Σχ. Έτος: 2012-2013 1ο ΕΠΑΛ ΑΙΓΙΟΥ

« ΕΞΥΠΝΟ ΣΠΙΤΙ »

Υπεύθυνοι Εκπαιδευτικοί: Πρίντζιος Γεώργιος - ΠΕ 17.08 Ψήμμας Νικόλαος – ΠΕ 17.01

Αίγιο, Απρίλιος 2013

2

ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΗ ΟΜΑΔΑ

Η ερευνητική μας ομάδα αποτελείται απ’ τους μαθητές

1. Γεωργακόπουλο Σπυρίδων

2. Κανελλακόπουλο Κων/νο

3. Μαρίνο Σπήλιο

4. Μέμα Έρβιν

5. Παναγόπουλο Ευάγγελο

6. Πετσαλλάρη Γιώργο

7. Σγούρδο Γεώργιο

8. Τριποδένδρη Παναγιώτη

9. Χριστόπουλο Δημήτριο

1ο

ΕΠΑ

.Λ. ΑΙΓΙΟΥ

3

Περίληψη

Το θέμα της δικής μας ειδικής ερευνητικής δραστηριότητας είναι το

«Έξυπνο Σπίτι».

Με τον όρο ‘’ Έξυπνο Σπίτι ’’ εννοούμε το προσωπικό ή εργασιακό

περιβάλλον που περικλείει ένα σύνολο τεχνολογικών εφαρμογών με κοινό

παρονομαστή την αυτοματοποίηση και τον έλεγχο των επιμέρους τμημάτων

του.

Στο πρώτο τετράμηνο ασχοληθήκαμε με το θεωρητικό μέρος του

θέματος. Αναζητήσαμε πληροφορίες για τα συστήματα παρακολούθησης,

ελέγχου πρόσβασης, συναγερμού, καθώς και για τα συστήματα μέτρησης

θερμοκρασίας, υγρασίας, φωτεινότητας, έντασης ανέμου κ.λ.π. που

χρησιμοποιούνται για την υλοποίηση του έξυπνου σπιτιού. Γνωρίσαμε τεχνικές

διαχείρισης των διαφόρων συστημάτων μιας σύγχρονης κατοικίας και

ομαδοποίησης των διαφόρων λειτουργιών του έξυπνου σπιτιού. Αφού

συγκεντρώσαμε πληροφορίες για όλα τα παραπάνω, τις αξιολογήσαμε και

προχωρήσαμε στη συγγραφή του θεωρητικού μέρους.

Στο δεύτερο τετράμηνο αξιοποιώντας τις γνώσεις και την εμπειρία που

αποκτήσαμε, σχεδιάσαμε και υλοποιήσαμε το δικό μας Έξυπνο Σπίτι σε

μικρογραφία, απόλυτα όμως λειτουργική και ελεγχόμενη από οποιοδήποτε

σημείο της γης, αρκεί να έχουμε πρόσβαση στο διαδίκτυο.

Για την υλοποίησή του χρησιμοποιήσαμε την ηλεκτρονική αναπτυξιακή

πλατφόρμα Arduino, το λογισμικό Labview, μακετόχαρτο, αισθητήρες,

καλώδια και πολλή φαντασία.

1ο

ΕΠΑ

.Λ. ΑΙΓΙΟΥ

4

Ευχαριστήρια

Η παρούσα ερευνητική εργασία εκπονήθηκε στο 1ο ΕΠΑ.Λ. Αιγίου και

στα εργαστήρια του τομέα Ηλεκτρονικής του ΣΕΚ Αιγίου. Θα θέλαμε να

ευχαριστήσουμε όλους αυτούς που συνέβαλαν στην ολοκλήρωση της

εργασίας αυτής. Συγκεκριμένα θα θέλαμε να ευχαριστήσουμε το 1ο ΕΠΑΛ

Αιγίου και το ΣΕΚ Αιγίου που συνεργάστηκαν με στόχο τα εργαστήρια

Ηλεκτρονικής να είναι ελεύθερα τις ώρες του μαθήματος Ε.Θ.Δ. ώστε να

μπορούμε σε αυτό το χώρο και με τα μέσα που διαθέτει να διεξάγουμε την

έρευνα. Ευχαριστούμε επίσης τους καθηγητές μας κ. Γεώργιο Πρίντζιο

και κ. Ψήμμα Νικόλαο για τη στήριξη και καθοδήγησή τους σε όλη η διάρκεια

της έρευνας.

1ο

ΕΠΑ

.Λ. ΑΙΓΙΟΥ

5

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ

1 ΓΕΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ............................................................................................. 7 1.1 Ορισμός ........................................................................................................... 7 1.2 Δυνατότητες Έξυπνου Σπιτιού ....................................................................... 7 1.3 Αυτοματισμοί Έξυπνου Σπιτιού ...................................................................... 9

2 ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΣΦΑΛΕΙΑΣ ............................................................................. 10 2.1 Συστήματα συναγερμού ................................................................................ 10

2.1.1 Τεχνολογίες λειτουργίας συστημάτων συναγερμού. ............................ 10 2.1.2 Δομή συστημάτων συναγερμού. ............................................................ 10

2.2 Συστήματα πυρανίχνευσης ............................................................................ 12 2.3 Αισθητήρες συστημάτων ασφαλείας ............................................................ 12

2.3.1 Ανιχνευτές επαφής (μηχανικοί διακόπτες/μαγνητικές επαφές) ............. 13 2.3.2 Αισθητήρες παθητικών υπερύθρων ( PIR ) ........................................... 13 2.3.3 Ανιχνευτές μικροκυμάτων ..................................................................... 15 2.3.4 Αισθητήρες φωτοηλεκτρικής δέσμης ( BEAM ). .................................. 15 2.3.5 Ανιχνευτές υπερήχων ............................................................................. 16 2.3.6 Ακουστικοί αισθητήρες ......................................................................... 17 2.3.7 Ανιχνευτές ηλεκτρικού πεδίου ............................................................... 17 2.3.8 Ανιχνευτές χωρητικότητας .................................................................... 17 2.3.9 Ανιχνευτές κραδασμών .......................................................................... 17 2.3.10 Ανιχνευτές θραύσης κρυστάλλων .......................................................... 18 2.3.11 Ανιχνευτές πίεσης .................................................................................. 18

3 ΚΛΕΙΣΤΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗΣ ......................................... 18 3.1 Γενικά ............................................................................................................ 18 3.2 Μέρη κλειστών κυκλωμάτων τηλεόρασης (CCTV) ..................................... 19

3.2.1 Κάμερες ................................................................................................. 19 3.2.1.1 Χώρος εγκατάστασης ..................................................................... 20 3.2.1.2 Τύπος κάμερας: .............................................................................. 20 3.2.1.3 Αισθητήρας κάμερας ...................................................................... 21 3.2.1.4 Πρόσθετες λειτουργίες ................................................................... 22

3.3 Οθόνες CCTV ............................................................................................... 23 3.4 Συστήματα καταγραφής Βίντεο .................................................................... 23 3.5 Πρόσθετα εξαρτήματα .................................................................................. 24

4 ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΦΩΤΙΣΜΟΥ ΚΑΙ ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΟΙ ...................................... 25 4.1 Σενάρια φωτισμού ......................................................................................... 25 4.2 Άλλοι αυτοματισμοί κατοικίας ..................................................................... 27

5 ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΕΞΥΠΝΟΥ ΣΠΙΤΙΟΥ ............................................................... 29 5.1 Η αναπτυξιακή πλατφόρμα Arduino ........................................................... 29

5.1.1 Γενικά..................................................................................................... 29 5.1.2 Arduino uno ........................................................................................... 30

5.1.2.1 Flash memory ................................................................................. 30 5.1.2.2 SRAM memory............................................................................... 31 5.1.2.3 EEPROM memory .......................................................................... 31 5.1.2.4 FTDI ............................................................................................... 32 5.1.2.5 Pins πλακέτας arduino .................................................................... 32

5.1.3 Άλλες εκδώσεις Arduino ....................................................................... 35 5.1.4 Arduino IDE........................................................................................... 36 5.1.5 Γλώσσα προγραμματισμού του Arduino ............................................... 37

5.2 Το πρόγραμμα LabView ............................................................................... 39 1ο ΕΠΑ

.Λ. ΑΙΓΙΟΥ

6

5.2.1 Γενικά..................................................................................................... 39 5.2.2 Δομή του περιβάλλοντος προγραμματισμού. ........................................ 40

5.3 Κατασκευή μακέτας ...................................................................................... 41 5.3.1 Υλικά κατασκευής ................................................................................. 41 5.3.2 Εργαλεία κατασκευής ............................................................................ 42

5.4 Το ηλεκτρονικό μέρος ................................................................................... 43 5.5 Σύντομη περιγραφή λειτουργίας .................................................................. 43

6 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ............................................................................................ 48 7 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ –ΔΙΚΤΥΟΓΡΑΦΙΑ ................................................................. 50

1ο

ΕΠΑ

.Λ. ΑΙΓΙΟΥ

7

« ΕΞΥΠΝΟ ΣΠΙΤΙ »

1 ΓΕΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ

1.1 Ορισμός Με τον όρο ‘’ Έξυπνο Σπίτι ’’ εννοούμε το προσωπικό ή εργασιακό

περιβάλλον που περικλείει ένα σύνολο τεχνολογικών εφαρμογών με κοινό

παρανομαστή την αυτοματοποίηση και τον έλεγχο των επιμέρους τμημάτων

του. Ένα έξυπνο σπίτι ελέγχει όλες του τις λειτουργίες, εντός και εκτός

σπιτιού, από ένα μόνο σημείο διαχείρισης. Με την χρήση της τεχνολογίας ο

ιδιοκτήτης ενός σπιτιού μπορεί να το μετατρέψει σε ένα έξυπνο σπίτι, το οποίο

αναγνωρίζει ταχύτατα τις ανάγκες του και προσαρμόζεται αναλόγως, αλλά και

σε ένα πλήρως ελεγχόμενο σπίτι το οποίο μπορεί να διαχειρίζεται από

οποιοδήποτε σημείο του κόσμου.

1.2 Δυνατότητες Έξυπνου Σπιτιού Σε ένα πρώτο επίπεδο η βασική λειτουργία ενός «έξυπνου σπιτιού»,

φαίνεται πως είναι ο έλεγχος του φωτισμού, στην ουσία όμως μας δίνεται η

δυνατότητα να παρακολουθούμε και να διαχειριζόμαστε όλες τις

εγκαταστάσεις, όπως τη θέρμανση, το ζεστό νερό, το συναγερμό, τα φώτα, τα

ρολά, το αυτόματο πότισμα ή ακόμα και τη στάθμη του πετρελαίου μέσω

οποιουδήποτε τρόπου μπορούμε να έχουμε επικοινωνία με το σπίτι μας

(τηλέφωνο, διαδίκτυο, κινητό τηλέφωνο). Μας δίνει τη δυνατότητα για 1ο ΕΠΑ

.Λ. ΑΙΓΙΟΥ

8

μεταφορά εικόνας και ήχου στο κινητό μας ή στο γραφείο, όταν προκύπτουν

προειδοποιήσεις (alarm) τις οποίες θεωρούμε σημαντικές. Παράλληλα, με την

δυνατότητα δημιουργίας σεναρίων, μπορούμε να έχουμε στα χέρια μας ένα

πολύ δυνατό εργαλείο για τον έλεγχο των εγκαταστάσεων. Τα σενάρια που

μπορούμε να εφαρμόσουμε είναι ουσιαστικά άπειρα και αφορούν την

εξοικείωση του χρήστη με το πρόγραμμα. Γι' αυτό πολλές φορές το σύστημα

προγραμματίζεται με κάποια βασικά σενάρια και στην πορεία, ανάλογα με τις

επιθυμίες του εκάστοτε χρήστη της οικίας, προσαρμόζεται σε πιο σύνθετα

σενάρια. Μελλοντικές επεκτάσεις ή διαφοροποιήσεις πραγματώνονται με

μικρό κόστος, εφόσον η αλλαγή ενυπάρχει στον σχεδιασμό και

προγραμματισμό του έξυπνου σπιτιού. Παρακάτω παραθέτουμε ορισμένες

βασικές δυνατότητες που έχει το Έξυπνο Σπίτι.

• Φεύγω / Έρχομαι (όταν αποχωρώ από το σπίτι το σύστημα κλείνει όλες

τις ηλεκτρικές καταναλώσεις, θέρμανση, ύδρευση, ρολά, τέντες,

συναγερμό, φυσικό αέριο κ.α.).

• Σενάρια φωτισμού κατοικίας (party mode, home cinema κ.α.)

• Κλείσιμο, άνοιγμα όλων των ρολών ταυτόχρονα / ασφάλιση της

κατοικίας (το βράδυ ή όταν ξυπνάμε το πρωί).

• Δυνατότητα προγραμματισμού αυτόματης εκτέλεσης λειτουργιών

(ανάβουν σταδιακά τα φώτα όσο δύει ο ήλιος, ανοίγουν αυτόματα τα

ρολά όταν έχουμε alarm φωτιάς, κ.α.).

• Επιστρέφουμε από τη δουλειά - με την χρήση του τηλεφώνου ανάβουμε

το θερμοσίφωνο πριν φτάσουμε ή κλείνουμε την παροχή ρεύματος σε

κάποια συσκευή που έχουμε ξεχάσει ανοιχτή.

• Χρονοπρογράμματα για το αυτόματο πότισμα.

• Έλεγχος θέρμανσης ή κλιματισμού.

• Αναφορές κατάστασης για εσωτερική, εξωτερική θερμοκρασία,

ηλιοφάνειας, ταχύτητας ανέμου, στάθμης πετρελαίου, νερού. 1ο ΕΠΑ

.Λ. ΑΙΓΙΟΥ

9

• Διανομή εικόνας και ήχου. παρέχεται τη δυνατότητα να έχουμε

διανομή σημάτων εικόνας και ήχου από ένα κεντρικό σύστημα στους

χώρους που έχουμε προ-επιλέξει.

• Πρόσβαση στο κτίριο. Με την εγκατάσταση ειδικών συστημάτων

ελέγχου πρόσβασης (εισόδου-εξόδου) διασφαλίζεται ο απρόσκοπτος

έλεγχος των επισκεπτών στο κτίριο. Επίσης, μπορούν να εφαρμοστούν

σενάρια διαχείρισης επιτρέποντας την είσοδο μόνο σε άτομα που

πληρούν τις προϋποθέσεις.

1.3 Αυτοματισμοί Έξυπνου Σπιτιού Το Έξυπνο Σπίτι αποτελείται από ένα πλήθος αυτοματισμών που

συνεργάζονται μεταξύ τους και ελέγχονται κεντρικά είτε τοπικά είτε από

απόσταση. Παρακάτω αναφέρουμε τους πιο συνηθισμένους.

• Κεντρικός ελεγκτής αυτοματισμού

• Έλεγχος φωτισμού

• Κεντρικό σύστημα συναγερμού

• Κεντρικό σύστημα θέρμανσης

• Κεντρικό σύστημα διανομής εικόνας και ήχου

• Σύστημα ποτίσματος

• Σύστημα παρακολούθησης από κάμερες

• Έλεγχος ζεστού νερού

• Έλεγχος ηλεκτρικών συσκευών

• Έλεγχος πισίνας

• Έλεγχος καιρικών συνθηκών

• Εφαρμογές προγραμματισμού

• Υπολογιστικά προγράμματα

• Έλεγχος μέσω κινητού

• Έλεγχος μέσου ασύρματου δικτύου

Ας δούμε όμως αναλυτικότερα κάποιους από αυτούς τους επιμέρους

αυτοματισμούς καθώς και τους τρόπους λειτουργίας τους και τις δυνατότητες

που μπορούν να παρέχουν. 1ο ΕΠΑ

.Λ. ΑΙΓΙΟΥ

10

2 ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΣΦΑΛΕΙΑΣ 2.1 Συστήματα συναγερμού

Τα συστήματα συναγερμού αποτελούν διεθνώς την πιο συμφέρουσα και

αποτελεσματική λύση για την αύξηση της ασφάλειας ενός χώρου. Σκοπός ενός

συστήματος συναγερμού, είναι η προστασία κτιρίων ή άλλων χώρων από

παράνομες εισβολές. Είναι ένα απ’ τα κυριότερα συστήματα που θα

συναντήσουμε στο Έξυπνο Σπίτι. Παράλληλα τα συστήματα συναγερμού

εκτός απ’ την προστασία του χώρου από παράνομες εισβολές παρέχουν και

πληροφορίες για την κατάσταση του χώρου και σε συνεργασία με άλλα

συστήματα δίνουν τη δυνατότητα παρέμβασης και αλλαγής των συνθηκών

στην κατοικία.

2.1.1 Τεχνολογίες λειτουργίας συστημάτων συναγερμού. Οι τεχνολογίες των συστημάτων συναγερμού που αφορούν τη

διασύνδεση των επιμέρους συσκευών του συστήματος είναι η ενσύρματη και η

ασύρματη. Η ενσύρματη διασύνδεση είναι η πιο διαδεδομένη καθώς σήμερα

στις περισσότερες νέες κατασκευές προβλέπεται από τη μελέτη να

προεγκαθίστανται και τα καλώδια συναγερμού στη φάση της κατασκευής.

Στην ασύρματη διασύνδεση τα στοιχεία του συστήματος επικοινωνούν μεταξύ

τους με τη χρήση ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων, σε συχνότητες που

μεταβάλλονται πολύ συχνά, ώστε να είναι πολύ δύσκολο για κάποιον τρίτο να

υποκλέψει τη συχνότητα του συστήματος και στη συνέχεια να το παραβιάσει.

Αποτελούν πολύ καλή λύση για χώρους, στους οποίους για κάποιο λόγο δεν

μπορούν να περαστούν τα καλώδια, που απαιτούνται για τα ενσύρματα

συστήματα. Το πιο σημαντικό μειονέκτημά τους είναι το υψηλό κόστος, το

οποίο, συγκρινόμενο με τα ενσύρματα, τα καθιστά ασύμφορα.

2.1.2 Δομή συστημάτων συναγερμού. Ένα τυπικό σύστημα συναγερμού τόσο ενσύρματο όσο και ασύρματο

αποτελείται από:

1ο ΕΠΑ

.Λ. ΑΙΓΙΟΥ

11

• Την κεντρική μονάδα ελέγχου: Η κεντρική μονάδα δέχεται σήματα από

τους αισθητήρες τα οποία επεξεργάζεται και

αποφασίζει για την ύπαρξη συναγερμού ή μη.

Επίσης στην κεντρική μονάδα συνδέονται ένα ή

παραπάνω πληκτρολόγια για τον έλεγχο του

συστήματος από τους χρήστες, ακόμα

συνδέονται σειρήνες για την ηχητική ειδοποίηση

σε περίπτωση συναγερμού, φάροι

σηματοδότησης για την οπτική ειδοποίηση, και συσκευές για

απομακρυσμένη ειδοποίηση μέσω τηλεφωνικού δικτύου,GSM, GPRS

κτλ .

• Το πληκτρολόγιο: Το πληκτρολόγιο σε ένα

σύστημα ασφαλείας είναι η συσκευή με την

οποία ό χρήστης του συστήματος μπορεί να

χειρίζεται το σύστημα να το ενεργοποιεί και να

το απενεργοποιεί και γενικά να ρυθμίζει τις

παραμέτρους λειτουργίας του.

• Τις σειρήνες: Οι σειρήνες είναι συσκευές που ενεργοποιούνται με την

έναρξη συναγερμού στο σύστημα, με σκοπό να

μας δώσουν ηχητική ειδοποίηση και

να προκαλέσουν πανικό στους

εισβολείς. Σε ένα σύστημα

συναγερμού συναντάμε συνήθως δύο σειρήνες,

την εσωτερική και την εξωτερική. Η εσωτερική τοποθετείται συνήθως

κοντά στην κεντρική μονάδα και τροφοδοτείται από αυτή ενώ η

εξωτερική έχει συνήθως και αυτόνομη τροφοδοσία μέσω μπαταρίας.

• Τις συσκευές τηλεειδοποίησης:

Οι συσκευές τηλεειδοποίησης

έχουν ως σκοπό την

ειδοποίηση σε περίπτωση συναγερμού. Αυτό μπορεί να γίνει μέσω

τηλεφωνικού δικτύου, δικτύου GSM, ή GPRS. Οι συσκευές αυτές 1ο ΕΠΑ

.Λ. ΑΙΓΙΟΥ

12

μπορεί να είναι ενσωματωμένες στην πλακέτα της κεντρικής μονάδας ή

μπορεί να είναι ξεχωριστές συσκευές που συνδέονται κατάλληλα με τη

μονάδα.

• Τους αισθητήρες / ανιχνευτές: Όλοι οι ανιχνευτές/αισθητήρες έχουν

στην ουσία τον ίδιο σκοπό : να αναγνωρίζουν οποιαδήποτε προσπάθεια

παράνομης διείσδυσης σε ένα χώρο. Η ταξινόμησή τους γίνεται με βάση

την αρχή λειτουργίας τους, που άλλωστε καθορίζει και τις δυνατότητές

τους και τις εφαρμογές στις οποίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν. Οι

αισθητήρες μπορούμε να πούμε ότι είναι το σημαντικότερο τμήμα του

συναγερμού αφού στην ουσία αυτοί είναι που θα δώσουν την

πληροφορία για τη διείσδυση στο φυλασσόμενο χώρο. Παρακάτω

κάνουμε ξεχωριστή αναφορά σ’ αυτούς.

2.2 Συστήματα πυρανίχνευσης Αν και πολλές φορές οι αισθητήρες ανίχνευσης πυρκαγιάς συνδέονται

στο σύστημα συναγερμού μιας κατοικίας ώστε να λειτουργούν δίνοντας

συναγερμό, το ποιο σωστό είναι να υπάρχει αυτόνομο σύστημα πυρανίχνευσης

ώστε να μπορεί να συνδυαστεί ευκολότερα και με ένα σύστημα πυρόσβεσης.

Γι’ αυτό το λόγο κάνουμε ιδιαίτερη αναφορά σ’ αυτά τα συστήματα. Τα

συστήματα πυρανίχνευσης έχουν παρόμοια φιλοσοφία με τα συστήματα

συναγερμού και αποτελούνται απ’ τις εξής βασικές βαθμίδες: Τον πίνακα

ελέγχου του συστήματος, τα εξαρτήματα ανίχνευσης της φωτιάς και τα μέσα

ένδειξης και σήμανσης. Αν το σύστημα περιλαμβάνει και συσκευές

κατάσβεσης τότε πρόκειται για ένα ολοκληρωμένο σύστημα πυρασφάλειας

2.3 Αισθητήρες συστημάτων ασφαλείας Οι ανιχνευτές και τα αισθητήρια, σε ένα σύστημα συναγερμού, είναι οι

συσκευές εκείνες οι οποίες αναγνωρίζουν ανεπιθύμητες εισβολές σε κάποιον

προστατευόμενο χώρο. Τοποθετημένες στρατηγικά στον χώρο, μπορούν να

προσφέρουν την μέγιστη ασφάλεια. Για ευκολότερη διαχείρηση τους, καθώς

και παρακολούθησης των σημάτων τους, ο χώρος χωρίζεται σε ζώνες στις

οποίες μπορούν να ενεργοποιούνται ή να απενεργοποιούνται ξεχωριστά οι 1ο ΕΠΑ

.Λ. ΑΙΓΙΟΥ

13

κάθε αισθητήρες. Παρακάτω παραθέτουμε τις κυριότητες κατηγορίες

αισθητήρων συστημάτων ασφαλείας.

2.3.1 Ανιχνευτές επαφής (μηχανικοί διακόπτες/μαγνητικές επαφές) Μια μεγάλη κατηγορία ανιχνευτών, η οποία

έχει ως σκοπό την προστασία συγκεκριμένων

σημείων. Οι μηχανικοί ανιχνευτές χρησιμοποιούνται

για να ανιχνεύσουν το άνοιγμα μιας

προστατευόμενης πόρτας ή παραθύρου. Για τον ίδιο σκοπό χρησιμοποιούνται

και οι ανιχνευτές μαγνητικής επαφής, που όπως και οι μηχανικοί

προϋποθέτουν ότι υπάρχει άμεση επαφή. Όταν η πόρτα ή το παράθυρο ανοίγει,

ο μαγνήτης ελευθερώνει ένα διακόπτη και δίνει το σήμα του συναγερμού.

Ακόμα υψηλότερο επίπεδο ασφάλειας παρέχουν οι ισοσταθμισμένοι

μαγνητικοί ανιχνευτές, που αποτελούνται από δύο μαγνήτες. Ανάμεσα στους

δύο μαγνήτες - εκ των οποίων ο ένας είναι τοποθετημένος στο σταθερό

πλαίσιο και ο άλλος στο κινητό μέρος της πόρτας ή του παραθύρου-

δημιουργείται ένα ισοσταθμισμένο και σταθερό μαγνητικό πεδίο.

2.3.2 Αισθητήρες παθητικών υπερύθρων ( PIR ) Όπως υποδηλώνει το «παθητικό» στην ονομασία

τους, απαντούν μόνο στην υπέρυθρη ενέργεια που

ακτινοβολείται από το αντικείμενο που ανιχνεύτηκε και

δεν εκπέμπουν κανενός είδους ακτινοβολία. Το πιο

συνηθισμένο αντικείμενο του οποίου ανιχνεύουν την

ακτινοβολία που εκπέμπεται είναι το ανθρώπινο σώμα. Για το λόγο αυτό οι

αισθητήρες PIR βρίσκουν χρήση σε αυτόματους διακόπτες φωτισμού,

συστήματα συναγερμού, και ελεγκτές ανοίγματος πόρτας. Κάθε αντικείμενο με

θερμοκρασία πάνω από το απόλυτο μηδέν εκπέμπει υπέρυθρη ενέργεια με

μορφή ακτινοβολίας. Αυτή η ενέργεια είναι αόρατη στο ανθρώπινο μάτι, αλλά

όχι απ’ το πυροηλεκτρικό υλικό που βρίσκεται στον πυρήνα του αισθητήρα

PIR. Όταν υποβάλλονται σε υπέρυθρη ακτινοβολία, τα πυροηλεκτρικά υλικά

δημιουργούν ένα μικρό ηλεκτρικό φορτίο παρόμοιο με το ηλεκτρικό φορτίο 1ο ΕΠΑ

.Λ. ΑΙΓΙΟΥ

14

που δημιουργείται όταν το ορατό φως χτυπάει ένα ηλιακό κύτταρο. Τα

Πυροηλεκτρικά υλικά που χρησιμοποιούνται σε αυτούς τους αισθητήρες

περιλαμβάνουν galliumnitride, νιτρικό καίσιο και Τανταλικό λίθιο. Καθώς ένα

άτομο περνά μπροστά από το πεδίο του αισθητήρα, η υψηλότερη θερμοκρασία

του δέρματός του δημιουργεί μια μεγαλύτερη φόρτιση στο πυροηλεκτρικό

υλικό. Ένα κύκλωμα ενίσχυσης ενισχύει το μικρό σήμα που παράγεται από την

προστιθέμενη ενέργεια των υπερύθρων και τροφοδοτεί ένα διαφορετικό

κύκλωμα σύγκρισης. Το κύκλωμα σύγκρισης

αναζητά μια διαφορά στο σήμα από την αρχική

ανάγνωση του, για να προκαλέσει μια έξοδο.

Ωστόσο, αυτή η απλή λειτουργία μπορεί επίσης

να ενεργοποιείται από οποιαδήποτε πηγή ταχέως

μεταβαλλόμενης φωτεινότητας ή θερμότητας,

όπως είναι η λάμψη από έντονα φώτα ή ανακλάσεις από αντικείμενα κατά τη

διάρκεια ζέστης, σε ηλιόλουστες ημέρες. Υπάρχουν αρκετές τεχνικές για να

μειωθούν αυτές οι ψευδείς ενεργοποιήσεις. Πρώτον, το ανθρώπινο σώμα

εκπέμπει υπέρυθρη ακτινοβολία σε μήκος κύματος από 9 έως 10 μm. Έτσι, ένα

υπέρυθρο φίλτρο που περνά μήκη κύματος από τις 8 έως 14 μm είναι

τοποθετημένο μπροστά από τον αισθητήρα για την ενίσχυση της ευαισθησίας

στην υπέρυθρη ενέργεια που εκπέμπεται από τους ανθρώπους. Δεύτερον, ένας

φακός Fresnel τοποθετείται μπροστά από τον αισθητήρα και εκτελεί δύο

λειτουργίες. Επικεντρώνει την ενέργεια των υπερύθρων που εκπέμπονται σε

μια ευρύτερη περιοχή πάνω από τον αισθητήρα και χωρίζει την περιοχή σε

θερμές και ψυχρές ζώνες ευαισθησίας. Καθώς λοιπόν ένα άτομο περπατά

διασχίζοντας τις ζώνες, ο αισθητήρας βλέπει μια μεταβαλλόμενη αξία IR που

παράγει

ένα διαφορετικό σήμα εξόδου από τον αισθητήρα που ανιχνεύει την κίνηση.

Το κύκλωμα σύγκρισης αναζητά και ανταποκρίνεται σε αυτή την αλλαγή

σήματος. Θερμά αντικείμενα που δεν μετακινούνται όπως θερμάστρες και

φώτα, δεν παράγουν διακυμάνσεις στην εκπομπή υπερύθρων. Το κύκλωμα

σύγκρισης αγνοεί αυτές τις σταθερές πηγές υπερύθρων ακτινοβολιών. 1ο ΕΠΑ

.Λ. ΑΙΓΙΟΥ

15

2.3.3 Ανιχνευτές μικροκυμάτων Οι ανιχνευτές αυτοί βασίζουν τη

λειτουργία τους στη μετάδοση μικροκυμάτων.

Είναι ανιχνευτές κίνησης, οι οποίοι σαρώνουν

μια προκαθορισμένη περιοχή με ένα ηλεκτρικό

πεδίο. Μια κίνηση στο συγκεκριμένο χώρο,

διεγείρει το πεδίο και ενεργοποιεί το συναγερμό.

Ένα σημαντικό μειονέκτημα των ανιχνευτών

αυτών οφείλεται στο ότι ενώ δεν επηρεάζονται από τον αέρα ή τις μεταβολές

στη θερμοκρασία και στην υγρασία λόγω των υψηλών συχνοτήτων στις οποίες

μεταδίδονται, μπορούν και διαπερνούν διάφορα φυσικά εμπόδια, όπως τοίχους,

με αποτέλεσμα να ανιχνεύουν κινήσεις που έγιναν εκτός της προστατευόμενης

περιοχής και να δώσουν λανθασμένο συναγερμό.

2.3.4 Αισθητήρες φωτοηλεκτρικής δέσμης ( BEAM ). Οι αισθητήρες φωτοηλεκτρικής

δέσμης εκπέμπουν μια δέσμη υπέρυθρου

φωτός σε ένα απομακρυσμένο δέκτη

δημιουργώντας έναν «ηλεκτρονικό

φράκτη». Αυτοί οι αισθητήρες συχνά

χρησιμοποιούνται για την κάλυψη

πορτών, διαδρόμων, εξωτερικών χώρων

ενεργώντας ουσιαστικά σαν ένα πλέγμα προστασίας. Μόλις η δέσμη διακοπεί

τότε δημιουργείται ένα σήμα συναγερμού. Αποτελούνται από δύο μέρη : ένα

πομπό και ένα δέκτη. Ο πομπός χρησιμοποιεί μια δίοδο LED σαν πηγή φωτός

και εκπέμπει μια υπέρυθρη δέσμη φωτός στον δέκτη. Ο δέκτης αποτελείται

από ένα φωτοηλεκτρικό στοιχείο το οποίο ανιχνεύει την παρουσία της δέσμης

όταν η φωτοηλεκτρική δέσμη δεν λαμβάνεται το λιγότερο κατά 90% από την

στάθμη σήματος που εκπέμπεται και διακόπτεται για ένα σύντομο χρονικό

διάστημα των 75ms (χρόνος που ένας εισβολέας διασχίζει την δέσμη), τότε

δημιουργείται ένα σήμα συναγερμού. Η δέσμη διαμορφώνεται σε μια πολύ

υψηλή συχνότητα η οποία εναλλάσσεται πάνω από 1000 φορές το 1ο ΕΠΑ

.Λ. ΑΙΓΙΟΥ

16

δευτερόλεπτο και με τέτοιο τρόπο έτσι ώστε ο δέκτης να προστατευτεί ενάντια

σε προσπάθειες παράκαμψης χρησιμοποιώντας μια υποκατάστατη πηγή φωτός.

Για να παρακαμφθεί ο αισθητήρας η γωνία της δέσμης και η συχνότητα

διαμόρφωσης θα πρέπει να ταιριάζουν άριστα, επίσης οι εκδόσεις των

συσκευών των δεσμών μπορεί να είναι με διπλή ,τριπλή τετραπλή δέσμη κτλ

μεταξύ πομπού και δέκτη έτσι ώστε να μειώνεται η πιθανότητα ψευδών

συναγερμών και να αυξάνεται η αξιοπιστία του συστήματος .

2.3.5 Ανιχνευτές υπερήχων Μια άλλη μεγάλη κατηγορία

ανιχνευτών εσωτερικού χώρου,

απαρτίζεται από εκείνους τους

ανιχνευτές που λειτουργούν με

υπέρηχους. Διακρίνουμε δύο κατηγορίες:

Τους ενεργούς και τους παθητικούς. Οι

παθητικοί ανιχνευτές υπερήχων είναι

ουσιαστικά συσκευές ανίχνευσης κίνησης, που «αντιλαμβάνονται» υπέρηχους

μέσα σε ένα καθορισμένο χώρο -την επιτηρούμενη ζώνη- και αντιδρούν σε

μεταβολές υψηλών συχνοτήτων, που σχετίζονται με ενέργειες εισβολέων. Οι

ενεργοί ανιχνευτές υπερήχων χρησιμοποιούν τις αλλαγές στην εκπεμπόμενη

συχνότητα των υπερήχων για να αντιληφθούν τυχόν ενέργειες διείσδυσης. Οι

ανιχνευτές υπερήχων, συνήθως αναρτώνται σε οροφές και σε τοίχους, ενώ στις

περισσότερες περιπτώσεις χρησιμοποιούνται με άλλους τύπους ανιχνευτών,

όπως τους PIR, ώστε να αυξάνεται η πιθανότητα εντόπισης ύποπτων κινήσεων.

Πλεονέκτημα των συγκεκριμένων ανιχνευτών είναι ότι δεν επηρεάζονται από

θερμοκρασιακές μεταβολές, εκτός και εάν είναι ιδιαίτερα έντονες. Επίσης, οι

υπέρηχοι δεν μπορούν να διαπεράσουν σταθερά εμπόδια, όπως παραδείγματος

χάρη, έναν τοίχο και συνεπώς μπορούν να ελέγξουν αποτελεσματικά μια

κλειστή ζώνη, χωρίς να επηρεάζονται από ενέργειες που λαμβάνουν χώρα σε

γειτονικούς χώρους 1ο ΕΠΑ

.Λ. ΑΙΓΙΟΥ

17

2.3.6 Ακουστικοί αισθητήρες Είναι οι λιγότερο διαδεδομένοι και χρησιμοποιούνται μόνο σε

περιπτώσεις όπου οι φυσικοί ήχοι του περιβάλλοντος έχουν χαμηλή ένταση,

ώστε να μην καλύπτοναι οι θόρυβοι που παράγονται από ενέργειες διείσδυσης.

2.3.7 Ανιχνευτές ηλεκτρικού πεδίου Μια σημαντική ομάδα ανιχνευτών εξωτερικού χώρου, είναι οι ανιχνευτές

ηλεκτρικού πεδίου. Οι συγκεκριμένες διατάξεις παράγουν ένα ηλεκτροστατικό

πεδίο ανάμεσα ή γύρω από μια συστοιχία ενσύρματων αγωγών και μιας

ηλεκτρικής γείωσης. Κάθε διαταραχή στο πεδίο, που προκαλείται από πιθανή

διείσδυση, ενεργοποιεί τους ανιχνευτές και δίνει σήμα συναγερμού. Οι

ανιχνευτές ηλεκτρικού πεδίου χρησιμοποιούνται και αποδεικνύονται πολύ

αποτελεσματικοί σε φράκτες περίφραξης.

2.3.8 Ανιχνευτές χωρητικότητας Μια άλλη κατηγορία ανιχνευτών που βασίζεται στις ιδιότητες των

ηλεκτροστατικών πεδίων είναι οι ανιχνευτές που λειτουργούν, ελέγχοντας τις

μεταβολές στη χωρητικότητα των πεδίων. Οι ανιχνευτές αυτής της κατηγορίας

αποτελούνται από τρία ηλεκτροφόρα σύρματα (χαμηλής τάσης) που

τοποθετούνται πάνω από το φράκτη. Γύρω από τα σύρματα παράγεται ένα

ηλεκτρικό πεδίο, με το φράκτη να αποτελεί την ηλεκτρική γείωση. Συνήθως

απαιτείται επαφή με τα σύρματα για την ενεργοποίηση του συναγερμού, αλλά,

αυξάνοντας την ευαισθησία του πεδίου μπορεί να ανιχνευθεί και παρουσία,

χωρίς να είναι απαραίτητη η άμεση φυσική επαφή.

2.3.9 Ανιχνευτές κραδασμών Στην κατηγορία αισθητήρων που τοποθετούνται σε περιφράξεις, ανήκουν

και οι ανιχνευτές κραδασμών. Ενέργειες, όπως η αναρρίχηση σε ένα φράκτη ή

το κόψιμο των συρμάτων προκαλούν μηχανικές δονήσεις. Οι ανιχνευτές αυτής

της κατηγορίας αντιλαμβάνονται τις δονήσεις αυτές, χρησιμοποιώντας

ηλεκτρομηχανικούς ή πιεζοηλεκτρικούς μετατροπείς. Τα σήματα από τους

μετατροπείς, στέλνονται σε έναν επεξεργαστή και αναλύονται. Ανάλογα με τη 1ο ΕΠΑ

.Λ. ΑΙΓΙΟΥ

18

συχνότητα του σήματος, αγνοείται το ερέθισμα ή στην αντίθετη περίπτωση και

όπου κρίνεται σκόπιμο, ενεργοποιείται ο συναγερμός.

2.3.10 Ανιχνευτές θραύσης κρυστάλλων Αναγνωρίζουν τη συχνότητα των

τζαμιών όταν σπάνε ή όταν κόβονται με

διαμάντι και τοποθετούνται απέναντι ή

στο πλάι της τζαμαρίας που

προστατεύουν.

2.3.11 Ανιχνευτές πίεσης Λειτουργούν σαν ανοιχτοί διακόπτες οι οποίοι κλείνουν κύκλωμα και

δίνουν έξοδο όταν δεχτούν πίεση σε οποιοδήποτε σημείο τους. Συνήθως

τοποθετούνται σε εισόδους κάτω από πλαίσια ή χαλιά.

3 ΚΛΕΙΣΤΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗΣ

3.1 Γενικά Με τον όρο κλειστό κύκλωμα τηλεόρασης (Closed Circuit TV System)

όπως χρησιμοποιείται ευρέως για παροχή Υπηρεσιών Ασφαλείας, εννοούμε

κάθε σύστημα που χρησιμοποιεί κάμερες για λήψη εικόνων, οι οποίες

μεταφέρονται σε μία οθόνη (Monitor) και καταγράφονται είτε σε 1ο ΕΠΑ

.Λ. ΑΙΓΙΟΥ

19

μαγνητοσκόπιο (Video Recorder) είτε σε Συσκευή Ψηφιακής Καταγραφής

(Digital Video Recorder). Υπάρχει επίσης η δυνατότητα μεταβίβασης της

εικόνας σε απομακρυσμένο σταθμό ελέγχου, είτε

ενσύρματα είτε ασύρματα.

• Ασύρματο CCTV: Οι κάμερες σ’ αυτή την κατηγορία συνδέονται με το

υπόλοιπο σύστημα (οθόνη και σύστημα καταγραφής) ασύρματα. Τα

πλεονεκτήματα αυτής της κατηγορίας είναι το χαμηλό κόστος

εγκατάστασης, η δυνατότητα εύκολης αναδιάταξης και φορητότητας

του όλου συστήματος και η δυνατότητα τοποθέτησής τους σε σημεία

όπου είναι δυσχερής η ανάπτυξη ενσύρματης εγκατάστασης. Τα

μειονεκτήματα αυτής της κατηγορίας είναι ότι επικοινωνία των

ασύρματων καμερών με το υπόλοιπο σύστημα προϋποθέτει την ύπαρξη

μιας αποκλειστικής συχνότητας στην οποία πραγματοποιείται η

μετάδοση του σήματος της εικόνας, η χαμηλή ποιότητα της εικόνας σε

σχέση με ένα παρόμοιο ενσύρματο σύστημα καθώς και οι περιορισμοί

ως προς την απόσταση μεταξύ των καμερών και του υπόλοιπου

συστήματος λόγω του φαινομένου εξασθένησης σήματος.

• Ενσύρματο CCTV: Οι κάμερες στα κυκλώματα της συγκεκριμένης

κατηγορίας συνδέονται με την οθόνη και το σύστημα καταγραφής με τη

βοήθεια καλωδίου. Στην κατηγορία αυτή έχουμε πολύ καλή ποιότητα

εικόνας κι υπάρχει η δυνατότητα τοποθέτησης των καμερών σε μεγάλη

απόσταση απ’ το υπόλοιπο σύστημα. Όμως απαιτούνται περισσότερες

εργασίες κατά την εγκατάσταση και η περιοχή που παρακολουθείται

είναι σαφώς ορισμένη λόγω των περιορισμών φορητότητας των

καμερών.

3.2 Μέρη κλειστών κυκλωμάτων τηλεόρασης (CCTV)

3.2.1 Κάμερες Αποτελούν το πλέον βασικό τμήμα ενός κλειστού κυκλώματος αφού

αποτελούν τα "μάτια" του όλου συστήματος. Οι κάμερες ασφαλείας μπορούν

να διαχωριστούν σε επιμέρους κατηγορίες με βάση το χώρο εγκατάστασης για

1ο ΕΠΑ

.Λ. ΑΙΓΙΟΥ

20

τον οποίο είναι κατάλληλες, τον τύπο της κάμερας, ορισμένες πρόσθετες

λειτουργίες τους και τον αισθητήρα τους.

3.2.1.1 Χώρος εγκατάστασης • Εξωτερικές: Συνήθως είναι ιδιαίτερα ανθεκτικές σε άσχημες καιρικές

συνθήκες και σε προσπάθειες βανδαλισμού τους. Λόγω των παραπάνω

ορισμένες κάμερες της κατηγορίας αυτής είναι εξοπλισμένες με

θερμαντικές διατάξεις ή ανεμιστήρες, ενώ άλλες βρίσκονται εντός

προστατευτικού περιβλήματος. Συνήθως οι εξωτερικές κάμερες πρέπει

να ανταπεξέλθουν του προβλήματος χαμηλού φωτισμού και για αυτό το

λόγο είναι εφοδιασμένες με τεχνολογία υπέρυθρης ακτινοβολίας ή

νυχτερινής & ημερήσιας λήψη

• Εσωτερικές: Όπως είναι προφανές από την ονομασία τους

προορίζονται για χρήση εντός κτιριακών εγκαταστάσεων και για αυτό

το λόγο δεν παρουσιάζουν την ίδια ανθεκτικότητα στις καιρικές

συνθήκες όπως οι εξωτερικές κάμερες.

3.2.1.2 Τύπος κάμερας: • Κάμερες Θόλου ( Dome ): Βρίσκονται εντός

προστατευτικού θόλου με αποτέλεσμα να

είναι ανθεκτικότερες σε προσπάθεια

βανδαλισμού τους. Επίσης ο θόλος βοηθά έτσι

ώστε να μην είναι εμφανής η κατεύθυνση

στην οποία είναι στραμμένη η κάμερα.

• Κάμερες Box: Έχουν σχήμα κουτιού και είναι οι πλέον συνήθεις σε

μορφή κάμερες. Έχουν τη

δυνατότητα να τοποθετηθούν σε

οποιαδήποτε κατακόρυφη επιφάνεια

με τη βοήθεια κατάλληλων

υποστηριγμάτων. Επίσης μπορούν 1ο ΕΠΑ

.Λ. ΑΙΓΙΟΥ

21

να εξοπλιστούν με μεγάλους φακούς (όταν είναι αναγκαία η

παρακολούθηση απομακρυσμένων σημείων) όμως στη περίπτωση αυτή

είναι πιο δύσκολο να προστατευθούν από κατάλληλο περίβλημα.

• Κάμερες Bullet: Έχουν κυλινδρικό

σχήμα και είναι λιγότερο ογκώδεις από

τις box κάμερες. Λόγω του μεγέθους

τους έχουν περιορισμούς στους φακούς

που μπορούν να λάβουν και είναι

κατάλληλες για παρακολουθήσεις

μικρών ή μεσαίων αποστάσεων. Η

ευκρίνεια της εικόνας που παράγουν

είναι συνήθως υποδεέστερη σε σχέση με αυτή που παράγουν οι box

κάμερες, ενώ και οι κάμερες αυτής της κατηγορίας έχουν τη δυνατότητα

να τοποθετηθούν σε οποιαδήποτε κατακόρυφη επιφάνεια με τη βοήθεια

κατάλληλων υποστηριγμάτων.

• Κρυφές Κάμερες ( Covert ): Είναι

κατασκευασμένες με τέτοιο τρόπο έτσι

ώστε να μη προδίδουν ότι είναι κάμερες

παρακολούθησης.

• Dummy κάμερες: Είναι κατασκευασμένες έτσι ώστε να μοιάζουν με τις

κανονικές κάμερες παρακολούθησης

αλλά χωρίς να επιτελούν καμία

πραγματική λειτουργία. Σκοπό έχουν την

παραπλάνηση έτσι ώστε να αποτρέπουν

οποιαδήποτε εγκληματική ενέργεια.

3.2.1.3 Αισθητήρας κάμερας • Κάμερες CCD: Οι CCD αισθητήρες έχουν μεγαλύτερη ευαισθησία στο

φως με αποτέλεσμα την απόδοση καλύτερής εικόνας, συγκριτικά με

τους CMOS, σε καταστάσεις χαμηλής φωτεινότητας. 1ο ΕΠΑ

.Λ. ΑΙΓΙΟΥ

22

• Κάμερες CMOS: Οι CMOS αισθητήρες παρέχουν καλή ποιότητας

εικόνας ενώ παράλληλα καταναλώνουν λιγότερη ενέργεια συγκριτικά

με τους CCD αισθητήρες.

3.2.1.4 Πρόσθετες λειτουργίες • Νυχτερινής & Ημερήσιας Λήψης: Έχουν τη δυνατότητα προσαρμογής

στις επικρατούσες συνθήκες φωτισμού. Οι συνθήκες φωτισμού

μετριούνται σε μονάδες Lux που περιγράφουν την ηλιακή ενέργεια που

φθάνει σε μία περιοχή εμβαδού 1m2 ανά δευτερόλεπτο.

• Υπέρυθρης ακτινοβολίας: Βασίζονται στη τεχνολογία υπέρυθρης

ακτινοβολίας και είναι κατάλληλες για συνθήκες πλήρους σκότους (0

Lux). Οι κάμερες υπέρυθρης ακτινοβολίας είναι εφοδιασμένες με φώτα

LED υπερύθρων που φωτίζουν το πεδίο παρατήρησης έτσι ώστε να

είναι δυνατή η καταγραφή εικόνων.

Λήψη με κάμερα νυκτερινής και ημερήσιας λήψης

Λήψη με κάμερα υπέρυθρης ακτινοβολίας

• Wide Dynamic Range: Έχουν τη δυνατότητα να διαχειρίζονται με πιο

αποδοτικό τρόπο εικόνες που παρουσιάζουν σημαντικές αντιθέσεις ως

προς τη φωτεινότητά τους, δηλαδή εικόνες όπου έχουν ταυτόχρονα

φωτεινά και σκοτεινά σημεία.

• PTZ (Pan Tilt Zoom): Παρέχουν τη

δυνατότητα τηλεχειρισμού για την

πραγματοποίηση λειτουργιών όπως

στρέψη, εστίαση και μεγέθυνση προς

όλες τις κατευθύνσεις. Ορισμένες PTZ

κάμερες αυτής της κατηγορίας έχουν τη 1ο ΕΠΑ

.Λ. ΑΙΓΙΟΥ

23

δυνατότητα να προγραμματιστούν έτσι ώστε να πραγματοποιούν

προδιαγεγραμένες διαδρομές. Σε περίπτωση ενεργοποίησης του

συναγερμού μπορούν να στραφούν αυτόματα προς ένα σημείο προτού

επιστρέψουν στην προδιαγεγραμμένη σάρωση του χώρου.

3.3 Οθόνες CCTV Η οθόνες CCTV είναι υψηλής ευκρίνειας

και έχουν σχεδιαστεί έτσι ώστε να

εκμεταλλεύονται πλήρως την υψηλή ανάλυση

βίντεο που καταγράφουν οι κάμερες. Επίσης

είναι κατασκευασμένες έτσι ώστε να

βρίσκονται σε συνεχή λειτουργία. Μπορεί να

είναι CRT ή LCD, έγχρωμες ή ασπρόμαυρες.

Πολλές φορές, προκειμένου να μειώσουμε το κόστος ενός τέτοιου

συστήματος, ως συσκευή απεικόνισης χρησιμοποιούμε μια τηλεόραση ή μια

οθόνη Η/Υ.

3.4 Συστήματα καταγραφής Βίντεο Αναπόσπαστη πλέον μονάδα ενός ολοκληρωμένου συστήματος CCTV

είναι και το σύστημα καταγραφής βίντεο. Στα συστήματα καταγραφής βίντεο

διακρίνουμε τον αναλογικό και τον ψηφιακό καταγραφέα.

• Αναλογικός καταγραφέας: Η αναλογική καταγραφή της εικόνας των

καμερών μπορεί να επιτευχθεί με τη χρήση μίας VCR (Videocassette

Recorder) συσκευής. Οι συσκευές αυτές μπορούν να καταγράψουν,

κατά μέσο όρο, εικόνες βίντεο διάρκειας 8 ωρών.

• Ψηφιακός Καταγραφέας (DVR - Digital Video Recorder): Όπως

είναι προφανές οι καταγραφείς της κατηγορίας αυτής αποθηκεύουν

την εικόνα σε ψηφιακή μορφή. Οι

ψηφιακοί καταγραφείς συνήθως

μπορούν να υποστηρίξουν 1,4,8 ή 16

κανάλια (επί της ουσίας κάμερες) και 1ο ΕΠΑ

.Λ. ΑΙΓΙΟΥ

24

διαιρούνται σε δύο μεγάλες κατηγορίες: στους αυτόνομους και

στους καταγραφείς που βασίζονται σε αρχιτεκτονική υπολογιστή. Οι

καταγραφείς τεχνολογίας Η/Υ είναι ουσιαστικά DVR κάρτες που

τοποθετούνται εντός Η/Υ. Ως εκ τούτου η ύπαρξη πύργου ή rack

είναι απαραίτητη. Το σχετικό DVR λογισμικό υποστηρίζει όλες τις

απαραίτητες λειτουργίες όπως συμπίεση, μετατροπή της εικόνας σε

μορφή αρχείου, αναπαραγωγή του αρχείου, έλεγχο της κάμερας και

της οθόνης. Η αποθήκευση των δεδομένων γίνεται σε εσωτερικό ή

εξωτερικό σκληρό δίσκο. Οι αυτόνομοι καταγραφείς, όπως

υποδεικνύει και η ονομασία τους, αποτελούν ξεχωριστές συσκευές.

Ουσιαστικά επιτελούν την ίδια λειτουργία με τους καταγραφείς

αρχιτεκτονικής Η/Υ, δηλαδή καταγράφουν ψηφιακά δεδομένα.

3.5 Πρόσθετα εξαρτήματα Εκτός από τα βασικά μέρη που έχουν ήδη περιγραφεί, ένα CCTV

σύστημα μπορεί να εξοπλιστεί με πρόσθετα εξαρτήματα, τα βασικότερα των

οποίων παρατίθενται στη συνέχεια:

• Switcher: Η μονάδα αυτή επιτρέπει την εναλλαγή μεταξύ των

συνδεδεμένων καμερών του συστήματος με σκοπό την προβολή ή την

καταγραφή της αντίστοιχης εικόνας. Θα πρέπει να τονιστεί ότι με τη

χρήση του switcher επιτυγχάνεται η προβολή/ καταγραφή της εικόνας

μίας κάμερας κάθε φορά σε πλήρη ανάλυση.

• Quadsplitter: Επιτρέπει την ταυτόχρονη προβολή, στην οθόνη του

CCTV συστήματος, των εικόνων που καταγράφουν 4 συνδεδεμένες με

τη συσκευή κάμερες.

• Video multiplexers: Οι video multiplexers επιτρέπουν τη ταυτόχρονη

καταγραφή πολλαπλών εικόνων πλήρους ανάλυσης, στο συνδεδεμένο

με αυτούς καταγραφικό, παρέχοντας βελτιωμένη και πληρέστερη

καταγεγραμμένη παρακολούθηση σε σχέση με τους switcher και

quadsplitter.

1ο ΕΠΑ

.Λ. ΑΙΓΙΟΥ

25

4 ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΦΩΤΙΣΜΟΥ ΚΑΙ ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΟΙ 4.1 Σενάρια φωτισμού

Μια απ’ τις

δυνατότητες ενός Έξυπνου

Σπιτιού είναι η υλοποίηση

σεναρίων φωτισμού που

έχουν ως αποτέλεσμα την

άνεση, την καλύτερη διαχείριση ενέργειας αλλά και την καλύτερη

λειτουργικότητα της κατοικίας. Ενδεικτικά θα αναφέρουμε ορισμένα σενάρια

που μπορεί να χρησιμοποιήσουμε για τον έλεγχο του φωτισμού σε μια

κατοικία.

Με το πάτημα ενός και μόνο διακόπτη ελέγχουμε ποια φώτα θα ανάβουν,

ποια θα σβήνουν σε όλο το σπίτι καθώς και τη στάθμη φωτισμού τους.

Θέλουμε τον κατάλληλο φωτισμό για να απολαύσουμε την αγαπημένη μας

ταινία. Με το άνοιγμα της τηλεόρασης αυτόματα μπορούν να ανάβουν ή να

σβήνουν συγκεκριμένα φώτα ή να χαμηλώνει / ανεβαίνει η στάθμη φωτισμού

σε άλλα. Θέλουμε τον κατάλληλο φωτισμό για ένα ρομαντικό δείπνο. Με το

πάτημα ενός διακόπτη ρυθμίζεται ανάλογα ο φωτισμός (κεντρικός, οροφής,

λαμπατέρ κλπ) δημιουργώντας μια ρομαντική ατμόσφαιρα.

Κεντρικός έλεγχος. Από συγκεκριμένα και καθορισμένα σημεία στο σπίτι

μπορούν να ελέγχονται όλα τα φώτα. Π.χ. από το υπνοδωμάτιο και με το

πάτημα ενός διακόπτη σβήνουν όλα τα φώτα του σπιτιού ή στην εξώπορτα

ένας διακόπτης εξασφαλίζει με το πάτημά του ότι όλα τα φώτα του σπιτιού

έχουν σβήσει ενώ ταυτόχρονα αφήνει ένα προκαθορισμένο φως (π.χ εισόδου)

ανοιχτό.

Έλεγχος φωτισμού με ανίχνευση κίνησης. Μόλις ανιχνευθεί κίνηση

ανάβουν συγκεκριμένα φώτα. Οι εφαρμογές απεριόριστες. Ανάβουν τα φώτα

αυτόματα στο διάδρομο ή στις σκάλες μόλις πλησιάσουμε. Ανάβει το φως στο

γκαράζ μόλις πλησιάσουμε με το αυτοκίνητό μας ή το φως της εισόδου μόλις

πλησιάσουμε την εξώπορτα. 1ο ΕΠΑ

.Λ. ΑΙΓΙΟΥ

26

Έλεγχος φωτισμού με ανίχνευση παρουσίας. Μόλις ανιχνευθεί

παρουσία σε κάποιο χώρο ανάβουν προκαθορισμένα φώτα εφόσον η

φωτεινότητα δεν είναι επαρκής. Τα φώτα σβήνουν όταν παύσει η παρουσία

στο χώρο. Οι εφαρμογές ξεκινούν από βοηθητικούς χώρους (διάδρομοι,

κλιμακοστάσια, wc κλπ) καταργώντας ουσιαστικά την ανάγκη για αλέ-ρετούρ

διακόπτες και μπορούν να επεκταθούν σε κάθε χώρο του σπιτιού μειώνοντας

δραστικά τον αριθμό των απαιτούμενων διακοπτών και αυτοματοποιώντας

πλήρως τη λειτουργία του φωτισμού σε ολόκληρο το σπίτι. Σε σχέση με τους

απλούς ανιχνευτές κίνησης οι ανιχνευτές παρουσίας μπορούν να

αντιλαμβάνονται και πολύ μικρές κινήσεις ενώ διαθέτουν και αισθητήρα

φωτεινότητας ώστε να ανάβουν τα φώτα μόνον όταν η φωτεινότητα είναι

χαμηλότερη από κάποιο προκαθορισμένο επίπεδο. Επίσης πολλοί διαθέτουν

και δυνατότητα light control ώστε να dimάρουν τα φώτα που έλεγχουν τόσο

ώστε να επιτευχθεί η προκαθορισμένη φωτεινότητα που έχει οριστεί για το

συγκεκριμένο χώρο. Με τον τρόπο αυτό έχουμε ανά πάσα στιγμή σε κάθε

χώρο τον κατάλληλο φωτισμό όταν αυτό χρειάζεται επιτυγχάνοντας άνεση και

οικονομία.

4.1.1 Επιλογή φωτιστικών κατοικίας

Ξεκινώντας απ΄το σαλόνι, το κεντρικό κομμάτι μιας κατοικίας, είναι

εύλογο να πιστεύουμε ότι ο συγκεκριμένος χώρος στις περισσότερες κατοικίες

είναι πολυπρόσωπος και αυτό γιατί αποτελεί τον χώρο που θα φιλοξενήσει μια

γιορτή , μία συγκέντρωση με φίλους, μια ήρεμη βραδιά με τη συντροφιά ενός

βιβλίου ή μιας ταινίας. Η ανάγκη λοιπόν κάποιων σεναρίων φωτισμού κρίνεται

επιτακτική. Μία απλή και καλή λύση αναφορικά στον γενικό φωτισμό είναι η

τοποθέτηση χωνευτών ή αναρτώμενων φωτιστικών. Ατμόσφαιρα μπορούμε να

δημιουργήσουμε με τη χρήση ορθοστατών σε κάποια καίρια σημεία ενώ η

δυνατότητα dimming μπορεί να πολλαπλασιάσει τις επιλογές φωτισμού. Ο

σωστός καταμερισμός του φωτισμού είναι το πιο σημαντικό κομμάτι στη

μελέτη ενός χώρου. Για όσο το δυνατόν καλύτερο αποτέλεσμα το ιδανικό είναι

να έχει προβλεφθεί η θέση των επίπλων πριν την μελέτη και τοποθέτηση των

φωτιστικών. 1ο ΕΠΑ

.Λ. ΑΙΓΙΟΥ

27

Επόμενος σημαντικός χώρος σε μια κατοικία είναι η κουζίνα. Είναι ο

χώρος όπου η νοικοκυρά του σπιτιού αφιερώνει αρκετές παραγωγικές ώρες.

Επιλέγουμε έναν ομοιόμορφο φωτισμό που όμως μπορεί να γίνει πιο έντονος

κατ’ επιλογή στους πάγκους που γίνονται οι διάφορες μικροεργασίες (κόψιμο

λαχανικών, πλύσιμο πιάτων, μαγείρεμα κλπ.). Πάνω από το τραπέζι της

κουζίνας είναι χρήσιμη η δυνατότητα ενός συνοδευτικού φωτισμού για την

ώρα που γευματίζει η οικογένεια.

Στις κρεβατοκάμαρες ένας γενικός φωτισμός του χώρου είναι αρκετός

για όλες τις ανάγκες που προκύπτουν. Η κρεβατοκάμαρα πρωτίστως είναι

χώρος χαλάρωσης και αυτή θα πρέπει να είναι η σχεδιαστική μας προσέγγιση.

Ένας βοηθητικός φωτισμός δίπλα στο κρεβάτι είναι αναγκαίος όταν χρειάζεται

να εστιάσουμε στο διάβασμα ενός βιβλίου ενώ δεν θα πρέπει να ξεχνάμε το

φωτισμό στις ντουλάπες που στόχο έχει να προσανατολίζει στην επιλογή

ρούχων και να αποτυπώνει το χρώμα τους όσο πιο ευδιάκριτα γίνεται.

4.2 Άλλοι αυτοματισμοί κατοικίας

Ξεκινώντας από την απλή ηλεκτρολογική εγκατάσταση, μια κατοικία θα

μπορούσε να εξοπλιστεί με κεντρική εγκατάσταση αδιάλειπτης παροχής

ρεύματος. Η παροχή αυτή θα τροφοδοτεί τις ευαίσθητες εγκαταστάσεις της

κατοικίας ώστε στις μικροδιακοπές να συνεχίζουν οι συσκευές αυτές να

λειτουργούν απρόσκοπτα (υπολογιστές dvd τηλεοράσεις κτλ). Ταυτόχρονα θα

προστατευτούν από τις υπερτάσεις, που είναι το μόνιμο πρόβλημα

καταστροφής των συσκευών αυτών. Αν κάποιος θέλει το σπίτι του να

συνεχίζει να λειτουργεί ακόμα και με διακοπή ρεύματος μπορεί να το

εξοπλίσει επιπρόσθετα με μια γεννήτρια με αυτόματη εναλλαγή, ώστε αν γίνει

διακοπή αυτόματα να τροφοδοτείτε οι κατοικία από τη γεννήτρια. Σε

περίπτωση που δεν χρησιμοποιηθούν τα παραπάνω συστήματα επιβάλλεται να

τοποθετηθούν φώτα ασφαλείας, έτσι ώστε στη διακοπή ρεύματος τουλάχιστον

να έχουμε ένα ελάχιστο επίπεδο φωτισμού. Στην απλή ηλεκτρολογική

εγκατάσταση μπορούν επίσης να τοποθετηθούν απλοί αυτοματισμοί, όπως

αισθητήρες κίνησης για τα φώτα, χρονοδιακόπτες κ.α. 1ο ΕΠΑ

.Λ. ΑΙΓΙΟΥ

28

Συνεχίζοντας, στην κλασική εγκατάσταση τηλεφώνου, επιβάλλεται πια η

αντικατάσταση της με σύστημα δομημένης καλωδίωσης που θα μας δώσει τη

δυνατότητα να τοποθετήσουμε υπολογιστές, τηλεφωνικό κέντρο, isdn , dsl και

ότι άλλο προκύψει στο μέλλον. Στο συγκεκριμένο σημείο πρέπει να

επισημάνουμε ότι για να ισχύουν τα παραπάνω πρέπει η εγκατάσταση να

πληροί τις προδιαγραφές που υπάρχουν για τις εγκαταστάσεις δομημένης

καλωδίωσης.

Ο συναγερμός βέβαια σε ένα καλά εξοπλισμένο σπίτι γίνεται ακόμα πιο

απαραίτητος. Η δυνατότητα αλληλεπίδρασης του συναγερμού με τα άλλα

συστήματα της κατοικίας, τον κάνει ακόμα πιο χρήσιμο. Μπορεί για

παράδειγμα να κλείνουν τα ρολά όταν οπλίζει ο συναγερμός ή να μην παίρνει

μπροστά η γεννήτρια όταν ο συναγερμός είναι οπλισμένος. Κάποιοι δε

ανιχνευτές καπνού είναι απαραίτητοι και μια που μπορούν να συνδεθούν στο

ίδιο κέντρο συναγερμού είναι και πολλοί οικονομικοί. Εννοείται ότι το να μας

ειδοποιήσει ο συναγερμός σε κάθε συμβάν (κλοπή, πυρκαγιά, νερά στο

υπόγειο κ.α.) είναι από τις πιο προφανής δυνατότητες.

Ένας ή περισσότεροι αισθητήρες θερμοκρασίας μπορεί να εξασφαλίσουν

τη δυνατότητα λήψης απόφασης για το αν θα πρέπει να λειτουργήσει η

θέρμανση ή ο κλιματισμός αυτόματα ενώ σε συνδυασμό με τις μαγνητικές

επαφές στα ανοίγματα ( πόρτες, παράθυρα ) μπορεί να διακόπτεται η

λειτουργία τους όταν ανοίγει μια πόρτα ή ένα παράθυρο.

Οι τέντες του κτηρίου μπορούν να κατεβαίνουν ή να ανεβαίνουν ανάλογα

με τις περιβαλλοντικές συνθήκες ( ηλιοφάνεια ή μη, ένταση ανέμου, βροχή

κτλπ ).

Τα κλειστά κυκλώματα τηλεόρασης μπορούν εύκολα να

αλληλεπιδράσουν με την εγκατάσταση τηλεόρασης και να παρακολουθούμε

τους χώρους έξω ή μέσα στο σπίτι από οποιαδήποτε τηλεόραση του σπιτιού.

Σήμερα μπορούμε να μπαίνουμε από το internet και να βλέπουμε τι συμβαίνει

μέσα στο σπίτι. Αν το συνδυάσουμε αυτό με την ειδοποίηση από το συναγερμό

έχουμε άλλα επίπεδα δυνατοτήτων. 1ο ΕΠΑ

.Λ. ΑΙΓΙΟΥ

29

Κεντρικά συστήματα ήχου που το κάθε δωμάτιο να διαλέγει το είδος της

μουσικής που θέλει να ακούσει από τη συλλογή κομματιών που διαθέτουμε.

Τουλάχιστον η πρόβλεψη για τον οικιακό κινηματογράφο, και τα δορυφορικά.

Αυτά είναι μόνο κάποια από τα συστήματα που μπορούν να υλοποιηθούν

σε μια σύγχρονη κατοικία.

5 ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΕΞΥΠΝΟΥ ΣΠΙΤΙΟΥ 5.1 Η αναπτυξιακή πλατφόρμα Arduino

5.1.1 Γενικά Το Arduino είναι μια υπολογιστική

πλατφόρμα βασισμένη σε μια απλή

μητρική πλακέτα με ενσωματωμένο

μικροελεγκτή και εισόδους/εξόδους, και

η οποία μπορεί να προγραμματιστεί με τη

γλώσσα Wiring (ουσιαστικά πρόκειται

για τη C++ με κάποιες μετατροπές). Το

Arduino μπορεί να χρησιμοποιηθεί για

την ανάπτυξη ανεξάρτητων διαδραστικών αντικειμένων αλλά και να συνδεθεί

με υπολογιστή μέσω προγραμμάτων σε Processing, Max/MSP, Pure Data,

SuperCollider, LabView και άλλων γλωσσών προγραμματισμού.

Οι περισσότερες εκδόσεις του Arduino μπορούν να αγοραστούν προ-

συναρμολογημένες. Το σχηματικό διάγραμμα και πληροφορίες για το υλικό

είναι ελεύθερα διαθέσιμα για αυτούς που θέλουν να συναρμολογήσουν το

Arduino μόνοι τους.

Μία πλακέτα Arduino αποτελείται από ένα μικροελεγκτή Atmel AVR και

συμπληρωματικά εξαρτήματα για την διευκόλυνση του χρήστη στον

προγραμματισμό και την ενσωμάτωση του σε άλλα κυκλώματα. Όλες οι

πλακέτες περιλαμβάνουν ένα γραμμικό ρυθμιστή τάσης 5V και έναν

κρυσταλλικό ταλαντωτή 16MHz. Ο μικροελεγκτής είναι από κατασκευής

προγραμματισμένος με ένα bootloader, έτσι ώστε να μην χρειάζεται

εξωτερικός προγραμματιστής. 1ο ΕΠΑ

.Λ. ΑΙΓΙΟΥ

30

Γενικά όλες οι πλακέτες είναι προγραμματισμένες μέσω μιας σειριακής

σύνδεσης RS-232, αλλά ο τρόπος με τον οποίο αυτό υλοποιείται ποικίλλει

ανάλογα με την έκδοση. Οι σειριακές πλακέτες Arduino περιέχουν ένα απλό

κύκλωμα αντιστροφής για την μετατροπή ανάμεσα στα σήματα των επιπέδων

RS-232 και TTL.

Οι πλακέτες Arduino που κυκλοφορούν σήμερα στην αγορά,

συμπεριλαμβανόμενης και της Diecimila, προγραμματίζονται μέσω USB,

εφαρμόζοντας ένα τσίπ προσαρμογέα USB-to-serial όπως το FTDI FT232.

Κάποιες παραλλαγές, όπως το Arduino mini και το ανεπίσημο Boarduino,

χρησιμοποιούν προσαρμογέα USB-to-serial σε μορφή πλακέτας ή καλωδίου.

Η πλακέτα του Arduino έχει εκτεθειμένες τις περισσότερες επαφές

εισόδου/εξόδου για χρήση με άλλα κυκλώματα. Αυτές οι επαφές είναι

διαθέσιμες στην κορυφή της πλακέτας μέσω θηλυκών συνδέσεων μεγέθους 0,1

ιντσών.

5.1.2 Arduino uno

Η δημοφιλέστερη έκδοση

του arduino είναι η

Duemilanove/UNO που

βασίζεται στο ολοκληρωμένο

ATmega328, έναν 8-bit RISC

μικροελεγκτή, ο οποίος

χρονίζει στα 16MHz. Το

ATmega328 διαθέτει

ενσωματωμένη μνήμη τριών

τύπων:

5.1.2.1 Flash memory

Η μνήμη flash έχει χωρητικότητα 32Kb, από τα οποία τα 2Kb

χρησιμοποιούνται από το firmware του arduino που έχει εγκαταστήσει ήδη ο

κατασκευαστής του. Το firmware αυτό που στην ορολογία του arduino 1ο ΕΠΑ

.Λ. ΑΙΓΙΟΥ

31

ονομάζεται bootloader είναι αναγκαίο για την εγκατάσταση των

προγραμμάτων στον μικροελεγκτή μέσω της θύρας USB, χωρίς δηλαδή να

χρειάζεται εξωτερικός hardware programmer. Τα υπόλοιπα 30Kb της μνήμης

Flash χρησιμοποιούνται για την αποθήκευση αυτών ακριβώς των

προγραμμάτων, αφού πρώτα μεταγλωττιστούν στον υπολογιστή. Η μνήμη

Flash δεν χάνει τα περιεχόμενά της με την απώλεια της τροφοδοσίας ή

κάνοντας reset το μικροελεγκτή. Επίσης, ενώ η μνήμη Flash υπό κανονικές

συνθήκες δεν προορίζεται για χρήση runtime, μέσα από τα προγράμματα λόγω

της μικρής συνολικής μνήμης που είναι διαθέσιμη σε αυτά (2Kb SRAM + 1Kb

EEPROM), έχει σχεδιαστεί μία βιβλιοθήκη που επιτρέπει την χρήση runtime

στον χώρο που περισσεύει από την αποθήκευση των sketch (30Kb μείον το

μέγεθος του προγράμματος σε μεταγλωττισμένη μορφή).

5.1.2.2 SRAM memory

Η μνήμη SRAM (static random access memory )είναι η ωφέλιμη μνήμη

που μπορούν να χρησιμοποιήσουν τα προγράμματα για να αποθηκεύουν

μεταβλητές, πίνακες κ.λπ. κατά το runtime. Όπως και σε έναν υπολογιστή,

αυτή η μνήμη χάνει τα δεδομένα της όταν η παροχή ρεύματος στο arduino

σταματήσει ή αν γίνει reset. Στο ΑΤmega328 η SRAM μνήμη καταλαμβάνει

χώρο 2048 bytes κατά την διάρκεια μίας κανονικής λειτουργίας και όλες οι

μεταβλητές φορτώνονται σε αυτή καθ’ όλη την διάρκεια της λειτουργίας του

microcontroller.

5.1.2.3 EEPROM memory

Το τελευταίο μέρος της μνήμης είναι η EEPROM και καταλαμβάνει 1024

bytes, αρκετά μικρή για μνήμη που χρησιμοποιείται μόνο για ανάγνωση (read-

only). Η EEPROM έχει όριο ζωής καθώς δε μπορεί να επαναπρογραμματιστεί

για περισσότερες από 100.000 φορές. Είναι μία byte addressable μνήμη,

γεγονός που καθιστά λίγο δυσκολότερο να τεθεί σε χρήση αφού απαιτείται

ειδική βιβλιοθήκη ώστε να μπορέσει κάποιος να έχει πρόσβαση σε αυτή. 1ο ΕΠΑ

.Λ. ΑΙΓΙΟΥ

32

5.1.2.4 FTDI

Εκτός όμως από τo ATMega 328 το arduino χρησιμοποιεί και ένα FDTI

ολοκληρωμένο. Οι μικροελεγκτές ATMega προγραμματίζονται

χρησιμοποιώντας σειριακή επικοινωνία με τους υπολογιστές, έτσι το FDTI

αναλαμβάνει την εργασία της μετατροπείς της σειριακής θύρας σε USB.

5.1.2.5 Pins πλακέτας arduino

Η πλακέτα arduino διαθέτει :

• 14 ψηφιακές Ι/Ο θύρες (εισόδου & εξόδου). Σύμφωνα με το πρόγραμμα

που θα φορτωθεί στον μικροελεγκτή αυτές οι θύρες μπορούν να

εργαστούν σαν είσοδοι ή έξοδοι ψηφιακών σημάτων.

• Οι ψηφιακές θύρες 3, 5, 6, 9, 10 και 11 μπορούν να λειτουργήσουν και

ως ψευδοαναλογικές θύρες εξόδου με το σύστημα PWM (Pulse Width

Modulation), δηλαδή το ίδιο σύστημα που διαθέτουν οι μητρικές των

υπολογιστών για να ελέγχουν τις ταχύτητες των ανεμιστήρων. Το PWM

παίρνει ένα εύρος τιμών από το 0 έως το 255. Δεν είναι πραγματικά

αναλογικό σύστημα, έτσι θέτοντας στην έξοδο την τιμή 127, δεν

σημαίνει ότι η έξοδος θα παρέχει 2.5V αντί της κανονικής τιμής των

5V, αλλά ότι θα δίνει έναν παλμό που η τάση του θα εναλλάσσεται με

μεγάλη συχνότητα μεταξύ των τιμών 0V και 5V με σκοπό η μέση τιμή να

ισούται με 2,5V.

• Οι θύρες 0 και 1 χρησιμοποιούνται επίσης και για να λαμβάνουν (RX)

και να μεταδίδoυν (TX) TTL σειριακά δεδομένα. Έτσι, όταν για

παράδειγμα το πρόγραμμα στέλνει δεδομένα σειριακά, τότε αυτά

προωθούνται στην θύρα USB μέσω του ελεγκτή Serial-Over-USB όπως

επίσης και στο pin 0 για να τα διαβάσει ενδεχομένως μία άλλη συσκευή

(π.χ. ένα δεύτερο arduino στη δικιά του θύρα 1). Αυτό φυσικά σημαίνει

ότι αν στο πρόγραμμα ενεργοποιηθεί το σειριακό interface,

καταλαμβάνονται δύο ψηφιακές θύρες εισόδου/εξόδου.

• Οι θύρες 2 και 3 λειτουργούν και ως εξωτερικά interrupt (interrupt 0 και

1 αντίστοιχα). Με άλλα λόγια, μπορούν να ρυθμιστούν μέσα από το 1ο ΕΠΑ

.Λ. ΑΙΓΙΟΥ

33

πρόγραμμα ώστε να λειτουργούν αποκλειστικά ως ψηφιακές είσοδοι

στις οποίες όταν συμβαίνουν συγκεκριμένες αλλαγές τάσης, η κανονική

ροή του προγράμματος να σταματάει άμεσα και να εκτελείται μία

συγκεκριμένη συνάρτηση. Τα εξωτερικά interrupt είναι ιδιαίτερα

χρήσιμα σε εφαρμογές που απαιτούν συγχρονισμό μεγάλης ακρίβειας.

• 6 αναλογικές θύρες εισόδου αριθμημένες από το 0 έως το 5. Το καθένα

από αυτά λειτουργεί ως αναλογική είσοδος κάνοντας χρήση του ADC

(Analog to Digital Converter). Για παράδειγμα, αν τροφοδοτηθεί ένα

από αυτά τα pin με μία τάση η οποία μπορεί να κυμανθεί με ένα

ποτενσιόμετρο από 0V ως μία τάση αναφοράς Vref (η οποία αν δεν

γίνει κάποια αλλαγή είναι προρυθμισμένη στα 5V), τότε μέσα από το

πρόγραμμα μπορεί να «διαβαστεί» η τιμή της θύρας ως ένας ακέραιος

αριθμός χωρητικότητας 10-bit, από το 0 (όταν η τάση στο pin είναι 0V)

μέχρι το 1023 (όταν η τάση στο pin είναι 5V). Η τάση αναφοράς μπορεί

να ρυθμιστεί με μία εντολή όπως για παράδειγμα στα 1.1V. Ένας άλλος

τρόπος όπου η τάση αναφοράς μπορεί να δηλωθεί από τον

προγραμματιστή είναι τροφοδοτώντας με μία εξωτερική τάση αναφοράς

τη θύρα με την σήμανση AREF που βρίσκεται στην απέναντι πλευρά

της πλακέτας. Έτσι, αν τροφοδοτηθεί η θύρα AREF με 3.3V και στην

συνέχεια εκτελεστή η εντολή να διαβαστεί κάποιο pin αναλογικής

εισόδου στο οποίο εφαρμόζετε τάση 1.65V, το Arduino θα επιστρέψει

την τιμή 512.

• Δίπλα από της θύρες αναλογικής εισόδου, υπάρχει μία ακόμα συστοιχία

από 6 pin με την σήμανση POWER. Η λειτουργία του καθενός pin έχει

ως εξής: Το πρώτο, με την ένδειξη RESET, όταν γειωθεί (με

οποιοδήποτε από τα 3 pin με την ένδειξη GND που υπάρχουν στο

arduino) έχει ως αποτέλεσμα την επανεκκίνηση του arduino. Το δεύτερο

με την ένδειξη 3.3V, μπορεί να τροφοδοτήσει διατάξεις, συσκευές ή

αισθητήρες με τάση 3.3V. Η τάση αυτή δεν προέρχεται από την

εξωτερική τροφοδοσία αλλά παράγεται από τον ελεγκτή Serial-over-

USB και έτσι η μέγιστη ένταση που μπορεί να παρέχει είναι μόλις 1ο ΕΠΑ

.Λ. ΑΙΓΙΟΥ

34

50mA. Η τρίτη θύρα με την ένδειξη 5V, μπορεί να χρησιμοποιηθεί και

αυτή για την τροφοδότηση διαφόρων εξαρτημάτων, συσκευών ή

αισθητήρων με τάση 5V. Ανάλογα με τον τρόπο τροφοδοσίας του ίδιου

του Arduino, η τάση αυτή προέρχεται είτε άμεσα από την θύρα USB

(που ούτως ή άλλως παρέχει τάση 5V), είτε από την εξωτερική

τροφοδοσία αφού αυτή περάσει από ένα ρυθμιστή τάσης για να την

«σταθεροποιήσει» στα 5V. Το τέταρτο και το πέμπτο pin με την ένδειξη

GND είναι οι γειώσεις. Το έκτο και τελευταίο pin, με την ένδειξη Vin

έχει διπλό ρόλο. Σε συνδυασμό με το pin γείωσης δίπλα του, μπορεί να

λειτουργήσει ως μέθοδος εξωτερικής τροφοδοσίας του Arduino στην

περίπτωση που δεν βολεύει να χρησιμοποιηθεί η υποδοχή του φις των

2.1mm. Αν όμως υπάρχει ήδη συνδεδεμένη εξωτερική τροφοδοσία

μέσω του φις, τότε μπορεί να χρησιμοποιηθεί αυτό το pin για να

τροφοδοτήσει εξαρτήματα και συσκευές με την πλήρη τάση της

εξωτερικής τροφοδοσίας (7~12V), πριν αυτή περάσει από τον ρυθμιστή

τάσης όπως γίνεται με το pin των 5V.

• Πάνω στην πλακέτα του arduino υπάρχει ένας διακόπτης micro-switch

και 4 smd (μικροσκοπικά) LED επιφανειακής στήριξης. Η λειτουργία

του διακόπτη (που έχει σήμανση RESET) και του ενός LED με την

σήμανση POWER είναι προφανής. Τα δύο LED με τις σημάνσεις TX

και RX, χρησιμοποιούνται ως ένδειξη λειτουργίας του σειριακού

interface, καθώς ανάβουν όταν το arduino στέλνει ή λαμβάνει

(αντίστοιχα) δεδομένα μέσω της USB. Tα LED αυτά ελέγχονται από

τον ελεγκτή Serial-over-USB και συνεπώς δεν λειτουργούν όταν η

σειριακή επικοινωνία γίνεται αποκλειστικά μέσω των ψηφιακών pin 0

και 1.

• Τέλος, υπάρχει το LED με τη σήμανση L. Η βασική λειτουργία του

LED στην πλακέτα Arduino είναι για να αναβοσβήνει συνήθως για

δοκιμαστικό σκοπό. Οι κατασκευαστές σκέφτηκαν να ενσωματώσουν

ένα LED στην πλακέτα το οποίο το σύνδεσαν στη ψηφιακή θύρα 13.

Έτσι ακόμα και αν δεν έχει συνδεθεί τίποτα πάνω στο φυσικό pin 13, 1ο ΕΠΑ

.Λ. ΑΙΓΙΟΥ

35

αναθέτοντας του την τιμή HIGH μέσα από το πρόγραμμα, θα ανάψει το

ενσωματωμένο LED L.

• Η πλακέτα μπορεί να τροφοδοτηθεί από μία USB θύρα ενός υπολογιστή

ή από ένα 9 volt τροφοδοτικό συνεχούς ρεύματος με βύσμα 2.1mm

barrel tip. Ο θετικός πόλος θα πρέπει να βρίσκεται στη εσωτερική

πλευρά και ο αρνητικός στην εξωτερική πλευρά του βύσματος.

5.1.3 Άλλες εκδώσεις Arduino Σήμερα εκτός από την έκδοση arduino Duemilanove/UNO η οποία και

αναλύθηκε παραπάνω, και πολλές άλλες πλακέτες Arduino. Παρακάτω

φαίνονται οι περισσότερες απ’ αυτές.

1ο ΕΠΑ

.Λ. ΑΙΓΙΟΥ

36

5.1.4 Arduino IDE Ότι χρειάζεται για την διαχείριση του Arduino από τον υπολογιστή το

παρέχει το Arduino IDE (Integrated Development Environment -

Ολοκληρωμένο Περιβάλλον Ανάπτυξης). Το Arduino IDE είναι βασισμένο σε

Java και συγκεκριμένα παρέχει:

• Ένα πρακτικό περιβάλλον για την συγγραφή των προγραμμάτων (τα

οποία ονομάζονται sketch στην ορολογία του Arduino) με συντακτική

χρωματική σήμανση, αρκετά έτοιμα παραδείγματα, μερικές έτοιμες

βιβλιοθήκες για προέκταση της γλώσσας και για εύκολο χειρισμό μέσα

από τον κώδικα των εξαρτημάτων που συνδέονται στο Arduino.

• Τον compiler για την μεταγλώττιση των sketch .

• Ένα serial monitor που παρακολουθεί τις επικοινωνίες της σειριακής

(USB), αναλαμβάνει να στείλει αλφαριθμητικά στο Arduino μέσω

αυτής και είναι ιδιαίτερα χρήσιμο για το debugging των sketch.

• Την επιλογή να ανεβαίνει το μεταγλωττισμένο sketch στο Arduino.

Για τα δύο τελευταία χαρακτηριστικά βέβαια, το Arduino πρέπει να έχει

συνδεθεί σε μια από τις θύρες USB του υπολογιστή και, λόγω του ελεγκτή

Serial-over-USB, θα πρέπει να αναγνωριστεί από το λειτουργικό σύστημα ως

εικονική σειριακή θύρα.

Για την σύνδεση χρειάζεται ένα καλώδιο USB από Type A σε Type B,

όπως αυτό των εκτυπωτών. Για την αναγνώριση από το λειτουργικό χρειάζεται

να εγκαταστήσουμε τον οδηγό του FTDI chip (δηλαδή του ελεγκτή Serial-

over-USB) ο οποίος υπάρχει στον φάκελο drivers του Arduino IDE.

Αν όλα έγιναν σωστά, το κεντρικό παράθυρο του Arduino IDE θα εμφανιστεί

όταν το εκτελέσουμε και στο μενού Tools –> Serial Port θα πρέπει να

εμφανίζεται η εικονική σειριακή θύρα (συνήθως COM# για τα Windows,

/dev/ttyusbserial## για το MacOS και /dev/ttyusb## για το Linux). Επιλέγουμε

αυτή την εικονική θύρα και στην συνέχεια επιλέγουμε τον τύπο του Arduino

(Arduino Duemilanove w/ ATmega328) από το μενού Tools –> Board.

Το Arduino είναι πλέον έτοιμο να δεχτεί τα sketch. 1ο ΕΠΑ

.Λ. ΑΙΓΙΟΥ

37

5.1.5 Γλώσσα προγραμματισμού του Arduino

Η γλώσσα του Arduino βασίζεται στη γλώσσα Wiring, μια παραλλαγή C/C++

για μικροελεγκτές αρχιτεκτονικής AVR όπως ο ATmega, και υποστηρίζει όλες

τις βασικές δομές της C καθώς και μερικά χαρακτηριστικά της C++. Για

compiler χρησιμοποιείται ο AVR gcc και ως βασική βιβλιοθήκη C

χρησιμοποιείται η AVR libc. Λόγω της καταγωγής της από την C, στην

γλώσσα του Arduino μπορoύμε να χρησιμοποιήσουμε ουσιαστικά τις ίδιες

βασικές εντολές και συναρτήσεις, με την ίδια σύνταξη, τους ίδιους τύπους

δεδομένων και τους ίδιους τελεστές όπως και στην C. Πέρα από αυτές όμως,

υπάρχουν κάποιες ειδικές εντολές, συναρτήσεις και σταθερές που βοηθούν για

την διαχείριση του ειδικού hardware του Arduino. Οι πιο σημαντικές από

αυτές επεξηγούνται στον πίνακα που ακολουθεί:

Όρισμα Είδος Τύπος Παράμετροι Περιγραφή

LOW Σταθερά int - Έχει την τιμή 0 και είναι αντίστοιχη του λογικού false.

HIGH Σταθερά int - Έχει την τιμή 1 και είναι αντίστοιχη του λογικού true.

INPUT Σταθερά int - Έχει την τιμή 0 και είναι αντίστοιχη του λογικού false.

OUTPUT Σταθερά int - Έχει την τιμή 1 και είναι αντίστοιχη του λογικού true.

pinMode

Εντολή - (pin, mode)

Καθορίζει αν το συγκεκριμένο ψηφιακό pin θα είναι pin εισόδου ή pin εξόδου ανάλογα με την τιμή που δίνεται στην παράμετρο mode (INPUT ή OUTPUT αντίστοιχα).

digitalWrite Εντολή - (pin, pinstatus) Θέτει την κατάσταση pinstatus (HIGH ή LOW) στο συγκεκριμένο ψηφιακό pin.

digitalRead Συνάρτηση int (pin)

Επιστρέφει την κατάσταση του συγκεκριμένου ψηφιακού pin (0 για LOW και 1 για HIGH) εφόσον αυτό είναι pin εισόδου.

analogReference

Εντολή - (type)

Δέχεται τις τιμές DEFAULT, INTERNAL ή EXTERNAL στην παράμετρο type για να καθορίσει την τάση αναφοράς (Vref) των αναλογικών εισόδων (5V, 1.1V ή η εξωτερική τάση με την οποία τροφοδοτείται το pin AREF αντίστοιχα)

analogRead Συνάρτηση int (pin)

Επιστρέφει έναν ακέραιο από 0 εώς 1023, ανάλογα με την τάση που τροφοδοτείται το συγκεκριμένο pin αναλογικής εισόδου στην κλίμακα 0 ως Vref.

analogWrite Εντολή - (pin, value) Θέτει το συγκεκριμένο ψηφιακό pin σε κατάσταση ψευδοαναλογικής εξόδου (PWM). Η παράμετρος 1ο

ΕΠΑ

.Λ. ΑΙΓΙΟΥ

38

value καθορίζει το πλάτος του παλμού σε σχέση με την περίοδο του παραγόμενου σήματος στην κλίμακα από 0 ως 255 (π.χ. με value 127, το πλάτος του παλμού είναι ίσο με μισή περίοδο).

millis

Συνάρτηση unsigned long ()

Μετρητής που επιστρέφει το χρονικό διάστημα σε ms από την στιγμή που άρχισε η εκτέλεση του προγράμματος. Λάβετε υπόψη ότι λόγω του τύπου μεταβλητής (unsigned long δηλ. 32bit) θα γίνει overflow σε 2^32ms δηλαδή περίπου σε 50 μέρες, οπότε ο μετρητής θα ξεκινήσει πάλι από το μηδέν.

delay

Εντολή - (time)

Σταματά προσωρινά την ροή του προγράμματος για time ms. Η παράμετρος time είναι unsigned long (από 0 ως 2^32). Σημειώστε ότι παρά την προσωρινή παύση, συναρτήσεις των οποίων η εκτέλεση ενεργοποιείται από interrupt θα εκτελεστούν κανονικά κατά την διάρκεια μιας delay.

attachInterrupt

Εντολή - (interrupt, function,

triggermode)

Θέτει σε λειτουργία το συγκεκριμένο interrupt, ώστε να ενεργοποιεί την συνάρτηση function, κάθε φορά που ικανοποιείται η συνθήκη που ορίζεται από την παράμετρο triggermode:

• LOW (ενεργοποίηση όταν η κατάσταση του pin που αντιστοιχεί στο συγκεκριμένο interrupt γίνει LOW)

• RISING (όταν από LOW γίνει HIGH) • FALLING (όταν από HIGH γίνει LOW) • CHANGE (όταν αλλάξει κατάσταση

γενικά)

detachInterrupt Εντολή - (interrupt) Απενεργοποιεί το συγκεκριμένο interrupt. noInterrupts Εντολή - () Σταματά προσωρινά την λειτουργία όλων των

interrupt interrupts

Εντολή - () Επαναφέρει την λειτουργία των interrupt που διακόπηκε προσωρινά από μια εντολή noInterrupts.

Serial.begin Μέθοδος κλάσης - (datarate) Θέτει τον ρυθμό μεταφοράς δεδομένων του

σειριακού interface (σε baud) Serial.println Μέθοδος

κλάσης - (data) Διοχετεύει τα δεδομένα data για αποστολή μέσω του σειριακού interface. Η παράμετρος data μπορεί να είναι είτε αριθμός είτε αλφαριθμητικό.

1ο ΕΠΑ

.Λ. ΑΙΓΙΟΥ

39

5.2 Το πρόγραμμα LabView

5.2.1 Γενικά Το LavView είναι η πιο κομψή και δυνατή γλώσσα προγραμματισμού για

τη συλλογή δεδομένων, την ανάλυση δεδομένων, την προσομοίωση και τον

έλεγχο οργάνων και μετρήσεων μέσω υπολογιστή. Στηρίζεται στον γραφικό

προγραμματισμό μέσω αντικειμένων και αποτελεί ένα καλό παράδειγμα του

«αντικειμενοστραφή προγραμματισμού» (object oriented programming).

Αυτός ο όρος χρησιμοποιείται στην πληροφορική σε αντιδιαστολή με τον

λεγόμενο «προγραμματισμό διαδικασιών», όπου ο προγραμματιστής γράφει

κώδικα εντολών που εκτελούνται με γραμμική διαδοχή. Στο γραφικό

περιβάλλον του LabView ο προγραμματιστής δεν χειρίζεται κώδικα, αλλά

γραφικά αντικείμενα, όπως κουμπιά, ενδείκτες, οθόνες ή τετραγωνίδια που

παριστάνουν συναρτήσεις ή εκτελούν συγκεκριμένες λειτουργίες με τη μορφή

υπορουτίνων. Αυτά τα εικονίδια έχουν εισόδους και εξόδους και επιδέχονται

προγραμματισμό των ιδιοτήτων τους.

Το όνομα LabView είναι το ακρωνύμιο των λέξεων «Laboratory Virtual

Instrument Engineering Workbench» (Σχεδιαστήριο για την Κατασκευή

Εργαστηριακών Εικονικών Οργάνων) και αναπτύχθηκε κατά το τέλος της

δεκαετίας του 80 από την εταιρία National Instruments . Η εταιρία αυτή

ειδικεύεται σε συστήματα συλλογής δεδομένων, σε αισθητήρες,

αυτοματισμούς και λογισμικό μετρήσεων και ελέγχου.

Προγραμματίζοντας με τα αντικείμενα που μας δίνει το περιβάλλον του

LabView δημιουργούμε τα λεγόμενα «εικονικά όργανα» (Virtual Instruments ή

απλώς VIs). Η γραφική γλώσσα που χρησιμοποιεί το LabView για τον

προγραμματισμό και τη δημιουργία εικονικών οργάνων ονομάζεται γλώσσα G.

Ένα εικονικό όργανο μπορεί να προσομοιώνει απλώς μια λειτουργία και να

την παρουσιάζει στην οθόνη του υπολογιστή, για εκπαιδευτικούς σκοπούς.

Όμως, είναι δυνατό να συνδέεται με τις θύρες εισόδου/εξόδου του υπολογιστή

ή με επιπρόσθετες κάρτες επέκτασης, προκειμένου να κάνει πραγματική

εισαγωγή ή εξαγωγή δεδομένων. Στην περίπτωση αυτή ο υπολογιστής με τη 1ο ΕΠΑ

.Λ. ΑΙΓΙΟΥ

40

βοήθεια των εισόδων και των εξόδων μετατρέπεται σε ένα ισχυρό εργαλείο

μετρήσεων, με πολλές δυνατότητες επεξεργασίας δεδομένων.

Το LabView διαθέτει έναν αριθμό από έτοιμα VIs και ορισμένα

εικονίδια συναρτήσεων που επιτρέπουν την επικοινωνία με όλα τα γνωστά

πρωτόκολλα μετάδοσης δεδομένων. Έτσι, υπάρχουν έτοιμες λειτουργίες που

επιτρέπουν τη συλλογή και μετάδοση δεδομένων μέσω της σειριακής θύρας

του υπολογιστή, καθώς και μέσω της παράλληλης θύρας. Επίσης, υπάρχουν

λειτουργίες για την ανταλλαγή δεδομένων με την κάρτα ήχου, καθώς και με

κάρτες επέκτασης που χρησιμοποιούν το πρωτόκολλο GPIB ή ΙΕΕΕ 488.

Έτσι, μέσω των πρωτοκόλλων επικοινωνίας (RS232, Centronics, IEEE488 ή

TCP/IP) η πληροφορία που δημιουργείται στην οθόνη του υπολογιστή

συνδέεται με πραγματικά όργανα, μέσω του λογισμικού. Όταν πατούμε ένα

εικονικό κουμπί στην οθόνη, ενεργοποιείται ένας πραγματικός διακόπτης σε

ένα εργαστηριακό όργανο. Σ’ αυτήν ακριβώς τη δυνατότητα, που επεκτείνει

την απλή προσομοίωση ώστε να γίνεται εφικτός ο έλεγχος αληθινών οργάνων,

βρίσκεται και η δύναμη του LabView ως λογισμικού μετρήσεων και ελέγχου.

5.2.2 Δομή του περιβάλλοντος προγραμματισμού.

Στο LabVIEW έχουμε 2 χώρους εργασίας

• Το Front Panel

1ο ΕΠΑ

.Λ. ΑΙΓΙΟΥ

41

Στο πεδίο αυτό δημιουργούμε το περιβάλλον που θα δουλεύει ο χρήστης

με βάση τα εργαλεία που μας δίνει το LabVIEW (Buttons, Textbox, Slides και

άλλα Controls).

• To Block Diagram Στο πεδίο αυτό δημιουργούμε τον κώδικα ο οποίος θα τρέξει πίσω από το

Front Panel.

Το αρχεία που δημιουργούνται από το LabVIEW είναι μορφής .vi. Τα

αρχεία αυτά μπορούν να τρέξουν ανεξάρτητα αλλά και να καλούν το ένα το

άλλο. Δηλαδή ένα vi μπορεί να είναι μια ξεχωριστή εφαρμογή μπορεί όμως να

χρησιμοποιηθεί και ως object σε ένα άλλο vi.

5.3 Κατασκευή μακέτας

5.3.1 Υλικά κατασκευής Η κατασκευή της μακέτας έγινε με μακετόχαρτο πάχους 10mm. Για τη

βάση της κατασκευής επιλέχθηκε να χρησιμοποιηθεί μελαμίνη πάχους 8mm

ώστε η κατασκευή να αποκτήσει βάρος και στοιβαρότητα. Η σύνδεση των

κομματιών της μακέτας έγινε με βίδες. Επίσης χρησιμοποιήθηκαν μαγνητικές 1ο ΕΠΑ

.Λ. ΑΙΓΙΟΥ

42

επαφές και ένας αισθητήρας Hall switch για την παγίδευση των ανοιγμάτων,

ένας αισθητήρας τύπου αντίστασης για την ανίχνευση της έντασης του

φωτισμού στον περιβάλλοντα χώρο, ένας αισθητήρας θερμοκρασίας

( DS18B20 ) την ανάγνωση της θερμοκρασίας στο εσωτερικό καθώς και led

χρώματος μπλέ ( φωτισμός ), κόκκινου ( λέβητας ) και κίτρινου ( αυτόματο

πότισμα ). Επίσης χρησιμοποιήθηκε και ένας αισθητήρας κίνησης στον

περιβάλλοντα χώρο ώστε αν ανιχνευθεί κίνηση να απενεργοποιείται το

αυτόματο πότισμα για να μην παρενοχλεί όσους βρίσκονται στον

περιβάλλοντα χώρο. Προκειμένου να μην φαίνονται οι καλωδιώσεις

χρησιμοποιήσαμε για την στήριξη ων led και των αισθητήρων καλαμάκια

αναψυκτικού ίδιου χρώματος με τα αντίστοιχα led.

5.3.2 Εργαλεία κατασκευής

Για την κατασκευή της μακέτας χρησιμοποιήσαμε τα παρακάτω εργαλεία:

• Χάρακα, τρίγωνα και μολύβι σχεδίασης για τη διαμόρφωση των

κομματιών.

• Κοπίδι για το κόψιμο του μακετόχαρτου.

• Μπογιές για τη σχεδίαση της πόρτας και των παραθύρων.

• Δράπανο και κατσαβίδι.

• Κόφτη, κολλητήρι και κόλληση για την καλωδίωση.

• Κόλλα και στόκος.

1ο ΕΠΑ

.Λ. ΑΙΓΙΟΥ

43

5.4 Το ηλεκτρονικό μέρος Το ηλεκτρονικό μέρος της κατασκευής αποτελείται από το Arduino Uno

Rev3 που συνδέεται με ένα Η/Υ που ‘’τρέχει’’ το πρόγραμμα που

αναπτύχθηκε σε LabView και είναι ο server για τη απομακρυσμένη πρόσβαση.

Η απομακρυσμένη πρόσβαση επιτυγχάνεται με τη χρήση του Teamviewer και

μπορεί να γίνει μέσω ενός HY ενός ipad ή ακ΄μα και ενός smartphone αρκεί να

έχουμε εγκαταστήσει την αντίστοιχη έκδοση του Teamviewer και να

γνωρίζουμε τους κωδικούς που θα μας δώσουν πρόσβαση στο Teamviewer που

‘’τρέχει’’ στο server. Να πούμε εδώ ότι χρησιμοποιήσαμε το Teamviewer για

να μπορούμε να έχουμε πρόσβας χωρίς να απαιτείται static ip που στοιχίζει

μιας και η συγκεκριμένη υπηρεσία παρέχεται με χρέωση ανά μήνα με

αποτέλεσμα να επιβαρύνει τον ετήσιο προϋπολογισμό μιας κατοικίας. Το

Arduino Uno ‘’τρέχει’’ πρόγραμμα που αναπτύχθηκε απ’ την ομάδα μας ( με

τη βοήθεια των καθηγητών μας ) και συνδέεται με τον Η/Υ μέσω μιας USB

θύρας.

5.5 Σύντομη περιγραφή λειτουργίας Η μακέτα που κατασκευάσαμε έχει τρία φωτιστικά σημεία τα οποία

ελέγχονται από απόσταση. Το ένα από αυτά μπορεί να λειτουργήσει και

αυτόματα. Πρόκειται για τα φώτα του περιβάλλοντος χώρου που υπάρχει η

δυνατότητα να ανοίγουν αυτόματα όταν πέσει ο φωτισμός κάτω από ένα όριο

και να σβήνουν όταν ο φωτισμός αυξηθεί πάλι. Αυτή η λειτουργία βρίσκει

εφαρμογή στην αυτόματη λειτουργία του περιβάλλοντος φωτισμού τη νύχτα. Η

επιλογή για το αν το συγκεκριμένο φωτιστικό σημείο θα λειτουργεί auto ή

manual γίνεται μέσω του προγράμματος χειρισμού. Επίσης περιέχεται

θερμοστάτης μέσω του οποίου δίνεται εντολή στο λέβητα να λειτουργήσει

όταν η θερμοκρασία πέσει κάτω απ’ την επιθυμητή τιμή και να σταματήσει

να λειτουργεί όταν ο χώρος ‘’πιάσει’’ την επιθυμητή θερμοκρασία. Επίσης

μπορούμε απομακρυσμένα να ενεργοποιήσουμε και να απενεργοποιήσουμε το

σύστημα ποτίσματος του κήπου. Εδώ υπάρχει ένας επιπλέον αυτοματισμός.

Για όσο υπάρχει κίνηση στον κήπο το σύστημα ποτίσματος σταματά να

λειτουργεί. Επίσης υπάρχει πάντα πληροφορία για το ποια ανοίγματα στο 1ο ΕΠΑ

.Λ. ΑΙΓΙΟΥ

44

σπίτι ( πόρτες, παράθυρα ) είναι κλειστά και ποια είναι ανοιχτά. Μπορούμε

επίσης να ενεργοποιήσουμε το συναγερμό που θα μας ειδοποιήσει όταν

παραβιαστεί η κατοικία και ταυτόχρονα θα ενεργοποιηθεί και μια σειρήνα στο

χώρο της κατοικίας. Η σειρήνα θα χτυπάει συνεχώς για όσο κάποιο άνοιγμα

είναι ανοικτό και απ’ τη στιγμή που θα κλείσουν όλες οι πόρτες και τα

παράθυρα θα συνεχίσει να χτυπάει για μισό λεπτό. Μπορούμε να

απενεργοποιήσουμε οποιαδήποτε στιγμή θέλουμε το συναγερμό και απ’ τη

στιγμή που θα απενεργοποιηθεί θα σταματήσει άμεσα να χτυπάει η σειρήνα.

Για όσο χτυπάει η σειρήνα έχουμε ηχητική και οπτική ένδειξη στη συσκευή

χειρισμού. Τέλος αξίζει να σημειώσουμε ότι μπορούμε να προσθέσουμε και

πολλούς άλλους αυτοματισμούς μιας και το σύστημα είναι επεκτάσιμο.

Παρακάτω παραθέτουμε φωτογραφίες της μακέτας και του Η/Υ που ελέγχει το

smarthome καθώς και την οθόνη χειρισμού σε ένα smartphone. Για την

καλύτερη κατανόηση της λειτουργίας της κατασκευής μας έχουμε

δημιουργήσει και ένα video που θα αναρτηθεί στην ιστοσελίδα του σχολείου.

Ακολουθούν φωτογραφίες σχετικές με το software και τη μακέτα που

κατασκευάσαμε.

1ο ΕΠΑ

.Λ. ΑΙΓΙΟΥ

45

1ο

ΕΠΑ

.Λ. ΑΙΓΙΟΥ

46

1ο ΕΠΑ

.Λ. ΑΙΓΙΟΥ

47

1ο

ΕΠΑ

.Λ. ΑΙΓΙΟΥ

48

6 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ

Η συνεργασία, η συνεννόηση, ο αλληλοσεβασμός καθώς και ο σωστός

καταμερισμός εργασιών είναι απαραίτητες προϋποθέσεις για την επιτυχία μιας

ομαδικής εργασίας.

Το διαδίκτυο αποτελεί βασική πηγή πληροφοριών ειδικά για το χώρο της

τεχνολογίας. Παρόλα αυτά, όταν αναζητούμε πληροφορίες στο διαδίκτυο θα

πρέπει να είμαστε πολύ προσεκτικοί γιατί δεν είναι όλες οι πηγές αξιόπιστες. Η

διασταύρωση των πληροφοριών είναι μια αξιόπιστη μέθοδος τεκμηρίωσης και

θα πρέπει να γίνεται με προσοχή και από αξιόπιστες ιστοσελίδες.

Οι δυνατότητες ενός ‘’Έξυπνου Σπιτιού’’ δεν είναι συγκεκριμένες και

εξαρτώνται κάθε φορά απ’ το πλήθος των αυτοματισμών της κατοικίας, τις

ανάγκες κάθε κατοικίας, την ευρύτερη περιοχή στην οποία βρίσκεται, τις

περιβαλλοντικές συνθήκες καθώς και τις απαιτήσεις των ενοίκων. Δεν θα ήταν

υπερβολή να πούμε ότι ο μόνος ανυπέρβλητος περιοριστικός παράγοντας στις

δυνατότητες ενός ‘’Έξυπνου Σπιτιού’’ είναι η φαντασία του μηχανικού που

το σχεδιάζει.

Το κόστος της μετατροπής ενός σπιτιού σε smarthome δεν είναι

απαγορευτικό και πολλές φορές η επένδυση αυτή μπορεί να επιφέρει

οικονομικά οφέλη που στο πέρασμα του χρόνου θα το αποσβέσουν και μπορεί

να προκύψει και οικονομικό όφελος.

Η άνεση και η ευκολία που παρέχουν τέτοιες εφαρμογές στους ενοίκους

είναι σημαντική και συμβάλει στην καλυτέρευση της ποιότητας ζωής καθώς

και στην οικονομία χρόνου αλλά και ενέργειας.

Είναι επίσης σημαντικό να τονίσουμε ότι συστήματα που μπορεί στην

αγορά να στοιχίζουν πολύ ακριβά, μπορούν σε ένα καλά εξοπλισμένο

εργαστήριο με την παράλληλη αξιοποίηση της πληθώρας αναπτυξιακών

εργαλείων που υπάρχουν σήμερα και με πολύ μικρό κόστος να υλοποιηθούν με

μεγάλη επιτυχία και να είναι εξίσου αξιόπιστα.

Η ανάπτυξη της μικροηλεκτρονικής καθώς και της πληροφορικής τα

τελευταία χρόνια οδήγησαν στη μείωση του όγκου και άρα και στη μείωση του 1ο ΕΠΑ

.Λ. ΑΙΓΙΟΥ

49

κόστους των μικροϋπολογιστικών συστημάτων που με τη βοήθεια του

λογισμικού μπορούν να αποτελέσουν αξιόπιστες λύσεις στην ανάπτυξη

πολύπλοκων συστημάτων.

Το διαδίκτυο εκτός από ψυχαγωγία είναι ένα πολυεργαλείο μέσω του

οποίου μπορούμε να έχουμε απομακρυσμένη πρόσβαση και έλεγχο των

συστημάτων μιας κατοικίας από οποιοδήποτε μέρος του πλανήτη με την

προϋπόθεση να μπορούμε να συνδεθούμε σ’ αυτό. Ακόμη και σε μέρη που δεν

καλύπτουν τα επίγεια δίκτυα τηλεπικοινωνιών μπορούμε να αποκτήσουμε

πρόσβαση στο διαδίκτυο μέσω δορυφόρου.

Συσκευές όπως το ipad και το smartphone εκτός από διασκέδαση και

επικοινωνία μπορούν να αποτελέσουν σημαντικά εργαλεία απομακρυσμένης

πρόσβασης και ελέγχου. Μάλιστα υπάρχει άφθονο δωρεάν λογισμικό που

μπορεί να υποστηρίξει τέτοιες εφαρμογές.

1ο ΕΠΑ

.Λ. ΑΙΓΙΟΥ

50

7 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ –ΔΙΚΤΥΟΓΡΑΦΙΑ Γιαννακόπουλος Κ., Ζυγούρης Ε., Τσελές Δ., Συλλογή, Μεταφορά και Έλεγχος Δεδομένων, Ο.Ε.Δ.Β Καλοβρέκτης Κ., LabVIEW για ΜηχανικούςΠρογρμματισμός Συστημάτων DAQ, εκδόσεις Τζιόλα, 2005 http://arduino.cc/ http://artemis.cslab.ntua.gr/el_thesis/artemis.ntua.ece/DT2009 http://betosidira.gr/index.php?option=com_content&view=article&id=73:2009 http://digilib.lib.unipi.gr/dspace/bitstream/unipi/4067/1/Giannakis.pdf http://homeautomation.autosyscon.gr/el/eshop.html http://nefeli.lib.teicrete.gr/browse/stef/hlk/2011/StamatakisChristodoulos/attached http://osarena.net/greekcommun/project http://synagermosgsm.blogspot.gr/2012/04/smart http://www.2sc.gr/faq.htm http://www.androulakis http://www.autosyscon.gr/ http://www.dihome.gr/smarthome.html http://www.doorado.gr/news/agora http://www.electrologos.gr/news/17 http://www.homeautomations.gr/gr/ http://www.it.uom.gr/project/smart_home_0662.pdf http://www.ni.com/ https://www.skroutz.gr/guides/29.CHrisimes

1ο ΕΠΑ

.Λ. ΑΙΓΙΟΥ