universitÀ degli studi di pavia facolta’ di ingegneria elettronica
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UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI PAVIA FACOLTA’ DI INGEGNERIA ELETTRONICA. Progetto, programmazione e realizzazione di un sistema per il controllo a radiofrequenza di una caldaia. Elaborato di Laurea diOscar Belotti Relatore: ProfessoressaCarla Vacchi Correlatore: IngegnereDaniele Scarpa. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI PAVIAFACOLTA’ DI INGEGNERIA ELETTRONICA
Elaborato di Laurea di Oscar BelottiRelatore: Professoressa Carla VacchiCorrelatore: Ingegnere Daniele
Scarpa
Progetto, programmazione e realizzazioneProgetto, programmazione e realizzazionedi un sistema per il controllo adi un sistema per il controllo aradiofrequenza di una caldaiaradiofrequenza di una caldaia
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Tale sistema permette di azionare a distanza una caldaia
usando un tradizionale termostato, al quale è stato abbinato un sistema radio codificato.
SCOPO DEL PROGETTO
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SCHEMA GENERALE DEL SISTEMA
UNITÀ TRASMITTENTE UNITÀ RICEVENTE
Il sistema è caratterizzato da una trasmissione via radio di tipo simplex, alla frequenza di 433,92 MHz;
Sfrutta modulazione digitale 2FSK.
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UNITÀ TRASMITTENTE
Composta da:
un termostato;
un microcontollore PIC 12F675;
un modulo trasmettitore.
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TERMOSTATO
Intervallo di misura da 0 a 30 °C;
Realizzato con termistore NTC ked 102;
Transcaratteristica termistore
Termistore
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TERMOSTATO
caldaia ON
livello basso se Tambientale < Timpostata
caldaia OFF
livello alto se Tambientale > Timpostata
Presenta un’uscita digitale TTL compatibile:
È interfacciato direttamente con il pin GP0 del microcontrollore.
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MICROCONTROLLORE PIC 12F675
PIN OUT
• Il microcontrollore, si basa sulla tecnologia CMOS a 8 bit con CPU interna di tipo RISC.
• dispone di 6 porte di input/output bidirezionali configurabili singolarmente;
• memoria programma Flash di 1024 byte;
• un convertitore A/D a 10 bit.
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TRASMISSIONE DEI DATI
Trasmissione continua dei comandi di accensione e spegnimento.
Prima modalità:
Seconda modalità:Trasmissione dei comandi solo in corrispondenza di un cambiamento dello stato di uscita del termostato.
Svantaggi Occupazione continua del canale radio;Il ricevitore può disattivare caldaia se non riceve nulla;
Svantaggio Se si perde un comando non si aggiorna lo stato della caldaia.
Consumo batteria.
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SOLUZIONE ADOTTATA
Soluzione adottata
Trasmissione periodica dei comandi.
Vantaggi Se il ricevitore perde una trasmissione recupera con quella successiva;
Si riducono i consumi della batteria.
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PROTOCOLLO DI TRASMISSIONE
Il formato della stringa di dati è:
Header - Comando di accensione/spegnimento
Header Byte ( 10101010 );
Comando acc./speg.
Word di sei bit che differisce per l’ultimo bit nei due casi
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PROTOCOLLO DI TRASMISSIONE
Stringa inviata con il comando
di accensione
Stringa inviata con il comando
di spegnimento
Differiscono per l’ultimo bit
I 5 bit possono indicare l’indirizzo del ricevitore.
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PROTOCOLLO DI TRASMISSIONE
Il protocollo sviluppato risulta quindi:
probabilità di confondere la stringa di bit con il rumore molto bassa.
subordina l’accensione o spegnimento alla corretta ricezione della stringa di dati;
Semplice per essere implementato nel linguaggio assembler;
Complicato per rendere robusto il sistema di fronte al rumore.In definitiva:
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TRASMETTITORE PLL TX-4MAVPF10• modulazione di frequenza (2FSK) alla
frequenza di 433,92 MHz;
• modulazione ON-OFF di una portante;
• tensione di lavoro: 2,7 ÷ 5 V;
• ha un consumo nullo in assenza di
segnale;
• richiede montaggio antenna esterna.
SCHEMA A BLOCCHI
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SOFTWARE TRASMETTITORE
Il software caricato nel micro si occupa di:
• Leggere lo stato di uscita del termostato;
• Inviare al trasmettitore la stringa di dati opportuna.
Trasmetto stringa di dati con il comando di accensione.
Trasmetto stringa di dati con il comando di spegnimento.
Uscita bassa
Uscita alta
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UNITÀ RICEVENTE
Composta da:
un modulo ricevente;
un microcontollore PIC 12F675;
un relé.
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UNITÀ RICEVENTE
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RICEVITORE RX-4M50FM60SF
• ricevitore supereterodina di dati digitali modulati in FSK ( 433,92 MHz );
• elevata sensibilità e selettività ( dovuta al filtro SAW );
• richiede montaggio antenna esterna.SCHEMA A
BLOCCHI
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SOFTWARE RICEVITORE
Il software caricato nel micro si occupa di:
• Leggere i dati digitali ricevuti dal ricevitore;
• Verificare la sintassi della stringa di dati ricevuta;
Il valore logico del bit viene stabilito con certezza ricorrendo alla tecnica del sovracampionamento.
• Aggiornare lo stato del relé a seconda del comando ricevuto.
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SOVRACAMPIONAMENTO
Primo problema da risolvere:
Possibile presenza di rumore sovrapposto.
Critico per il primo bit
Obbiettivo Introdurre una soglia di tolleranza
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SOVRACAMPIONAMENTO
Secondo problema cruciale:
Scelta della durata temporale del campionamento, in quanto TX e RX non sono perfettamente sincronizzati.
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SOVRACAMPIONAMENTO
Per ogni bit si prelevano 100 campioni.Il bit è stabile e ricevuto correttamente se:
almeno il 70% dei campioni assume valore logico 1 o 0.
È tollerata quindi una soglia di errore del 30%.
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RELÈ a rilascio
Il suo stato è comandato dal valore assunto dal pin GP2 del microcontrollore.
Lavora con tensioni di 220 V e correnti massime di 1,5A.
Presenta i seguenti contatti:
• contatto di chiusura NA (normally open);
• contatto di apertura NC (normally closed);
• contatto di scambio.CONTATTI DI USCITA
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CONTATTI DI USCITA
SCHEMA COLLEGAMENTO CALDAIA
Ricezione comando di accensione della caldaia
GP2 valore alto
Ricezione comando di spegnimento della caldaia
GP2 valore basso
La bobina si eccita e si chiude il contatto NA.
La bobina si diseccita e il contatto NA si apre.
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CONCLUSIONI
Attualità del progetto nello sviluppo di applicazioni embedded basate su trasmissioni radio.
Possibilità di ampliare il progetto per creare una rete domestica, in cui i dispositivi possano colloquiare tra loro.
Approfondimento di conoscenze riguardo programmazione microcontrollori e gestione di moduli a radiofrequenza.
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GRAZIE PER L’ATTENZIONE