โปรเจค งานชุดช่วยประหยัดไฟฟ้าในบ้าน

November 11, 2013admin2 CommentsKMUTNB - Mechatronics 56, โปรเจคตัวอย่าง

โดย นาย วีระพงค์ จันทร์สังข์
สาขาวิศวกรรมแมคคาทรอนิกส์ ภาควิชาครุศาสตร์เครื่องกล มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือ


Download Simulink Model File (proj08_energysaving.7z)

รูปที่ 1 วงจรการต่อใช้งานจริง

Contents [show]

ที่มาและความเป็นมาของโครงงาน ชุดช่วยประหยัดไฟฟ้าในบ้าน

ในปัจจุบันผู้คนต่างๆมักมุ่งเน้นไปในเรื่องของการทำงานจนบางครั้งอาจจะลืมเรื่องของสิ่งเล็กๆรอบตัวไป ทางผู้จัดทำจึงเล็งเห็นความสำคัญของสิ่งอำนวยความสะดวกให้แก่มนุษย์เรา นั่นก็คือ ชุดช่วยประหยัดไฟฟ้าในบ้าน ซึ่งสามารถช่วยประหยัดไฟฟ้าในบ้านได้ ซึ่งในกรณีที่เราลืมปิดไฟในบ้าน
โครงงานนี้เป็นการศึกษาเกี่ยวกับบอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์ STM32F4 เพื่อควบคุมการเปิด ปิด ไฟฟ้าภายในบ้าน เมื่อมีคนอยู่เปิด และเมื่อไม่มีคนอยู่ปิด

คุณสมบัติการทำงานของโครงงาน

• สามารถควบคุมอุปกรณ์ไฟฟ้าในบ้านเมื่อไม่มีคนอยู่
• ตัวขับใช้ไตรแอก 220 VAC
• สามารถนำไปประยุกต์ใช้งานด้านความปลอดภัยได้ (กันขโมย)

การทำงานของวงจร

เมื่อมีคนเดินผ่านชุดเซนเซอร์ PIR จะทำให้ที่ขา S ของ PIR มีพัลล์ลูกเล็กๆเกิดขึ้น เนื่องมาจากตัว PIR จะทำการตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของรังสีอินฟราเรดที่แผ่ออกมาจากตัวของคน ในขณะมีการเคลื่อนไหว พัลล์ลูกเล็กๆที่ออกมาจาก PIR นี้ถูกขยายด้วย IC ซึ่งทำหน้าที่เป็นวงจรขยายที่สามารถปรับเกณฑ์การขยายด้วย VR1 และยังสามารถปรับเกณฑ์การหน่วงเวลาเมื่อเซนเซอร์ PIR ตรวจจับได้ โดยปรับที่ VR2 เมื่อชุดเซนเซอร์ PIR ตรวจจับได้ส่งผลให้ ขา OUT ของ
ชุดเซนเซอร์ PIR มีสัญญาณไฟ +3.3V(High)ต่อกับ PA1ของบอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์ และบอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์ทำการประมวลผลและบอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์มีสัญญาณจากออปโต้ทรานซิสเตอร์+3.3V(High)ที่มาจากหม้อแปลง 6VAC ที่ความถี่50Hzมาต่อกับ PA0 ของบอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์ เพื่อให้สัญญาณ PWM ตรงกับความถี่ 50Hz ของไฟสลับที่มาจากไฟฟ้าในบ้าน ส่งผลให้มีสัญญาณ PWM ที่ขา PA9 PWM=100%ลดเรื่อยๆจนPWM=0%ต่อเข้ากับขา 2 ของของออปโต้ DIAC (LED) ส่งผลให้ออปโต้ DIACทำงานตามสัญญาณ PWM ตามบอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์ และออปโต้ DIAC (DIAC) ต่อกับ TRIAC ทำหน้าที่เป็นสวิตซ์ โดยถูกควบคุมโดยสัญญาณ PWM จากบอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์ และและออปโต้ DIAC ตามลำดับ ส่งชนวนให้ขา G ของ TRIAC ตามสัญญาณ PWM
ส่งผลให้หลอดไฟที่ต่อไว้เริ่มสว่างที่ละนิดจนสว่างสุด เมื่อมีคนเดินผ่านหรือเมื่อชุดเซนเซอร์ PIR ตรวจจับเจอ และเมื่อไม่มีคนเดินผ่านหรือเมชุดเซนเซอร์ PIR ตรวจจับไม่เจอหลอดไฟที่ต่อไว้เริ่มลดแสงสว่างที่ละนิดจนไม่มีแสงสว่าง

จากรูปเป็นการแสดงของจอ LCD ที่ชุดเซ็นเซอร์ PIR ยังไม่มีตรวจจับ หรือยังไม่มีคนผ่าน แสดงถึงค่า PWM =100%และ COUNT1 = 0 ทำให้หลอดไฟไม่มีแสงสว่าง

จากรูปเป็นการแสดงของจอ LCDที่ชุดเซ็นเซอร์PIRตรวจจับ ได้หรือมีคนผ่าน แสดงถึงค่า PWM =100%และCOUNT1 >= 2000 ทำให้หลอดไฟสว่าง

รูปที่ 2 วงจร Schematic ทั้งหมด

• Digital input (PA1) รับสัญญาณจาก ชุดเซนเซอร์ PIR
• Digital input (PA0) รับสัญญาณจาก ชุด ซิงค์เฟส
• Output (A9) ส่งสัญญาณ PWM ไปยังชุดกำลัง (หรี่ไฟ)
• PE7,PE8,PE9,PE12,PE13,PE14,PE15 ต่อไปยังจอ LCD

รูปที่ 3 วงจร Schematic ชุดวงจร Input และ Output ทั้งหมด

รูปที่ 4 วงจร Schematic ชุดกำลัง(หรี่ไฟ)

รับสัญญาณ PWM จากบอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์ ขา PA9
รายการอุปกรณ์
ตัวต้านทาน R1 = 220 โอห์ม 1 ตัว
ออปโต้ ไดแอค 1 ตัว
ไทรแอค 1 ตัว
หลอดไฟ 220v
แหล่งจ่ายไฟ AC 220V

รูปที่ 4 วงจร Schematic ชุดซิงค์เฟส

ส่งสัญญาณพัลล์ให้ขา digital input (PA0)
รายการอุปกรณ์
ตัวต้านทาน R1 = 10k โอห์ม 1 ตัว
ออปโต้ทรานซิสเตอร์ 1 ตัว
ไดโอด 1 ตัว
หม้อแปลง เข้า 220V ออก 6V
แหล่งจ่ายไฟ AC 220V

รูปที่ 5 วงจร Schematic ชุด PIR

ส่งสัญญาณให้ขา digital input (PA1)

รูปที่ 6 บล็อกการเขียนโปรแกรมหรี่ไฟ

บล็อกประกาศตัวแปร ชื่อว่าบล็อกว่า Target Setup
เป็นบล็อกประกาศตัวแปรต่างๆที่ใช้กับไมโครคอนโทรลเลอร์ (STM32F4)

บล็อกประกาศตัวแปรเกี่ยวกับการใช้งานจอ LCD ชื่อว่าบล็อกว่า Character LCD Setup
เป็นบล็อกประกาศตัวแปรต่างๆที่ใช้งานเชื่อมต่อกับจอ LCD กับไมโครคอนโทรลเลอร์ (STM32F4) โดยขาของไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ใช้งานกับจอ LCD E7,E8,E9,E12,E13,E14,E15

บล็อกแสดงข้อความบนจอ LCD ชื่อว่าบล็อกว่า Character LCD Write
เป็นการแสดงข้อความที่ได้เป็นตัวแปร string จากข้อมูลจาก LINE1 โดยกำหนดค่า Constan =0 เพื่อใช้งานจอLCD แบบมีการเคลียค่าทุกครั้งที่ส่งออกไป
Constan1 =0 เพื่อแสดงตัวอักษรแรกหลักที่1 Constan2 =0 เพื่อแสดงอักษรบรรทัดที่1

บล็อกแสดงข้อความบนจอ LCD ชื่อว่าบล็อกว่า Character LCD Write
เป็นการแสดงข้อความที่ได้เป็นตัวแปร string จากข้อมูลจาก LINE2 โดยกำหนดค่า โดยกำหนดค่า Constan3 =1 เพื่อใช้งานจอLCD แบบมีการไม่เคลียค่าทุกครั้งที่ส่งออกไป
Constan4 =0 เพื่อแสดงอักษรหลักที่1 Constan5 =1 เพื่อแสดงอักษรบรรทัดที่2

บล็อกรับค่าจากภายนอกซึ่งเป็นค่าแบบดิจิตอล(ลอจิก) ชื่อว่าบล็อกว่า Digital Input
กำหนดขา PA1ซึ่งรับค่ามาจากชุด เซนเซอร์ PIR

บล็อกเพื่อเขียนภาษาซีเพิ่มเติม โดยมี 2อินพุต เอาท์พุต ชื่อบล็อกว่า Embedded MATLAB Function ภายในบล็อกมีการเขียนดังนี้ (เมื่อดับเบิ้ลคลิกที่บล็อก)

รูปที่ 7 รูปโครงงานชุดประหยัดไฟฟ้าในบ้านที่สมบูรณ์

สรุปการทำงานชุดประหยัดไฟฟ้าในบ้าน

ชุดประหยัดไฟฟ้าในบ้านสามารถใช้งานได้จริง เมื่อเราลืมปิดไฟ ภายในบ้านเมื่อเราออกไปนอกบ้าน ไฟก็หรี่ดับ สามารถช่วยให้เราได้ประหยัดค่าไฟฟ้าได้ และยังนำไปประยุกต์ใช้งานด้านความปลอดภัยได้อีกด้วย(กันขโมย)

แหล่งที่มา: http://aimagin.com/