنج 24 ساعته یا هفتگی دیجیتال ـ لامپ ـ سرپیچ دوشاخهدار ـ پریز ـ ابزار عمومی برق ـ تابلوی کارگاهی رشته الکترونیک زمانسنج هوشمند (Timer Smart)

زمانسنج برقی وسیلهای است که میتوان آن را برای قطع کردن و وصل کردن دستگاههای برقی و الکترونیکی در بازه های زمانی مختلف تنظیم کرد. این دستگاه میتواند به صورت خودکار وسایل برقی را روشن و یا خاموش کند.

موارد زیر نمونه هایی از کاربردهای زمانسنج هوشمند است:

سامانه های سرمایشی و گرمایشی و روشنایی اماکن مسکونی و تجاری

سامانه های صوتی و تصویری و وسایل برقی آشپزخانه سامانه های تهویه هوا، سرمایشی و گرمایشی و روشنایی مرغداریها و دامداریها چراغ، بخاری، پمپ هوای آکواریوم و پمپ آب آکواریوم پمپ آب مزارع کشاورزی و باغها و مخازن آب شهری شکل 20ـ2 برخی کاربردهای زمانسنج هوشمند را نشان میدهد.

دستگاه زمانسنج به صورت یک واسط بین برق شهر و مصرفکننده عمل میکند. یعنی دوشاخه وسیله برقی ۲۲۰ ولتی که قرار است در فاصله زمانی معین روشن یا خاموش شود، باید به این دستگاه متصل و دوشاخه این دستگاه به پریز برق اصلی وصل شود. به این ترتیب با وصل برق، دستگاههای برقی از طریق زمانسنج روشن و خاموش میشوند.

زمانسنجها انواع مختلفی دارند و به صورت روزانه یا هفتگی قابل برنامه ریزی هستند. یعنی میتوان زمانسنج را طوری تنظیم کرد که در ساعت و روز مشخصی که بهراحتی قابل تنظیم است وسایل برقی را روشن یا خاموش کند.

این دستگاهها در دو نوع آنالوگ و دیجیتالی ساخته میشوند.

در شکل 21ـ2 یک نمونه زمانسنج هوشمند آنالوگ و یک نمونه زمانسنج هوشمند دیجیتالی نشان داده شده است. زمانسنج آنالوگ با استفاده از سلکتور و سوئیچ، و زمانسنج دیجیتالی از طریق دکمه های فشاری یا لمسی برنامه ریزی میشوند.

شکل 22ـ2 یک نمونه زمانسنج دیجیتالی صنعتی را نشان میدهد. در این زمانسنج امکان تنظیم زمان به صورت روزانه یا هفتگی وجود دارد. از ویژگیهای دیگر این زمانسنج، امکان نصب آن روی ریل در داخل تابلو برق است. در صورتی که جریان مصرف کننده زیاد باشد، باید از رله کمکی یا کنتاکتور در کنار دستگاه استفاده شود.

مراحل اجرای کار:

1ـ وسایل و ابزار مورد نیاز را انتخاب و آماده کنید.

2ـ با مراجعه به دفترچه راهنمای زمانسنج دیجیتالی موجود در کارگاه، مشخصات آن را به فارسی ترجمه کرده و در جدول 3ـ2 بنویسید. جدول 3ـ2ـ مشخصات زمانسنج دیجیتالی موجود در کارگاه از روی دفترچه راهنما

3ـ وظیفه هر کدام از کلیدهای زمانسنج که در شکل 23ـ2 رسم شده است را از روی دفترچه راهنما مطالعه کرده و در جدول 4ـ2 بنویسید.

نكته درصورتیکه کلیدهای زمانسنجی که در اختیار شما گذاشته شده است با شکل 23ـ2 متفاوت است،  جدول 4ـ2 را مطابق با زمانسنج موجود تغییر دهید.

4ـ دفترچه راهنما را مطالعه کنید و چگونگی تنظیم زمانسنج را به طور خلاصه بنویسید.

5ـ مدار زمانسنج دیجیتالی را مطابق شکل 24ـ2 و با رعایت استاندارد و نکات ایمنی، روی تابلو یا محل تعیین شده ببندید.

6ـ در صورتی که میز کار شما به سامانه ارت مجهز است، با نظارت هنرآموز و استادکار کارگاه، مدار را سیم کشی کنید.

7ـ در هفتهای که در آن قرار دارید، زمان و روز مربوطه را در دستگاه زمانسنج دیجیتالی تنظیم کنید.

8ـ زمانسنج را طوری تنظیم کنید که 5 دقیقه بعد از زمان تنظیم، لامپ روشن شود و پس از 2 دقیقه روشن بودن، خاموش شود و این کار در همه روزهای هفته تکرار شود. به عنوان مثال فرض کنید که این آزمایش در ساعت 11 صبح انجام میشود، زمانسنج را طوری تنظیم کنید که در ساعت 11 و پنج دقیقه لامپ روشن و در ساعت 11 و 7 دقیقه خاموش شود.

9ـ مدار را راهاندازی کنید و عملکرد مدار را آزمایش کنید.

10ـ گزارش کوتاهی از فرایند اجرای کار و عملکرد مدار بنویسید.

هدف:

کسب مهارت باز کردن، بستن و تنظیم حسگر حرکتی PIR

مواد، ابزار و تجهیزات:

حسگر حرکتی PIR ـ المپ ـ هواکش ـ کلید یکپل ـ ابزار عمومی برق ـ تابلوی کارگاهی رشته الکترونیک

حسگر حرکتی مادون قرمز غیر فعال (PIRـ infrared Passive )

حسگرهای تشخیص حرکت مادون قرمز غیر فعال(PIR )پرکاربردترین حسگرهای حرکتی به حساب  میآیند. این حسگرها به دمای سطحی اشیاء حساس هستند و برای فعال شدن به منبع نور مادون قرمز نیاز ندارند. به همین دلیل به آنها حسگرهای مادون قرمز غیر فعال میگویند.

اکثر حسگرهای PIR نسبت به اجسامی که به سمت آنها حرکت میکنند، حساسیت کمی دارند. بنابراین این حسگرها باید به گونهای نصب شوند

شکل 25ـ2ـ شکل ظاهری و ساختمان حسگر RE200B که حرکات احتمالی انجام شده عمود بر میدان دید حسگر باشد. همچنین نباید این حسگرها را در سطوحی که احتمال گرم شدن آن وجود دارد نصب کنند. نمای ظاهری و ساختمان حسگر مادون قرمزRE200B را در شکل 25ـ2 ملاحظه میکنید.

حسگرهای حرکتی PIR با توجه به زاویه دید در انواع حسگر دیواری 140 درجه و 180 درجه و حسگر سقفی 360 درجه ساخته میشوند. در شکل 26ـ2 یک نمونه از حسگرهای ذکر شده را مالحظه میکنید.

از بین این حسگرها، حسگر سقفی 360 درجه بیشترین کاربرد را دارد و در کنترل روشنایی راهپله ها و پارکینگها مورد استفاده قرار میگیرد. حسگر دیواری 180 درجه نیز اغلب در مقابل درب ورودی ساختمان و برای تشخیص ورود افراد نصب میشود.

در شکل 27ـ2 برد الکترونیکی یک نمونه حسگر سقفی نشان داده شده است. در این حسگر از حسگر نور LDR و حسگر حرکتی PIR استفاده شده است. همچنین دو پتانسیومتر برای تنظیم زمان تأخیر رله خروجی و تشخیص میزان روشنایی محیط برای فعال کردن رله استفاده شده است.

مراحل اجرای کار:

1ـ وسایل و قطعات مورد نیاز را انتخاب وآماده کنید.

2ـ در جدول 5ـ2 قسمتی از دفترچه راهنمای حسگر حرکتی سقفی نشان داده شده در شکل 27ـ2 را مشاهده میکنید. مشخصات این حسگر را به فارسی ترجمه کرده و بنویسید.

3ـ راهنمای کاربرد حسگر حرکتی موجود در کارگاه را مطالعه کرده و مشخصات فنی آن را در جدول 6ـ 2 بنویسید.

 

4ـ با استفاده از پیچ گوشتی مناسب و ابزار دیگر مورد نیاز، با رعایت استانداردها و راهنمایی هنرآموز و استادکار کارگاه، حسگر PIR را باز کنید.

5ـ مشخصات فنی قطعات مهم دستگاه که در جدول 7ـ2 ذکر شده است را پیدا کرده و در جدول بنویسید.

6ـ با توجه به اینکه ولتاژ ورودی حسگر 220V برق شهر است، ولتاژ تغذیه مدار چگونه تأمین میشود؟ قطعاتی که در تأمین تغذیه نقش دارند را مشخص کرده و وظیفه هر یک را شرح دهید.

7ـ بعد از اتمام کار، با دقت دستگاه را ببندید.

هدف:

کسب مهارت در نصب و راه اندازی حسگر حرکتی PIR برای کنترل روشنایی و تهویه

مواد، ابزار و تجهیزات:

حسگر حرکتی PIR ـ المپ ـ هواکش ـ کلید دوپل ـ ابزار عمومی برق ـ تابلوی کارگاهی رشته الکترونیک

مراحل اجرای کار:

1ـ وسایل و قطعات مورد نیاز را انتخاب وآماده کنید.

2ـ در شکل 28ـ2 چگونگی اتصال حسگر حرکتی به شبکه برق و مصرفکننده نشان داده شده است. وسایل مورد نیاز را مطابق شکل 28ـ2 بر روی تابلوی آموزشی یا هر مکان دیگر پیشبینی شده، چیدمان و نصب کنید.

در شکل 29ـ2 نحوه سیم کشی حسگر حرکتی بر روی تابلوی کارگاهی ساخته شده در کار عملی 1 نشان داده شده است.

3ـ با رعایت نکات ایمنی و با نظارت هنرآموز کارگاه، درصورتیکه تابلوی برق میز کار شما مجهز به سامانه های محافظ جان و زمین (ارت) است، دستگاه را به برق وصل کنید.

4ـ عملکرد مدار را مطابق دفترچه راهنما برای زمان تأخیر یک دقیقه تنظیم و آزمایش کنید.

5ـ با استفاده از یک پیچ گوشتی مناسب با دسته عایق و رعایت نکات ایمنی و با نظارت مربی خود، زمان تأخیر را تغییر داده و عملکرد مدار را دوباره آزمایش کنید.

6ـ برق مدار را قطع كنيد و گزارش کوتاهی از عملکرد مدار بنویسید.

چه تغییری باید در مدار شکل 28ـ2 ایجاد کنیم تا در صورت نیاز بتوانیم سامانه کنترل هوشمند روشنایی را غیرفعال کنیم؟ نتیجه را به کارگاه ارائه دهید.

7ـ در سرویسهای بهداشتی برای روشن کردن همزمان لامپ و هواکش، میتوان هواکش را به طور موازی با لامپ قرار داد. بعد از قطع برق مدار، مطابق شکل 30ـ2 هواکش را با لامپ به طورموازی ببندید.

8ـ با رعایت نکات ایمنی و با نظارت هنرآموز کارگاه، جریان برق را به مدار وصل کنید.

9ـ مدار را مجدداً آزمایش کنید و عملکرد آن را ببینید.

10ـ گزارش کوتاهی از عملکرد مدار بنویسید.

11ـ گاهی اوقات لازم است که مدت زمان روشن بودن سامانه طولانی باشد. با توجه به محدود بودن زمان تأخیر حسگر، میتوان سامانه را به صورت شکل 31ـ2 تغییر داد.

در این سامانه، لامپ و هواکش توسط کلید روشن میشوند. با قطع کلید، بلافاصله لامپ خاموش میشود ولی هواکش پس از مدت زمان تأخیری که توسط حسگر تنظیم شده است خاموش خواهد شد.

12ـ وسایل مورد نیاز را مطابق شکل 31ـ2 بر روی تابلوی آموزشی چیدمان و نصب کنید.

13ـ عملکرد مدار را مطابق دفترچه راهنما برای زمان تأخیر یک دقیقه آزمایش کنید.

14ـ با رعایت نکات ایمنی و استانداردهای تعریف شده و با نظارت هنرآموزان کارگاه، مدار را به برق وصل کنید.

15ـ گزارش کوتاهی از عملکرد، مزایا و معایب مدار بنویسید.

هدف:

کسب مهارت راهاندازی مدار کنترلکننده هوشمند روشنایی به کمک میکروکنترلر.

مواد، ابزار و تجهیزات:

ماژول رله 5 ولتی يا قطعات مربوط به آن ـ ماژول حسگر حرکتی SR501ـHC ـ میکروکنترلر ATMEGA32ـ پروگرامر ـ رایانه ـ نرمافزارهای مورد نیاز ـ لامپ ـ ابزار عمومی برق

ماژول حسگر مادون قرمز SR501ـHC

ماژول SR501ـHC یک ماژول ارزان قیمت و قابل تنظیم برای تشخیص حرکت در محیط است که در آن از حسگر حرکتی PIR استفاده شده است. اندازۀ کوچک و طراحی فیزیکی این ماژول این امکان را میدهد که به راحتی بتوانیم از آن در پروژهها استفاده کنیم.

خروجی این حسگر تشخیص حركت میتواند مستقیما به یکی از پایه های میکروکنترلر متصل شود. در صورت تشخیص هر نوع حرکتی توسط حسگر، مقدار ولتاژ این پایه در سطح منطقی یک قرار میگیرد. دو پتانسیومتر موجود بر روی برد این امکان را میدهد تا بتوانیم حساسیت و زمان تأخیر پس از تشخیص یک حرکت را تنظیم کنیم.

در شکل 32ـ2 ماژول حسگر حرکتی SR501ـHC نشان داده شده است.

برخی مشخصات ماژول SR501ـHC عبارتاند از:

حساسیت و زمان تأخیر قابل تنظیم ولتاژ تغذیه: 5 تا 20 ولت DC مسافت تحت پوشش: 3 تا 7 متر قابل تنظیم

زاویۀ دید:

120 درجه زمان انتظار برای تشخیص حرکت بعدی: 3/0ثانیه تا 18 ثانیه برد مدار چاپی ماژول حسگر حرکتی SR501ـHC در شکل 33ـ2 نشان داده شده است.

چند کاربرد حسگر حرکتی SR501ـHC عبارتاند از:

• سامانه های امنیتی و ساخت دزدگیر
• روشن نمودن چراغهای منازل، پارکینگ و راهپله
• بهصورت هوشمند و بر اساس تشخیص حرکت
• کنترل و اتوماسیون هوشمند
• سیستمهای هشدار
• درهای اتوماتیک
• نورپردازی هوشمند

مراحل اجرای کار:

1ـ ماژول حسگر حرکتی SR501ـHC را تهیه کنید.

نكته :

چنانچه ماژول ذکر شده را در اختیار ندارید، میتوانید از انواع دیگر ماژول حسگر مادون قرمز که  مشخصات مشابهی دارند استفاده کنید.

2ـ در جدول 8ـ2 قسمتی از دفترچه راهنمای یک نمونه ماژول حسگر حرکتی SR501ـHC که در شکل 32ـ 2 نشان داده شده است را مشاهده میکنید. مشخصات این حسگر را به فارسی ترجمه کرده و بنویسید.

3ـ راهنمای كاربرد ماژول حسگر حرکتی SR501ـHC را مطالعه کرده و مشخصات فنی آن را به طور خلاصه در سه سطر بنویسید.

4ـ با توجه به برد مدار چاپی ماژول SR501ـHC موجود در کارگاه (مشابه شکل 33ـ2 ،)قطعات مهم ماژول را پیدا کنید و مشخصات فنی آنها را به طور خالصه در جدول 9ـ2 بنویسید.

5ـ مدار شکل 34ـ2 را بر روی برد ببندید.

6ـ برنامه نرم افزاری کنترل هوشمند روشنایی با ماژول SR501ـHC که در کتاب همراه هنرجو آمده است را بر روی میکروکنترلر پروگرام کنید.

7ـ ولتاژ تغذیه را به مدار وصل کنید.

8ـ عملکرد مدار را آزمایش کنید. آیا با عبور فرد از مقابل حسگر، المپ روشن میشود؟ چرا؟

9ـ گزارش کوتاهی از عملکرد مدار بنویسید.

هدف:

کسب مهارت در راهاندازی مدار کنترل از راه دور روشنایی به کمک امواج RF .

مواد، ابزار و تجهیزات:

سامانه ریموت کنترل 4 کاناله ـ المپ کممصرف یا المپ LED ـ سرپیچ ـ ابزار عمومی برق ـ تابلوی کارگاهی رشته الکترونیک

کلید کنترل از راه دور رادیویی:

با استفاده از امواج رادیویی و به کمک یک دستگاه کنترل از راه دور میتوان تعداد زیادی از وسایل برقی را که در محلهای مختلفی قرار دارند، از جمله انواع المپها، وسایل سرمایشی و گرمایشی، انواع شیرهای برقی و دیگر تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی را کنترل کرد. در شکل 35ـ2 یک نمونه قطعات سامانه کنترل از راه دور 4 کاناله نشان داده شده است.

برخی مشخصات یک نمونه سامانه ریموت کنترل عبارتاند از:

حداکثر توان خروجی هر یک از گیرندهها: 1000W برای لامپ های رشتهای و 300W برای لامپ های کم مصرف بدون تداخل فرکانس بر روی سوئیچ ها ولتاژ ورودی: برق شهری 260VACـ220V دمای کارکرد: کمتر از 85 درجه حرارت استفاده از فناوری وایرلس (بیسیم) رد ریموت کنترل30 تا 40 متر

مراحل اجرای کار:

1ـ یک دستگاه سامانه ریموت کنترل 4 کاناله تهیه کنید.

2ـ در جدول 10ـ2 قسمتی از دفترچه راهنمای یک نمونه سامانه ریموت کنترل 4 کاناله که در شکل 35ـ2 نشان داده شده است را مشاهده میکنید. مشخصات این حسگر را به فارسی ترجمه کرده و بنویسید.

4ـ در شکل 36ـ2 سیم کشی یک كانال از گیرنده های کنترل از راه دور چهاركانه (با چهار گیرنده و چهار مصرف کننده) رسم شده است. با استفاده از برگه راهنمای ریموت کنترل موجود در آزمایشگاه، نقشه راهنمای آن را در محل تعیین شده در شکل 37ـ2 ترسیم کنید.

5ـ دستگاههای گیرنده ای که در اختیار شما قرار داده شده، و لامپها را بر روی تابلوی مجهز به کلیدFI یا هر فضای دیگری که برای شما تعیین شده  است، با رعایت تمام استانداردها و کلیه نکات ایمنی، طبق شکل 36ـ2 نصب کنید.

6ـ در صورتی که میز کار شما مجهز به سامانه ارت و کلید محافظ جان است، با نظارت هنرآموز و استادکار کارگاه مدار را سیم کشی کنید.

در شکل 38ـ2 نحوه سیم کشی مدار کنترل از راه دور روشنایی بر روی تابلوی کارگاهی نشان داده شده است.

7ـ مدار را راهاندازی کرده و عملکرد آن را مشاهده کنید.

8ـ گزارش کوتاهی از عملکرد مدار بنویسید.

الگوی پرسش

1ـ با افزایش نور، مقاومت LDR افزایش مییابد.

• صحیح
• غلط

2ـ چرا نباید فتوسل در نزدیکی لامپ نصب شود؟

3ـ پنج نمونه از کاربردهای زمانسنج هوشمند را بنویسید.

4ـ در صورتی که جریان مصرفکننده زیاد باشد، باید از…………………… در کنار دستگاه زمانسنج استفاده شود.

5ـ حسگرهای مادون قرمز به…………………… حساس هستند و برای فعال شدن به منبع نور مادون قرمز نیاز………….

6ـ حسگرهای PIR باید به گونهای نصب شوند که حرکت جسم متحرک موازی با میدان دید حسگر باشد.

• صحیح
• غلط

7ـ زاویه دید حسگر حرکتی SR501ـHCچند درجه است؟

الف) 120                ب) 140                  پ) 180                        ت) 360

محدود بُرد ریموت کنترل رادیویی سامانه كليد كنترل از راه دور چند متر است؟

کنترل هوشمند دما

سامانههای سرمایشی و گرمایشی علاوه بر اینکه نقش مهمی در ایجاد فضای باطراوت و تولید هوای مطبوع دارند، اصلی ترین مصرف كنندگان انرژی در ساختمان هستند. حدود ۶۵ درصد از انرژی مصرفی ساختمان به تجهیزات تهویه مطبوع (Conditioning Air and Ventilating, Heating ـ HVAC )اختصاص دارد.

عدم مدیریت صحیح در استفاده از این سامانهها، عالوه بر مصرف انرژی زیاد و ناکارآمد کردن آنها، باعث صرف هزینه های زیادی جهت تعمیر و نگهداری میشود.

استفاده از سامانه های کنترل دما در خانه های هوشمند، بهصورت كنترل دستی یا برنامهریزی شده قابل اجرا است.

سامانه هوشمند با ارائه گزارش از دمای نقاط مختلف ساختمان، سبب کنترل دما شده و فرمانهای لازم را جهت خاموش و روشن کردن دستگاهها میدهد.

در سامانه هوشمند این امکان وجود دارد که اگر یکی از پنجرهها باز مانده باشد، به شما هشدار دهد و اگر شما توجهی به هشدارها ننمایید، سامانه به طور خودکار خاموش میشود. در سامانه های سنتی این امکان وجود ندارد.

با استفاده از سامانه کنترل هوشمند دما، شما میتوانید مدتی قبل از ورود به ساختمان، سامانه تهویه را فعال کنید تا در هنگام ورود به ساختمان، دمای محیط متناسب با خواست و سلیقه شما باشد.

هدف:

کسب مهارت در راه اندازی ترموستات هوشمند کولرآبی

مواد، ابزار و تجهیزات:

ترموستات هوشمند کولر آبی ـ موتور کولر آبی ـ پمپ آب کولر ـ ابزار عمومی برق ـ تابلوی کارگاهی رشته الکترونیک

ترموستات کولر آبی

ترموستات کولر آبی، برای كنترل عملكرد كولر آبی به منظور تنظیم دمای محیط بهکار میرود. این کنترل علاوه بر صرفه جویی در مصرف آب و برق و هزینه استهلاک و تعمیرات، دمای محیط را ثابت نگه میدارد و سبب آسایش کاربران میشود.

ترموستات دارای کلیدهای کنترل دمای محیط، دور تند و کند، پمپ و روشن ـ خاموش است و به راحتی میتواند جایگزین کلیدهای دائمی کولرهای آبی شود.

محل نصب ترموستات نباید در مسیر مستقیم باد كولر قرار گیرد، زیرا بر عملكرد صحیح ترموستات تأثیر میگذارد.

در شکل 39ـ2 یک نمونه کلید هوشمند کولر آبی را نشان میدهد.

برخی از مزایای سامانه کنترل کولر آبی به شرح زیر است:

صرفه جویی 20 درصدی در مصرف آب و برق طراحی زیبا و عملكرد آسان نصب آسان، بدون تغییر در سیم كشی كلید كولر و قابل جایگزینی با كلیدهای معمولی كنترل هوشمند دما، به طوری كه با گرم یا خنك شدن هوا، به صورت خودکار با توجه به نیاز مصرف كننده، کولر را خاموش یا روشن می كند.

کلید هوشمند کولر آبی دارای یک دستگاه کنترل از راه دور (ریموت کنترل) است. با استفاده از ریموت کنترل میتوانیم کولر را روشن یا خاموش کنیم یا دور کولر را کم یا زیاد کنیم. تایمر داخلی کولر امکان خاموش یا روشن شدن کولر به طور خودکار در زمان دلخواه پس از خواب را فراهم
میکند. همچنین این امکان وجود دارد که قبل از ورود به منزل کولر روشن شود.

مراحل اجرای کار:

1ـ وسایل و قطعات مورد نیاز را انتخاب وآماده کنید.

2ـ راهنمای كاربرد کلید هوشمند کولر آبی را مطالعه کنید و مشخصات فنی آن را به طور خلاصه در سه سطر بنویسید.

درصورتیکه موتور و پمپ آب کولر در اختیار ندارید، میتوانید از سه عدد المپ برای شبیهسازی نكته عملکرد کولر در حالتهای کند و تند و نیز پمپ آب استفاده کنید.

3ـ در شکل 40ـ2 چگونگی سیمکشی کلید هوشمند کولر آبی نشان داده شده است. وسایل مورد نیاز را بر روی تابلوی آموزشی و یا هرفضای دیگری که برای شما پیشبینی شده است، طبق استاندارد و با رعایت نکات ایمنی چیدمان و نصب کنید.

 

در شکل 41ـ2 نحوه سیم کشی کلید هوشمند کولر آبی بر روی تابلوی کارگاهی نشان داده شده است. در این تابلو از سه عدد لامپ برای شبیه سازی عملکرد کولر استفاده شده است.

4ـ درصورتیکه میز کار شما مجهز به سامانه ارت و کلید محافظ جان است، با نظارت هنرآموز و استادکار کارگاه برق را به مدار وصل کنید.

بررسی عملکرد مدار در حالت ترموستات:

کلید هوشمند را میتوانید طوری تنظیم کنید که با رسیدن به دمای مشخصی، کولر خاموش یا روشن شود. به این حالت، حالت ترموستات میگویند.

5ـ دفترچه راهنمای کلید هوشمند را مطالعه کرده و کلید را در حالت ترموستات تنظیم کنید به طوری که بعد از فعال کردن حالت ترموستات، در دمای 29 درجه سانتیگراد کولر روشن، و در دمای 27 درجه سانتیگراد کولر خاموش شود.

6ـ کولر را راهاندازی کنید و عملکرد آن را در حالت ترموستات مورد آزمایش قرار دهید.

7ـ چگونگی تنظیم کلید هوشمند در حالت ترموستات و همچنین گزارش کوتاهی از عملکرد مدار بنویسید.

بررسی عملکرد مدار در حالت تایمر:

کلید هوشمند را میتوانید طوری تنظیم کنید که در زمان مشخصی اگر کولر خاموش است، روشن و اگر روشن است، خاموش شود.

8ـ دفترچه راهنمای کلید هوشمند را مطالعه کرده و کلید را در حالت تایمر تنظیم کنید بهطوری که 2 دقیقه بعد از فعال کردن حالت تایمر، اگر کولر خاموش است روشن، و اگر روشن است خاموش شود.

9ـ کولر را راهاندازی کنید و عملکرد آن را در حالت تایمر مورد آزمایش قرار دهید.

10ـ گزارش کوتاهی از چگونگی تنظیم کلید هوشمند در حالت تایمر و تایمر چرخشی و همچنین عملکرد مدار بنویسید.

بررسی عملکرد مدار در حالت تایمر چرخشی:

کلید هوشمند کولر را میتوانید طوری تنظیم کنید که در فاصله زمانی مشخصی کولر به صورت چرخشی روشن و خاموش شود. به این حالت، تایمر چرخشی می گویند.

11ـ دفترچه راهنمای کلید هوشمند را مطالعه کرده و کلید را در حالت تایمر چرخشی تنظیم کنید به طوری که بعد از فعال کردن حالت تایمر چرخشی، بهطور چرخشی و متناوب، کولر 2 دقیقه روشن و 4 دقیقه خاموش شود.

12ـ کولر را راهاندازی کنید و عملکرد آن را در حالت تایمر چرخشی مورد آزمایش قرار دهید.

13ـ گزارش کوتاهی از چگونگی تنظیم کلید هوشمند در حالت تایمر چرخشی و همچنین عملکرد مدار بنویسید.

تنظیم ماژول دماسنج و ترموستات دیجیتال 101Wـ WX

هدف:

کسب مهارت در استفاده از دفترچه راهنمای ماژول ترموستات دیجیتال 101Wـ WX و تنظیم آن

مواد، ابزار و تجهیزات:

ماژول ترموستات دیجیتال 101Wـ WX ابزار عمومی برق ـ تابلوی کارگاهی رشته الکترونیک

نکته :

چنانچه این نوع ماژول را در اختیار ندارید، میتوانید از ماژولهای دیگری که در بازار است استفاده کنید.

ویژگیهای ماژول 101Wـ WX:

• در ماژول 101Wـ WX از حسگر NTC استفاده شده است. این ماژول ضمن سنجش دمای محیط توانایی کنترل دما با استفاده از رله داخلی را دارد. لذا میتوان از آن برای فرمان مستقیم به فن یا هیتر استفاده کرد.
• از آنجایی که حسگر بهکار رفته در این ماژول بهصورت ضد آب ساخته شده است، میتوانیم از آن جهت سنجش و کنترل دمای آب هم استفاده کنیم.
• این ماژول با ولتاژ ۱۲ ولت DC کار میکند و قادر است تا ۲۰ آمپر جریان را قطع و وصل نماید.
• در شکل 42ـ2 ماژول دماسنج و ترموستات دیجیتال 101Wـ WX نشان داده شده است.

برخی مشخصات ماژول 101Wـ WX عبارتاند از:

• نمایش و کنترل دما از 9/9ـ تا9/99 +درجه سانتیگراد
• نمایش و کنترل دما با دقت یک دهم درجه سانتیگراد
• دارای حسگر ضد آب (قابل استفاده برای کنترل دمای آب)
• قابلیت انتخاب حالت گرمایشی و سرمایشی برای کنترل وسایل سرمازا و گرمازا
• قابلیت کالیبراسیون و تنظیم دماسنج ماژول با استفاده از دماسنج استاندارد

اجزای اصلی ماژول 101Wـ WX عبارت اند از:

• میکرو کنترلر STM8S003F3P6 حسگر کنترل دمای NTC با مقاومت 10kΩ که دارای کابلی به طول حدود 5۰ سانتیمتر با روکش فلزی است.
• سه کلید برای تنظیم ترموستات، که شامل کلیدهای »SET »+« ،»و »ـ« برای کم و زیاد کردن دما است.
• نمایشگر سون سگمنت ۳ رقمی
• دو ترمینال ۲ پین، یکی برای رله (K0 وK1 ،)و دیگری برای تغذیه ۱۲ ولت و GND.
• رله ۱۲ ولت ۲۰ آمپری برای قطع و وصل جریان دستگاههای خنک کننده، فن و پمپ.
• رگوالتور 5 ولتی
• نمایشگر LED نشاندهنده عملکرد رله

مراحل اجرای کار:

1ـ ماژول 101Wـ WX را در اختیار بگیرید.

2ـ در جدول 11ـ2 قسمتی از دفترچه راهنمای ماژول 101Wـ WX را میبینید. محتوای آن را ترجمه کنید.

3ـ راهنمای كاربرد ماژول ترموستات دیجیتال 101Wـ WX را که در اختیار دارید مطالعه کرده و مشخصات فنی آن را به طور خلاصه در سه سطر بنویسید.

4ـ ماژول 101Wـ WX را مطابق شکل 43ـ2 به ولتاژ تغذیه V 12 وصل کنید. در این حالت ترموستات دمای محیط را نشان میدهد.

5ـ با استفاده از کلیدهای »+« یا »-« دمای ترموستات را بر روی 25 درجه سانتیگراد تنظیم کنید. سپس برای تأیید، کلید »SET »را فشار دهید. گزارش کوتاهی از عملکرد دستگاه بنویسید.

نکته :

چگونگی تنظیم ماژول 101Wـ WX در کتاب همراه هنرجو توضیح داده شده است.

6ـ ابتدا اتصال پروب حسگر به ماژول را جدا کرده و پیامی که در این حالت نمایشگر نشان میدهد را بنویسید.سپس محل اتصال پروب به ماژول را به وسیله یک سیم، اتصال کوتاه کنید و پیامی را که در این حالت نمایشگر نشان میدهد بنویسید. سپس در مورد نتایج بحث کنید.

کنترل هوشمند دما با ماژول دماسنج و ترموستات دیجیتال 101Wـ WX

هدف:

کسب مهارت در راهاندازی ماژول ترموستات دیجیتال 101Wـ WX

مواد، ابزار و تجهیزات:

ماژول ترموستات دیجیتال 101Wـ WX ـ پنکه ـ ابزار عمومی برق ـ تابلوی کارگاهی رشته الکترونیک

مراحل اجرای کار:

1ـ وسایل و قطعات مورد نیاز را در اختیار بگیرید.

2ـ وسایل مورد نیاز را مطابق شکل 44ـ2 بر روی تابلوی آموزشی و یا هرفضای دیگری که برای شما پیشبینی شده است، طبق استاندارد و با رعایت نکات ایمنی چیدمان و نصب کنید. در شکل 45ـ2 نحوه سیمکشی ماژول دماسنج 101Wـ WX بر روی تابلوی کارگاهی نشان داده شده است.

3ـ در صورتی که میز کار شما مجهز به سامانه ارت و کلید محافظ جان است، با نظارت هنرآموز و استادکار کارگاه، برق را به مدار وصل کنید.

4ـ پارامترهای ماژول را مطابق جدول 12ـ2 تنظیم کنید.

با توجه به جدول، پارامتر 1ـF در حالت سرمایشی(CC )و دمای ترموستات بر روی دمای 29 درجه سانتیگراد تنظیم شده است. در نتیجه اگر دمای محیط از 27 درجه سانتیگراد بیشتر شود، پنکه روشن شده و هوا را خنک میکند. همچنین به خاطر اینکه پارامتر 2ـF روی 2 درجه سانتیگراد تنظیم شده است، هرگاه دمای محیط کمتر از 27 درجه سانتیگراد شود (27=2ـ29 ،)پنکه خاموش خواهد شد. برای گرم کردن حسگر میتوانید از لامپ رشتهای 12 ولتی خودرو یا از گرمای دستان خود استفاده کنید.

5ـ گزارشی از عملکرد مدار بنویسید.

6ـ پارامتر 4ـF( تأخیر آغاز به کار رله) را بر روی یک دقیقه تنظیم کنید و مجددا مدار را راهاندازی کنید.

7ـ گزارشی از عملکرد مدار در این حالت بنویسید.

8 ـ مقادیر پارامترهای 1ـF، 2ـF و 4ـF را بهدلخواه خود تغییر داده و مجددا مدار را راه اندازی کنید. مراحل را آنقدر تکرار کنید تا کامال بر عملکرد ماژول مسلط شوید. هنگامی که پارامتر 1ـF را در حالت گرمایشی (HH )قرار میدهید، از یک بخاری برقی به عنوان وسیله گرمکننده در خروجی رله استفاده کنید.

هدف:

کسب مهارت در راهاندازی مدار کنترلکننده هوشمند دما به کمک میکروکنترلر.

مواد، ابزار و تجهیزات:

ماژول رله 5 ولتی يا قطعات مربوط به آن ـ حسگر دمای LM35 یک عدد ـ کلید شستی کوچک سه عدد ـ فن 12 ولتی ـ میکروکنترلر ATMEGA32 ـ نمایشگر 2×16 LCD ـ پروگرامر ـ رایانه ـ نرمافزارهای مورد نیاز ـ ابزار عمومی برق

حسگر دمای LM35:

حسگر دمای LM35 یکی از پرکاربردترین حسگرهای دمای موجود در بازار است و خروجی آن به صورت آنالوگ است.

ولتاژ خروجی این حسگر در دمای صفر درجه سانتیگراد برابر صفر است و به ازای هر درجه تغییر دما،۱۰ میلی ولت ولتاژ خروجی آن تغییر میکند.

این حسگر قادر است تا محدوده دمایی 55ـ تا ۱۵۰ درجه سانتیگراد را اندازهگیری کند. ولتاژ خروجی حسگر، بین 55/0ـ ولت تا 5/1 ولت است.

در شکل 46ـ2 نقشه الکترونیکی کنترلکننده هوشمند دما با میکروکنترلر AVR و حسگر LM35 رسم شده است.

مراحل اجرای کار:

1ـ با توجه به نقشه، وسایل و قطعات مورد نیاز را انتخاب و آماده کنید.

4ـ مدار را بر روی بُرد ببندید.

5ـ برنامه نرم افزاری آماده را که در کتاب همراه هنرجو آمده است، بر روی میکروکنترلر پروگرام کنید.

6ـ ولتاژ تغذیه را به مدار وصل کرده و مدار را راهاندازی کنید.

7ـ با استفاده از شاستیهای Up و Down حد بالا و پایین دما را بهترتیب در دماهای 27 درجه سانتیگراد و 18 درجه سانتیگراد تنظیم کنید.

8ـ به کمک هیتر یا هر وسیله گرمکننده دیگر دمای محیط اطراف حسگر را افزایش دهید. با رسیدن دما به حد بالا آن، میکروکنترلر به رله فرمان وصل داده و وسیله خنک کننده را روشن میکند. در نتیجه دمای محیط کاهش مییابد تا به حد پایینی دما برسد.

با رسیدن دما به حد پائین آن میکروکنترلر به رله فرمان قطع داده و در نتیجه وسیله خنک کننده خاموش میشود.

10ـ عملکرد مدار را آزمایش کنید.

11ـ گزارش کوتاهی از عملکرد مدار بنویسید.

الگوی پرسش:

1ـ چند درصد از انرژی مصرفی ساختمان به تجهیزات تهویه مطبوع (HVAC )اختصاص دارد؟

الف) 40                ب) 45            پ) 58                         ت) 65
2ـ تفاوتهای ترموستاتهای هوشمند نسبت به ترموستاتهای سنتی را شرح دهید؟

3ـ کنترل دما به روش تایمر چرخشی در ترموستات هوشمند کولر آبی را شرح دهید.

4ـ محدوده دمایی قابل نمایش توسط ماژول 101Wـ WX چقدر است؟

5ـ ماژول دماسنج 101Wـ WX قابلیت کالیبره شدن با استفاده از یک دماسنج مرجع استاندارد را ندارد.

• صحیح
• غلط

6ـ اگر ولتاژ خروجی حسگر LM35 برابر 3/0 ولت باشد، دمای محیط چند درجه سانتیگراد است؟

الف) 3      ب) 15              پ) 30                ت) 300

کنترل هوشمند سامانه آبیاری فضای سبز و باغچه

با توجه به اینکه زمان و میزان آب مورد نیاز گلها و درختان متفاوت است، این موضوع با استفاده از سامانه آبیاری هوشمند به راحتی قابل اجرا است.

حسگرها در خاک قرار میگیرند، بهطور مداوم میزان خشکی خاک و رطوبت مورد نیاز گیاهان و فضای سبز را حس میکنند و در صورت نیاز از طریق سامانه هوشمند آب مورد نیاز باغچه و فضای سبز را تأمین میکنند.

آبیاری میتواند به طور منظم در ساعات مشخصی از شبانه روز و در روزهای مشخصی از هفته به طور خودکار و طبق سناریوی از پیش تعیین شده صورت گیرد، بنابراین اگر برای مدتی طولانی افراد حضور نداشته باشند آبیاری طبق برنامه انجام میپذیرد. از راه دور نیز میتوان فرآیند آبیاری را کنترل کرد.

هدف:

کسب مهارت راه اندازی شیر برقی مواد، ابزار و تجهیزات: شیر برقی آب یا پمپ آب(پمپ شیشه شوی اتومبیل) 12 ولتی ـ زمانسنج دیجیتالی هفتگی ـ آداپتور 220VAC به 12VDCـ ابزار عمومی برق ـ تابلوی کارگاهی رشته الکترونیک

شیر برقی

شیر برقی (Valve Solenoid )وسیلهای است که برای قطع و وصل خودکار گاز و مواد مایع به کار میرود. برای قطع و وصل شیر برقی میتوان از کامپیوتر یا میکروکنترلر استفاده کرد.

این قطعه در ابعاد مختلف و با ولتاژ کاری متفاوت از 12 ولت تا 220 ولت ساخته میشود.

در شکل 47ـ2 یک نمونه شیر برقی 12 ولتی که برای قطع و وصل آب به کار میرود را مشاهده میکنید. این شیر برقی در حالت عادی بسته (Close Normally ) است.

با اعمال ولتاژ 12VDC به آن، سلونوئید عمل47ـ2ـ شير برقی 12 ولتی آب كرده

مراحل اجرای کار:

1ـ وسایل و قطعات مورد نیاز را انتخاب وآماده کنید.

2ـ در جدول 13ـ2 مشخصات یک نمونه شیر برقی را مشاهده میکنید. این مشخصات را به فارسی ترجمه کنید.

3ـ مشخصات فنی شیر برقی موجود در کارگاه را مطالعه کنید و بنویسید.

4ـ وسایل مورد نیاز را مطابق بلوک دیاگرام شکل 48ـ2 بر روی تابلو یا هر فضای دیگری که برای شما تعیین شده است، با رعایت تمام استانداردها و کلیه نکات ایمنی نصب کنید.

5ـ میز کار شما باید مجهز به سامانه ارت و فیوز محافظ جان باشد. با نظارت هنرآموز و استادکار کارگاه مدار را سیم کشی کنید.

نكته:

درصورتیکه امکان اتصال شیر برقی به لوله کشی آب شهری وجود ندارد، با استفاده از پمپ آب آکواریوم یا پمپ آب مخزن شیشه شوی اتومبیل، آزمایش را انجام دهید.

6ـ میزان تأخیر زمانسنج دیجیتالی را روی دو دقیقه تنظیم کنید. زمانسنج را به برق وصل کرده و مدار را آزمایش کنید.

7ـ گزارش کوتاهی از عملکرد مدار بنویسید.

هدف:

کسب مهارت در راهاندازی مدار سامانه آبیاری هوشمند با ماژول رطوبتسنج 69 ـ YL .

مواد، ابزار و تجهیزات: ماژول رطوبتسنج 69 ـ YL( يا هرنمونه مشابه آن در بازار)ـ ماژول رله 5 ولتی ـ شیر برقی آب 12 ولتی یا پمپ آب 12 ولتی(پمپ شیشه شوی اتومبیل) ـ ابزار عمومی برق ـ تابلوی کارگاهی رشته الکترونیک

• ماژول رطوبت سنج 69 ـ YL
• ماژول رطوبت سنج 69 ـ YL برای اندازهگیری میزان رطوبت یا آب موجود در خاک و زمین مورد استفاده قرار میگیرد.
• با استفاده از یک حسگر رطوبتسنج، میکروکنترلر، رله و پمپ آب میتوانیم یک سامانه آبیاری هوشمند را برای گلدان بسازیم.
• در شکل 49ـ2 ماژول رطوبت سنج 69 ـ YL نشان داده شده است.
• مشخصات ماژول رطوبت سنج 69 ـ YL
• حساسیت قابل تنظیم از طریق پتانسیومتر روی ماژول
• ولتاژ تغذیه بین 3/3 ولت تا 5 ولت
• دارای خروجی دیجیتال و آنالوگ
• طراحی فیزیکی مناسب برای نصب راحت و آسان
• اندازه کوچک ( 3 سانتیمتر در 6/1 سانتیمتر) LED نمایشگر ولتاژ تغذیه و وضعیت خروجی دیجیتال
• چیپ مقایسه کننده LM393 با پایداری بالا
• اتصاالت ماژول رطوبت سنج 69 ـ YL
• VCC :اتصال به منبع تغذیه (3/3 ولت تا 5 ولت)
• GND :اتصال به زمین (GND)
• DO :خروجی دیجیتال (صفر یا یک)(DigitalOutput)
• AO آنالوگ خروجی:(Analog Output)

در شکل 50ـ2 قسمتهای مختلف برد الکترونیکی ماژول 69 ـ YL نشان داده شده است.

نحوه کارکرد ماژول رطوبت سنج 69 ـ YL

این ماژول دارای دو خروجی دیجیتال و آنالوگ است. اگر مقدار رطوبت خاک از مقدار تنظیم شده بیشتر باشد، خروجی دیجیتال در سطح منطقی صفر قرار میگیرد و در غیر این صورت خروجی دیجیتال برابر یک است.

خروجی دیجیتال را میتوان به میکروکنترلر وصل نمود یا با اتصال به بیزر (Buzzer ،)از آن به عنوان یک سامانه هشداردهنده استفاده کرد.

با اتصال خروجی دیجیتال حسگر به ماژول رله امکان روشن کردن پمپ یا شیر آب الکتریکی وجود دارد.

از خروجی آنالوگ برای تعیین میزان دقیق رطوبت استفاده میشود. هرقدر میزان رطوبت خاک کمتر باشد، ولتاژ آنالوگ خروجی حسگر بیشتر است.

مراحل اجرای کار:

1ـ وسایل و قطعات مورد نیاز را انتخاب وآماده کنید.
2ـ در جدول 14ـ2 قسمتی از دفترچه راهنمای ماژول رطوبتسنج 69 ـ YL را مشاهده میکنید. این مشخصات را به فارسی ترجمه کنید.

3ـ وسایل مورد نیاز را مطابق بلوک دیاگرام شکل 51ـ2 بر روی تابلو یا هر فضای دیگری که برای شما تعیین شده است، با رعایت تمام استانداردها و کلیه نکات ایمنی نصب کنید. به جای شیر برقی میتوانید از پمپ آب آکواریوم یا پمپ آب شیشهشوی اتومبیل و سطل آب استفاده کنید.

4ـ در این آزمایش از خروجی دیجیتال ماژول69 ـ YL استفاده میکنیم و خروجی دیجیتال آن را به ماژول رله 5 ولتی اتصال میدهیم. رله 5 ولتی شیر برقی را کنترل میکند.

در شکل 52ـ2 نحوه سیم کشی ماژول 69 ـ YL بر روی تابلوی کارگاهی نشان داده شده است.

5ـ گلدانی تهیه کنید که خاک آن تقریبا خشک باشد. خروجی شیر برقی را در داخل گلدان قرار دهید.

6ـ حسگر رطوبت را در داخل گلدان قرار دهید و ولتاژ تغذیه را به مدار وصل کنید. درصورتیکه رطوبت گلدان از حد تنظیم شده توسط پتانسیومتر ماژول کمتر باشد، رله روشن شده و شیر برقی را فعال

4ـ در این آزمایش از خروجی دیجیتال ماژول69 ـ YL استفاده میکنیم و خروجی دیجیتال آن را به ماژول رله 5 ولتی اتصال میدهیم. رله 5 ولتی شیر برقی را کنترل میکند.

در شکل 52ـ2 نحوه سیمکشی ماژول 69 ـ YL بر روی تابلوی کارگاهی نشان داده شده است.

5ـ گلدانی تهیه کنید که خاک آن تقریبا خشک باشد. خروجی شیر برقی را در داخل گلدان قرار دهید.

6ـ حسگر رطوبت را در داخل گلدان قرار دهید و ولتاژ تغذیه را به مدار وصل کنید. درصورتیکه رطوبت گلدان از حد تنظیم شده توسط پتانسیومتر ماژول کمتر باشد، رله روشن شده و شیر برقی را فعال میکند.

7 ـ گزارش کوتاهی از عملکرد مدار بنویسید.

هدف:

کسب مهارت در راهاندازی مدار سامانه آبیاری هوشمند با میکروکنترلر.

مواد، ابزار و تجهیزات:

ماژول رطوبتسنج 69 ـ YL ـ میکروکنترلر ATMEGA32 ـ ماژول رله 5 ولتی يا قطعات مربوط به آن ـ پروگرامر ـ رایانه ـ نرمافزارهای مورد نیاز ـ بیزر ـ گلدان ـ ابزار عمومی برق

در شکل 53ـ2 نقشه الکترونیکی سامانه آبیاری هوشمند با میکروکنترلر AVR و ماژول 69 ـ YL را مشاهده میکنید.

در این آزمایش در صورتی که میزان رطوبت خاک گلدان از مقدار تنظیم شده توسط پتانسیومتر ماژول69 ـ YL کمتر باشد، بیزر به صدا در آمده و هشدار میدهد.

مراحل اجرای کار:

1ـ وسایل و قطعات مورد نیاز را انتخاب وآماده کنید.
2ـ مدار را بر روی بردبرد ببندید.
3ـ برنامه نرمافزاری که در کتاب همراه هنرجو نوشته شده را بر روی میکروکنترلر پروگرام کنید.
4ـ گلدانی تهیه کنید که خاک آن تقریبا خشک باشد.
5ـ حسگر رطوبت را در داخل گلدان قرار دهید و ولتاژ تغذیه را به مدار وصل کنید. در صورتی که رطوبت
گلدان از حد تنظیم شده توسط پتانسیومتر ماژول کمتر باشد، رله خروجی میکروکنترلر فعال شده و بیزر به صدا در میآید.
6ـ گزارش کوتاهی از عملکرد مدار بنویسید.

الگوی پرسش

1ـ شیر برقی وسیلهای است که برای قطع و وصل خودکار………………. و……………………. بهکار میرود.

2ـ ولتاژ تغذیه ماژول رطوبتسنج 69 ـ YL چند ولت است؟

الف) 5 ولت               ب) 12 ولت                پ) بین 5 ولت تا 20 ولت                 ت) بین 3/3 ولت تا 5 ولت

3ـ در ماژول رطوبتسنج 69 ـ YL اگر مقدار رطوبت خاک از مقدار تنظیم شده بیشتر باشد، خروجی دیجیتال در سطح منطقی…………… قرار میگیرد و در غیر این صورت خروجی دیجیتال برابر……………… است.

4ـ در ماژول رطوبتسنج 69 ـ YL ،برای تعیین میزان دقیق رطوبت از خروجی…………….. استفاده میشود.

5ـ وظیفه پتانسیومتر را در ماژول 69 ـ YL توضیح دهید.

---

جهت مشاهده دوره های آموزشی بر روی این لینک کلیک نمایید.