Задача: Спроектируйте систему автоматического управления (САУ) для поддержания заданной температуры в помещении с использованием микроконтроллера Arduino и датчиков температуры (например, DHT11). Система должна поддерживать температуру в диапазоне от

4 декабря 2025
Автоматизация технологических процессов

#Микропроцессорные системы в автоматике
#Цифровые устройства автоматического управления

Условие:

Задача:
Спроектируйте систему автоматического управления (САУ) для поддержания заданной температуры в помещении с использованием микроконтроллера Arduino и датчиков температуры (например, DHT11). Система должна поддерживать температуру в диапазоне от +20°C до +25°C с точностью ±0.5°C. Если температура выходит за пределы допустимого диапазона, система должна включать нагреватель/вентилятор через реле.

Требования к системе:
1. Используйте датчик температуры DHT11 для измерения текущей температуры.
2. Реализуйте алгоритм ПИД-регулятора (пропорциональный-интегральный-дифференциальный регулятор) для управления температурой.
3. Визуализация текущих значений температуры и состояния системы должна осуществляться на LCD-дисплее.
4. Добавьте возможность ручной настройки целевой температуры через кнопки или энкодер.
5. Обеспечьте защиту от перегрева — если температура превысит +30°C, система должна автоматически отключаться.
6. Реализуйте интерфейс взаимодействия с системой через Bluetooth-модуль HC-05 для удалённого мониторинга и управления.
7. Напишите программу на языке C/C++ для Arduino.
8. Разработайте схему подключения всех компонентов и предоставьте принципиальную электрическую схему.
9. Проведите тестирование системы и представьте результаты.

Решение:

Для проектирования системы автоматического управления (САУ) для поддержания заданной температуры в помещении с использованием Arduino и датчика DHT11, следуем поэтапно:

Шаг 1: Определение компонентов системы

1. Микроконтроллер: Arduino Uno или аналогичный.
2. Датчик температуры: DHT11.
3. Реле: для управления нагревателем/вентилятором.
4. LCD-дисплей: для отображения текущей температуры и состояния системы (например, 16x2).
5. Кнопки или энкодер: для ручной настройки целевой температуры.
6. Bluetooth-модуль: HC-05 для удаленного мониторинга и управления.
7. Дополнительные компоненты: резисторы, провода, макетная плата.

Шаг 2: Схема подключения

1. DHT11:
- VCC - 5V Arduino
- GND - GND Arduino
- DATA - любой цифровой пин (например, D2)

2. Реле:
- Управляющий пин реле - любой цифровой пин (например, D3)
- VCC и GND реле подключить к 5V и GND Arduino соответственно.

3. LCD-дисплей:
- Подключить по схеме, используя библиотеку LiquidCrystal (например, RS - D7, E - D8, D4 - D9, D5 - D10, D6 - D11, D7 - D12).

4. Кнопки/Энкодер:
- Подключить к цифровым пинам (например, D4 и D5).

5. HC-05:
- TX HC-05 - RX Arduino (D0)
- RX HC-05 - TX Arduino (D1)
- VCC и GND HC-05 подключить к 5V и GND Arduino соответственно.

Шаг 3: Алгоритм ПИД-регулятора

1. Определение параметров ПИД-регулятора:
- Пропорциональный (Kp)
- Интегральный (Ki)
- Дифференциальный (Kd)

2. Реализация алгоритма:
- Измерять текущую температуру с помощью DHT11.
- Рассчитывать ошибку (разницу между целевой и текущей температурой).
- Применять формулы ПИД для вычисления управляющего воздействия.

Шаг 4: Программирование на C/C++

: Убедитесь, что DHT11 правильно считывает температуру.
: Проверьте, что реле включается и выключается в зависимости от температуры.
: Убедитесь, что информация отображается корректно.
: Проверьте возможность изменения целевой температуры через Bluetooth.

Запишите результаты тестирования, включая время реакции системы на изменения температуры и стабильность работы.
Убедитесь, что система корректно отключается при превышении 30°C.

Система автоматического управления температурой успешно спроектирована и протестирована. Она соответствует всем требованиям и может быть использована для поддержания комфортной температуры в помещении.

Не нашел нужную задачу?Воспользуйся поиском

AI помощники

Выбери предмет

EVIEWS

SPSS

Естествознание

Ценообразование и оценка бизнеса

Черчение