Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Search our partners

Find the latest content on electronic components. Datasheets.com
Elektroda.pl
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Pi Cubes - kontroler systemów sanitarnych dla amatorów oparty o Raspberry Pi

ghost666 07 Oct 2015 23:52 2781 0
  • Pi Cubes - kontroler systemów sanitarnych dla amatorów oparty o Raspberry Pi
    System Pi Cubes jest amatorskim systemem automatyki domowej, skupiającym się na kontroli i monitorowaniu systemów z zakresu inżynierii sanitarnej (HVAC): ogrzewaniem, wentylacją i klimatyzacją.

    Pi Cubes to modułowy system automatyki oparty o doskonale znany moduł Raspberry Pi. System zaprojektowany został podobnie jak komercyjnie dostępne profesjonalne systemu automatyki HVAC, jednakże szereg wykorzystanych rozwiązań i cena systemu dedykowane są rynkowi amatorów DIY i hobbystów.

    Pi Cubes zapewnia kompletny system pozwalający na kontrolę ogrzewania, wentylacji i klimatyzacji w domu, niezależnie od stopnia ich skomplikowania. Z poziomu systemu kontrolować można między innymi piece, bojlery, nawilżacze powietrza, tłumiki, przepustnice i zawory. Oczywiście system nie jest ograniczony jedynie do takich zastosowań. Przy zastosowaniu innego zestawu modułów rozszerzających, możliwe jest sterowanie np. drzwiami garażowymi czy systemem nawadniania roślin w ogródku. Wszystko w domu można zautomatyzować, korzystając z Pi Cubes.

    Pi Cubes - kontroler systemów sanitarnych dla amatorów oparty o Raspberry Pi


    Programowanie systemu

    Raspberry Pi zapewnia szereg opcji, jeśli chodzi o programowanie. Dostępnych jest wiele środowisk, dzięki czemu kod pisać można w Pythonie, Node JS, C czy ++ wykorzystując do tego szereg rozmaitych frameworków. Jednym z takich frameworków, na którym szczególnie warto się skupić w tym kontekście jest Rex Control System.

    Node-RED jest oficjalnie wspieranym środowiskiem, do programowania systemów opartych o Pi Cubes. SDK dostarczane będzie poprzez Snappy Apps albo Ubuntu Core, po to żeby uczynić instalację go niezwykle prostą.

    Pi Cubes - kontroler systemów sanitarnych dla amatorów oparty o Raspberry Pi


    Płyta bazowa Pi Cubes

    Bazowym komponentem systemu Pi Cubes jest płytka wyposażona w złącze dla modułu Raspberry Pi i szereg podzespołów. Mikrokomputer wpinany jest do płyty głównej systemu i bezpiecznie do niej mocowany z wykorzystaniem dystansów i dedykowanych otworów.

    Płyta główna posiada zintegrowany system zasilania układów z napięcia 24 V. W płycie bazowej zintegrowano stabilizatory impulsowe, generujące napięcie zasilania dla RPi (5 V) i dla modułów I/O (15 V). Układ pobiera nie więcej niż 1,5 A (przy 24 V) zasilania. Wbudowane przetwornice są w stanie dostarczyć 1,2 A dla napięcia 5 V i 2,9 A dla napięcia 15 V.

    W module bazowym zintegrowano zegar czasu rzeczywistego z podtrzymaniem bateryjnym. Zegarem tym jest układ DS1337 firmy Maxim, podłączony do Raspberry Pi poprzez szynę 0 interfejsu I²C. Dane zapisane w układzie podtrzymywane są napięciem z akumulatorka litowego o pojemności 7 mAh. W pełni naładowany akumulator może podtrzymywać dane zegara do 3 miesięcy.

    Dodatkowo, do podtrzymywania funkcji całego systemu służy zespół superkondensatorów, kontrolowanych przez układ LTC3226 firmy Linear. Dwa kondensatory o pojemności 22 F każdy służą do podtrzymania zasilania dla Raspberry Pi umożliwiając mu bezpieczne wyłączenie się. Po przejściu w tryb zasilania awaryjnego moduł RPi informowany jest o tym fakcie, po odzyskaniu zasilania możliwe jest wybudzenie Raspberry Pi poprzez interfejs I²C.
    Zależnie od poboru prądu przez moduł podtrzymanie zasilania trwać może od 99 sekund do 20 sekund.



    Dodatkowo na płytce bazowej znajduje się gniazdo do podłączenia termostatu, komunikującego się z systemem z wykorzystaniem interfejsu RS485. Port ten pozwala na podłączenie do 4 termostatów. Kontrolerem interfejsu jest MAX13487, posiadający wiele wbudowanych funkcji. Jeśli w danym momencie nie wykorzystuje się portu do komunikacji poprze protokół Modbus RTU możliwa jest implementacja innych protokołów, korzystających z RS485.

    Moduły rozszerzeń

    Płytka główna posiada gniazdo dla modułów I/O komunikujących się z Raspberry Pi poprzez I²C. Moduły połączone są kaskadowo i są samoadresujące się, więc ich podłączenie i uruchomienie jest niezwykle proste. Raspberry Pi ma dostęp do wszystkich 6 podłączonych modułów.

    Więcej informacji zdobyć można, sięgając do pełnego opisu systemu, który znajduje się tutaj.

    Pi Cubes - kontroler systemów sanitarnych dla amatorów oparty o Raspberry Pi

    Poprzez wykorzystanie kaskadowo połączonych modułów rozszerzeń można do systemu dodać do 24 punkty I/O. Dzięki modułowej konstrukcji możliwe jest dopasowanie liczby i rodzaju I/O do własnych potrzeb. Aktualnie dostępne są moduły:

    * DO4 - zawiera cztery wyjścia przekaźnikowe, napięcie maksymalne 24 V, prąd 2 A.
    * UI4 - zawiera cztery wejścia uniwersalne: analogowe, oporowe lub cyfrowe.
    * UO4 - zawiera cztery wyjścia uniwersalne: analogowe lub cyfrowe.

    Szerszy opis modułów I/O odnaleźć można tutaj.

    Termostat Pi Cubes

    Termostat systemu Pi Cubes zapewnia profesjonalne rozwiązanie do sterowania systemem z poziomu pokoju. Może on funkcjonować jako termometr lub stabilizator temperatury w danym pomieszczeniu. Dzięki wbudowanemu ekranowi może wyświetlacz dowolne dane - czas, pogodę, stan systemu etc. Do czterech takich termostatów zintegrować można z systemem Pi Cubes. Podłączane są one poprzez kabel RJ45, zapewniający połączenia komunikacyjne i sygnałowe.

    Pi Cubes - kontroler systemów sanitarnych dla amatorów oparty o Raspberry Pi


    Termostatu używać można także z dowolnymi innymi systemami, wspierającymi protokół Modbus RTU z interfejsem RS485.

    Przykładowa aplikacja

    Jednym z przykładów zastosowania systemu jest kontrola pieca centralnego ogrzewania. Realizacja tego projektu opisana została na portalu hackster.io, tutaj.

    Źródło: Link

    Cool? Ranking DIY
    Do you have a problem with Raspberry? Ask question. Visit our forum Raspberry.
    About Author
    ghost666
    Translator, editor
    Offline 
    Fizyk z wykształcenia. Po zrobieniu doktoratu i dwóch latach pracy na uczelni, przeszedł do sektora prywatnego, gdzie zajmuje się projektowaniem urządzeń elektronicznych i programowaniem. Od 2003 roku na forum Elektroda.pl, od 2008 roku członek zespołu redakcyjnego.
    ghost666 wrote 11088 posts with rating 9403, helped 157 times. Live in city Warszawa. Been with us since 2003 year.