Устройство управления электропитанием жилого помещения

1. Устройство управления электропитанием жилого помещения

Ст. гр. КИТ/б--------------------.
Научный руководитель: должность
ФИО.

2. Цель и задачи работы

Цель работы:
Разработка
автоматизированной
системы
контроля
и
управления
электропитанием жилого помещения для снижения энергопотребления за счет
оптимизации процессов электропитания.
Основные задачи:
1. Анализ существующих решений в области автоматизированных систем
электропитания.
2. Разработка архитектуры системы контроля и управления электропитанием.
3. Разработка аппаратной части системы на базе Arduino Uno с Ethernet Shield.
4. Разработка инверторного стабилизатора переменного напряжения.
5. Проведение моделирования и тестирования аппаратной и программной
части системы.

3.

Требования к системе:
-автоматическое управление электропитанием на основе данных с датчиков;
-наличие инверторного стабилизатора переменного напряжения;
-централизованное управление нагрузками через web-интерфейс;
-ведение журналов событий и истории работы системы;
-возможность настройки расписаний работы нагрузки.
Состав разрабатываемого комплекса:
1. Контроллер (Arduino Uno + Ethernet Shield W5100).
2. Датчики (освещённости, движения и др.).
3. Стабилизатор напряжения (инверторный тип).

4.

В данной выпускной квалификационной работе разработана автоматизированная
система контроля и управления электропитанием жилого помещения. Основной целью проекта
является повышение энергоэффективности и снижение затрат на электроэнергию за счет
внедрения современных технологий автоматизации.
В рамках работы выполнен анализ существующих решений в области систем
автоматизации
электропитания,
разработана
структура
аппаратного
и
программного
обеспечения системы. В качестве аппаратной основы выбран контроллер Arduino Uno с
Ethernet-модулем, а также спроектирован инверторный стабилизатор переменного напряжения
для защиты электроприборов от перепадов напряжения.
Результатом работы стало создание эффективного, надежного и доступного решения для
автоматизированного управления электропитанием жилых помещений.

5.

6. Схема функциональная

Функциональная схема стабилизатора переменного
напряжения

7. Схема электрическая принципиальная

Стабилизатор переменного напряжения

8. Моделирование инвертора

Рис. 1.3. – Структурная схема моделирования в среде
Simulink

9. Результаты моделирования

Рис. 1.4 — Осциллограммы сигналов в характерных точках
инвертора при однополярной модуляции без использования
выходного фильтра

10.

Осциллограммы сигналов в характерных
точках инвертора при однополярной
модуляции с использованием выходного
фильтра
Рис. 1.5 — Осциллограммы сигналов в характерных точках
инвертора при однополярной модуляции с использованием
выходного фильтра

11.

Рис. 1.6 — Осциллограммы сигналов в характерных точках
инвертора при двухполярной модуляции без использования
выходного фильтра

12.

Рис. 1.7 — Осциллограммы сигналов в характерных точках
инвертора при двухполярной модуляции с использованием
выходного фильтра

13. Заключение

В
рамках
данной
выпускной
квалификационной
работы
была
разработана
автоматизированная система контроля и управления электропитанием жилого помещения.
Основной целью проекта являлось снижение энергопотребления за счет оптимизации
процессов электропитания и внедрения современных средств автоматизации.
Для достижения поставленной цели был проведен анализ существующих решений и
выбрано оптимальное техническое решение с использованием контроллера Arduino Uno с
Ethernet-модулем, инверторного стабилизатора переменного напряжения.
В ходе работы также была разработана и обоснована принципиальная схема
устройства,
спроектирована
архитектура
программного
обеспечения
и
выполнено
моделирование основных узлов системы. Разработанное устройство позволяет повысить
энергоэффективность
жилых
помещений,
обеспечить
защиту
электроприборов
от
нестабильности электросети и автоматизировать управление нагрузками на основе
показаний датчиков.
Таким образом, поставленные в начале работы задачи были успешно решены, цель
работы достигнута. Разработанная система может быть использована как в жилых, так и в
коммерческих помещениях для повышения энергоэффективности, комфорта и безопасности
электропитания.

14. Спасибо за внимание!