Проекты

Автоматизированная система для проветривания помещений

Работа призёра конкурса проектов и исследований «Инженеры будущего» открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» в секции «Инновации умного города. Умная школа» среди работ учащихся 10–11 классов

Направление работы: Инженерия
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1558 имени Росалии де Кастро
Предметы: Информатика
Классы: 10 класс
Мероприятия: Конкурс проектов и исследований «Инженеры будущего» открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» 2021 года

Актуальность

Мы хотели автоматизировать такой простой и в то же время важный процесс, как проветривание помещений. Ведь от состояния помещения многое зависит: самочувствие, работоспособность и т. д. К тому же при автоматизированном процессе повысится безопасность нахождения в помещении маленьких детей и домашних животных.

Цель

Разработать механизм, который будет в автоматическом режиме проветривать помещение и поддерживать в нём комфортную температуру. При нахождении у окна движущихся объектов наш механизм будет его закрывать.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • Программируемая плата Arduino UNO;
  • Программа Autodesk Inventor и программа для управления Arduino

Описание

Анализ аналогов и их возможного применения: мы проанализировали несколько видов электроприводов для окон: штоковый, цепной, фрамужный и реечный. Штоковый привод ненадежен зимой, потому что корпус поршня может лопнуть при низких температурах, да и цена поршня довольно высока. Цепной привод сложен в проектировании и ввиду отсутствия металлических деталей будет ненадежным. Фрамужный привод будет сложен в установке в оконную раму и, в случае неправильной установки, может нарушить герметизацию окна. В итоге наш выбор пал на реечный электропривод, который лёгок в установке и эффективен в перспективе.

Из электронных составляющих наш выбор пал на систему Arduino. Мы выбрали плату Arduino UNO, датчик температуры DHT11, ультразвуковой дальномер HC-SR04 и шаговый двигатель 28BYJ-48 5V.

Сначала мы разбирались с подключением и запуском каждого датчика по отдельности, после чего собрали плату Arduino и датчики с шаговым двигателем в единую систему.

Когда у нас появилось понимание габаритов электронных составляющих, мы приступили к моделированию механических частей нашей системы в программе Autodesk Inventor.

После моделирования деталей мы распечатали их на 3D-принтере, а затем собрали весь макет работающего устройства.

Результаты работы/выводы

По итогам проделанной работы можем сказать следующее: механизм на макете работает, окно открывается и закрывается в соответствии с заданными параметрами температуры и расстояния.

Перспективы использования результатов работы

Последующая модернизация проекта и добавление следующих компонентов:

  1. Датчик температуры за окном
  2. Датчик осадков
  3. Датчик CO2
  4. Датчики положения окна
  5. Включение, отключение системы по таймеру

Интерфейс для изменения параметров работы системы (температура, расстояние)