Design and construction of a miniature smart house

Abstract

Denne masteroppgaven handler om å bygge et mini smarthus som er ment til å brukes for undervisning og utstilling for å visualisere et praktisk eksempel. Smarthuset inneholder solcellepanel på taket som kan brukes både i parallell- og seriekobling som styres gjennom en trykkskjerm. Det er releer som gjør skifte mellom parallell- og seriekobling.

Smarthuset er basert på et vanlig dukkehus som er anskaffet av Institutt for elkraftteknikk, NTNU.

Dette prosjektet bruker fire typer sensorer og alle er fra Adafruit som lager utviklingsprodukter. En effektsensor brukes til å måle spenning og strøm på solcellepanel, den andre er en mer nøyaktig effektsensor som brukes til sammenligne forskjellen når et av solcellepanelene blir kjølt ned ved å bruke et peltier element. Peltier elementet er en halvleder som kjøler ned ved å tilføre en DC strøm.

En sensor som er en luftkvalitetssensor som er brukt til å måle temperaturen på dukkehustaket når halogenkasteren er brukt til å simulere sollys. Denne sensoren måler også luftfunktighet og atmosfæretrykk som også blir vist på trykkskjemen.

Den siste sensoren brukt er en sensor som måler lysstyrke. Den viser ordinært lux, men er konvertert til å vise W/m2.

En mikrokontroller (Arduino) er brukt for å samle inn data fra sensorer og gjør den synlig på trykkskjermen.

In this master thesis it is built a miniature smart house for use for teaching purposes or used on exhibitions to visualise a practical example. The smart house contains photovoltaic panel on the roof top that could be changed from parallel to series connection by using the touch screen. This change is done by relays.

The smart house is based on a ordinary dollhouse which is provided by the Department of Electrical Power Engineering, NTNU.

This project uses four types of sensors, all from Adafruit which is a manufacturer for development products. A power monitor sensor is used to measure voltage and current on photovoltaic panel and a precision power monitor sensor used on one set of photovoltaic panel to compare the difference when one panel is cooled down by using a peltier element. The peltier element is a semiconductor that is cooling by applying DC current.

The next sensor used is a air quality sensor that is primary used to measure the temperature on the roof top when a halogen light is used to simulate the sun. This sensor does also measure humidity and atmospheric pressure. This values is visible on the touch screen.

The last sensor is used to measure light. This is reporting the value in lux, but this is converted to show W/m2.

A microcontroller, Arduino, is used to collect the data from the sensor and make them visible on the touch screen.