Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Регулятор температуры и влажности воздуха в помещении - файл 1.doc


Регулятор температуры и влажности воздуха в помещении
скачать (379.5 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc380kb.25.11.2011 23:32скачать

содержание
Загрузка...

1.doc

Реклама MarketGid:
Загрузка...
Ф


едеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

РЕГУЛЯТОР ТЕМПЕРАТУРЫ И ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА В ПОМЕЩЕНИИ



2008

РЕФЕРАТ

Научно-исследовательская работа содержит 24 с., 5 рис., 3 ист.

Пульт, Микроконтроллер, Нагреватель, Вентилятор, Датчик влажности, Датчик температуры

Объектом исследования является регулятор температуры и влажности воздуха в помещении.

Цель работы – исследовать вопросы автоматического управления регулятором.

В процессе работы проводился обзор литературы по данной теме.

В результате:

    1. была исследована структура регулятора температуры и влажности воздуха, и его составляющие;

    2. Проведён обзор контроллеров для регулятора температуры и влажности воздуха;

    3. Выявлены достоинства и недостатки известных аналогов;

    4. разработана схема регулятора температуры и влажности воздуха, свободная от недостатков аналогов

Пояснительная записка выполнена в текстовом редакторе Microsoft Word 2003.


Ф


едеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
^ ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ
И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)
Кафедра компьютерных систем в управлении и проектировании (КСУП)
УТВЕРЖДАЮ

Зав. кафедрой КСУП

профессор, доктор техн. наук

____________ Ю.А.Шурыгин

«____»______________2008г.


ЗАДАНИЕ

на научно-исследовательскую работу

Студенту Сафиуллину Дмитрию Рашитовичу,

Группа 514-2, Факультет Вычислительных систем


  1. Тема работы: Регулятор температуры и влажности воздуха в помещении

  2. Цель работы: исследовать вопросы автоматизации процесса регулирования температуры и влажности воздуха

  3. Перечень подлежащих исследованию вопросов:

  • изучить литературу про регуляторы температуры и влажности воздуха и их основные составляющие;

  • выявить недостатки существующих регуляторов;

  • разработать схему регулятора температуры и влажности воздуха, свободную от недостатков аналогов.

  1. Дата выдачи задания: ___ _____________ 2008 г.

  2. Дата сдачи работы: ___ _____________ 2008 г.



РУКОВОДИТЕЛЬ:

Ст. преподаватель каф. КСУП

__________ Н.Ю. Хабибулина
Задание принял к исполнению:

Сафиуллин Д.Р.___________
Содержание

^ РЕГУЛЯТОР ТЕМПЕРАТУРЫ И ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА В ПОМЕЩЕНИИ 1

Список использованных источников………………………………………………………………..29 4

1. Разработка технического задания (ТЗ). 5

1.1. Анализ задания. 5

1.2. Обзор аналогов. 5

1.2.1. Микропроцессорный регулятор влажности и температуры "МРВТ-1". 5

1.2.2. Восьмиканальный микропроцессорный измеритель-регулятор относительной влажности и температуры ИВТМ-7/8Р-МК. 5

Количество каналов управления 6

1.2.3. Одноканальный микропроцессорный сетевой измеритель-регулятор относительной влажности и температуры ИВТМ-7 Р-МК. 7

1.2.4. Многофункциональный микропроцессорный регулятор для систем вентиляции и кондиционирования воздуха TROVIS 5477. 8

2.5. Одноканальный микропроцессорный сетевой измеритель-регулятор относительной влажности и температуры (гигрометр) ИВТМ-7 Р-МК-М. 9

1.3.Сравнительный анализ аналогов. 9

1.4.Оформление технического задания. 11

2.1.Обзор и выбор внешних приборов. 13

2.2. Схема внешних соединений. 15

2.3. Принципиальная схема устройства. 17

2.4. Алгоритм управляющего микропроцессора. 19

3. Спецификация элементов. 21

4. Габаритный чертёж и дизайн корпуса. 24

5. Разработка пользовательской документации к прибору. 26

5.1. Руководство по эксплуатации. 26

5.2. Паспорт прибора. 29

6. Заключение. 30

Список использованных источников 31

Список использованных источников………………………………………………………………..29

1. Разработка технического задания (ТЗ).

^

1.1. Анализ задания.


Устройство должно поддерживать заданную температуру и влажность воздуха в помещении посредством их измерения и управления нагревательным прибором(3кВт) и вентилятором (500Вт). Индикация и задания значений через 4 кнопки и 4-х семисегментных индикаторов.

Регулятор температуры и влажности предназначен для создания свежего, чистого воздуха в помещение, регулируемой температуры и влажности.

Задачи разрабатываемого устройства:

  • измерение влажности и температуры воздуха в помещение;

  • управление нагревательным прибором, вентилятором воздуха;

  • самотестирование: если какое-либо из внешних устройств не подключено в момент подачи питания, то последнее выдаст сигнал ошибки на табло: Е0 – не подключен вентилятор, Н0 – не подключен нагреватель.
^

1.2. Обзор аналогов.

1.2.1. Микропроцессорный регулятор влажности и температуры "МРВТ-1".


Микропроцессорный регулятор влажности и температуры предназначен для измерения и автоматического поддержания заданных пользователем параметров влажности и температуры в производственных и бытовых помещениях. Регулятор может работать с увлажнителями и нагревателями любого типа. Все настройки прибора могут быть легко изменены пользователем и хранятся при отключенном питании неограниченное время. Микропроцессорный регулятор постоянно измеряет текущие параметры в зоне расположения датчика и поддерживает их на заданном уровне, управляя работой увлажнителей и нагревателей. Вывод алфавитно-цифровой информации осуществляется на шестиразрядный светодиодный индикатор. Все управление, задание режимов и просмотр введенных данных выполняется посредством трех кнопок на панели управления.

Технические характеристики:

Показатели

Значения

Расход воды, л/час

5-12

Диапазон регулирования относительной влажности, %

зависит от станции

Точность регулирования относительной влажности, %

зависит от станции

Производительность по подаче аэрозоля, не менее м 3/час

700

Мощность электродвигателя, Вт

550

Напряжение питающей сети, В

380

Давление воды на входе

не имеет значения

Масса, кг

14



^

1.2.2. Восьмиканальный микропроцессорный измеритель-регулятор относительной влажности и температуры ИВТМ-7/8Р-МК.


Предназначен для измерения и регулирования относительной влажности и температуры воздуха в производственных, складских и жилых помещениях и вне их.

Область применения:

Промышленность, сельское хозяйство, гидрометеорология, медицина, научные исследования, в быту

Прибор состоит из блока управления и блока реле, а также измерительных зондов. Индикация показаний прибора осуществляется с помощью светодиодного индикатора. Питание прибора осуществляется от сети 220В, 50 Гц. Блок управления предназначен для измерения частоты сигнала от измерительных зондов, их обработки, выдачи сигналов управления в блок реле, передачи измеренных значений температуры и влажности в компьютер.

Обмен прибора с компьютером производится по последовательному каналу связи с интерфейсом RS232 или RS485.

В приборе предусмотрена возможность пересчета показаний влажности в различные единицы в зависимости от давления анализируемого газа, а также установлен аналоговый выход 4..20мА (0..5мА, 0..20мА).

Технические характеристики:

Диапазон измерения относительной влажности, %

0... 99

Разрешающая способность, %

в диапазоне от 0 до 99 %

в диапазоне от 10 до 99 %


0,1

1

Погрешность измерения относительной влажности при 25  5 0С, %

 2

Дополнительная температурная погрешность измерения относительной влажности в диапазоне от -20 до +60 0С, %/ 0С, не более

 0,1

Постоянная времени измерения относительной влажности, с

15 ... 120

Диапазон измерения температуры, 0С

-20... +60

Разрешающая способность, 0С

0,1

Погрешность измерения температуры, 0С

 0,5

Точность задания порогов по температуре и влажности, 0С (%)

0,1
^

Количество каналов управления


32

Длина кабеля от датчиков до блока управления, м

10

Максимальная потребляемая мощность, Вт

30

Нагрузочная способность блока реле (для каждого реле):

максимальный ток через замкнутые контакты, А

максимальное напряжение на разомкнутых контактах, В


5
240

Габаритные размеры блока измерения и индикации, мм
настольный (лабораторный) вариант

щитовой вариант


235х90х235

235х120х235

Суммарная масса блоков, кг, не более

4

Связь с компьютером

интерфейс RS232, RS485

Программное обеспечение

под Windows

Аналоговый выход, mА

4 - 20



^

1.2.3. Одноканальный микропроцессорный сетевой измеритель-регулятор относительной влажности и температуры ИВТМ-7 Р-МК.


Предназначен для измерения и регулирования относительной влажности и температуры воздуха в производственных, складских и жилых помещениях и вне их..

Область применения: промышленность, сельское хозяйство, гидрометеорология, медицина, в быту.

Прибор состоит из блока управления и измерительного зонда. Индикация показаний прибора осуществляется с помощью светодиодного индикатора. Блок управления предназначен для измерения частоты сигнала от измерительных зондов, их усреднения, выдачи сигналов управления на реле, передачи измеренных значений температуры и влажности в компьютер.

Питание прибора осуществляется от сети 220В, 50 Гц или напряжения +12В.

Технические характеристики:

Диапазон измерения относительной влажности, %

0... 99

Разрешающая способность, %

в диапазоне от 0 до 10 %

в диапазоне от 10 до 99 %


0,1

1

Погрешность измерения относительной влажности при 25  5 0С, %

 2

Дополнительная температурная погрешность измерения относительной влажности в диапазоне от -20 до +60 0С , %/ 0С, не более

0,1

Постоянная времени измерения относительной влажности, с

15 ... 120

Диапазон измерения температуры, 0С

-20... +60

Разрешающая способность, 0С

0,1

Погрешность измерения температуры, 0С

 0,5

Точность задания порогов по температуре и влажности, 0С (%)

0,1

Расстояние от датчиков до блока управления, м

10

Максимальная потребляемая мощность, Вт

15

Нагрузочная способность блока реле (для каждого реле):

максимальный ток через замкнутые контакты, А

максимальное напряжение на разомкнутых контактах, В

5

240

Габаритные размеры блока измерения и индикации, мм

17617268

Суммарная масса блоков, кг, не более

2

Связь с компьютером

интерфейс RS232 и RS485

Программное обеспечение

под Windows

Аналоговый выход, mA

4…20

Гальваническая оптоэлектронная развязка преобразователя






^

1.2.4. Многофункциональный микропроцессорный регулятор для систем вентиляции и кондиционирования воздуха TROVIS 5477.


Применение для регулирования температуры и влажности с секциями нагревания, охлаждения, и увлажнения. Регулятор TROVIS 5477 может применяться во многих видах систем вентиляции и кондиционирования воздуха. С помощью этого регулятора системы вентиляции и кондиционирования воздуха могут работать не только в приточных и вытяжных системах регулирования температуры помещения, но и использовать каскадное регулирование вытяжных систем. В системах , имеющих секции нагревания и охлаждения , управление влажностью может осуществляться с помощью дополнительного регулирующего выхода для включения увлажнителя. Установка конфигурации и необходимых параметров для регулятора TROVIS 5477 может осуществляться на персональном компьютере, после чего все данные переносятся на регулятор с помощью специального модуля памяти.

Регулятор TROVIS 5477 имеет 12 входов. В соответствии с условным номером системы вентиляции / кондиционирования воздуха в регуляторе устанавливаются необходимые входы, например три дискретных входа для выполнения функций «Сигнализация о рабочем состоянии вентиляторов », «Система ВКЛ /ВЫКЛ » и «Защита от замерзания ». Два входа предназначены для дистанционных датчиков. Входы, не требующиеся для работы с конкретной системой вентиляции, могут быть задействованы, например, для измерения температуры и передачи ее значений на центральную станцию управления и для многих других целей. Кроме того, регулятор TROVIS 5477 имеет 4 аналоговых входа 0…10 В, к которым могут подключаться 2 активных датчика температуры – влажности, до 4 выходов управляющих сигналов 0…10 В, четвертый аналоговый выход 0…10 В служит для запроса ресурса в предварительном регулировании или при управлении преобразователем частоты для вентиляторов. Для включения насосов и вентиляторов имеются 5 дискретных выходов.

Технические характеристики:

Входы

аналоговые выходы и дискретные выходы

Выходы

12 конфигурируемых входов для датчиков или дискретной сигнализации

Интерфейс

RS 485 для подключения на 4-проводной шине; RS 232 для связи через модем

Напряжение питания

250 В; 3 ВА

Диапазон температур

рабочий режим : 0…40 ºС, хранение: 20…60 ºС

Вес

около 0,6 кг

Электрическое подключение и монтаж

Регулятор состоит из основного корпуса с электроникой и отдельной клеммной части для электрических подключений .



^

2.5. Одноканальный микропроцессорный сетевой измеритель-регулятор относительной влажности и температуры (гигрометр) ИВТМ-7 Р-МК-М.


Одноканальный микропроцессорный сетевой измеритель-регулятор относительной влажности и температуры (гигрометр) ИВТМ-7 Р-МК-М предназначен для измерения и регулирования относительной влажности и температуры воздуха в производственных, складских и жилых помещениях и вне их. Прибор состоит из блока управления и измерительного зонда. Индикация показаний прибора осуществляется с помощью светодиодного индикатора.

Технические характеристики:

Диапазон измерения относительной влажности, %

0... 99

Разрешающая способность, %
В диапазоне от 0 до 10 %
В диапазоне от 10 до 99 %


0,1
1

Погрешность измерения относительной влажности при 25 ± 5 0С, %

± 2

Дополнительная температурная погрешность измерения относительной влажности в диапазоне от -20 до +60 0С , %/0С, не более

±0,1

Постоянная времени измерения относительной влажности, сек

15 ... 120

Диапазон измерения температуры, 0С

-20 ... +60

Разрешающая способность, 0С

0,1

Погрешность измерения температуры, 0С

± 0,5

Точность задания порогов по температуре и влажности, 0С (%)

0,1

Количество измеряемых каналов (сдвоенных)

1

Количество линий управления

2

Расстояние от датчиков до блока управления, м

10

Максимальная потребляемая мощность, Вт

3

Нагрузочная способность блока реле (для каждого реле):
максимальный ток через замкнутые контакты, А
максимальное напряжение на разомкнутых контактах, В


5
240

Суммарная масса блоков, кг, не более

0,5

Связь с компьютером

интерфейс RS232 и RS485

Программное обеспечение

под Windows
^

1.3.Сравнительный анализ аналогов.





Название регулятора

«положительные» черты устройства.

«отрицательные» черты устройства

"МРВТ-1"

- поддержания заданных пользователем параметров;

- возможность работы регулятора с любым типом нагревателя;

- хранение настроек неограниченное время;

- лёгкость изменения настроек;

- наличие увлажнителя

- невозможность включать/выключать исполнительные механизмы пользователем

- напряжение питания 380 В

ИВТМ-7/8Р-МК

- возможность накапливать информацию в памяти прибора;

- возможность установки порогов звуковой и световой сигнализации

- точность измерения ±0.1%

- невозможность включать/выключать исполнительные механизмы пользователем

^ ИВТМ-7 Р-МК

- возможность включать/выключать исполнительные механизмы пользователем

- возможность накапливать информацию в памяти прибора

- точность измерения ±0.1%

- отсутствие самотестирования

TROVIS 5477

- оценка качества воздуха

- возможность включать/выключать исполнительные механизмы пользователем

- возможность накапливать информацию в памяти прибора

- диапазон температур 0..40°С

- напряжение питания 250 В.


^ ИВТМ-7 Р-МК-М

- возможность накапливать информацию в памяти прибора

- точность измерения ±0.1%

- отсутствие самотестирования

- невозможность включать/выключать исполнительные механизмы пользователем

^

1.4.Оформление технического задания.


1. Введение.

 Современная жизнь заставляет человека большую часть времени проводить в помещении. Создание комфортных условий проживания является залогом нашего здоровья. И если с точки зрения обогрева, вентиляции, освещения и водоснабжения вопрос для многих более или менее решен, то проблема поддержания необходимого уровня влажности в помещениях почти не решается. С этой задачей эффективно справляются специально созданные приборы, называемые "регуляторы влажности и температуры воздуха".
2. Наименование разрабатываемого устройства.

Регулятор температуры и влажности воздуха в помещении.
3. Назначение разрабатываемого устройства.

Регулятор температуры и влажности предназначен для создания свежего, чистого воздуха в помещение площадью 50 м², регулируемой температуры и влажности. Функции устройства:

- измерение влажности и температуры воздуха в помещение;

- управление нагревательным прибором, вентилятором воздуха;

- самотестирование.
3. Основные характеристики внешних приборов.

Пульт содержит цифровое табло и 4 кнопки, посредством которых пользователь задает влажность и температуру воздуха (кнопка 1- задаёт температуру днём, кнопка 2- задаётся температура ночью, кнопка 3- задаёт влажность днём, кнопка 4-задаёт влажность ночью). Одно нажатие на кнопку 3 и 4 приводит к увеличению данных на 5%, при достижении максимального значения (95%) устанавливается минимальное (0%), при нажатие на кнопку 1 и 2 увеличиваются данные на 5°С. Если пользователь не хочет, чтобы МК отслеживал влажность и температуру воздуха в какой – либо из периодов, то следует установить минимальное значение, т. е. 0% и 0°С, при этом МК уходит в режим пониженного энергопотребления, пока не наступит следующий период суток; данные пользователя хранятся в блоке управления;

Микроконтроллер (МК), с помощью которого обрабатываются данные, поступающие от датчика влажности температуры, параметры, введенные пользователем, и управляются исполнительные механизмы: вентилятор и нагреватель;

Нагреватель (3кВт) нагревает воздух до определённой температуры. Пользователь при желании может выключить или включить нагреватель, нажав на приборе кнопку вкл./выкл.

Вентилятор (500Вт) выполняет 2 функции: охлаждение воздуха до определённой температуры и повышение влажности воздуха. Управляется МК, помимо МК, вентилятором может управлять и пользователь, так как на приборе имеется кнопка вкл./выкл. Сигнал, от вентилятора обрабатывается в блоке управления.

Датчик влажности(0..99%), который определяет влажность воздуха в помещение, и передает данные на МК для последующей обработки.

Датчик температуры(+5..+50°С), который определяет температуру воздуха в помещение, и передает данные на МК.

Устройство питается от двух напряжений – первое для МК, второе – для вентилятора и обогревателя; имеется дополнительная батарея питания для часов реального времени.

4. Реализация функций устройства.

1. Измерение влажности и температуры воздуха в помещение;

Влажность воздуха измеряется с помощью датчика влажности, температура измеряется с помощью датчика температуры, затем данные поступают на микроконтроллер.

2. Управление нагревательным прибором, вентилятором воздуха

Нагреватель управляется МК и включается, когда температура ниже цифрового значения, а относительная влажность воздуха выше значения, введенного пользователем, и отключается при достижении желаемого результата; а также нагревателем может управляться пользователем.

Вентилятор, управляется МК и включается, когда температура воздуха превышает цифровое значение, введенное пользователем, а относительная влажность воздуха ниже и отключается при достижении желаемого результата, помимо МК, вентилятором может управлять и пользователем.

3. Самотестирование.

Если какое-либо из внешних устройств не подключено к МК в момент подачи питания, то последнее выдаст сигнал ошибки на табло: Е0 – не подключен вентилятор, Н0 – не подключен нагреватель.
5. Себестоимость и предполагаемая рыночная цена устройства.

Себестоимость пибора-19000 руб.

Предполагаемая рыночная стоимость-30000 руб.
6. Обоснование актуальности разрабатываемого устройства:

Данный регулятор является незаменимым во многих помещениях, например в таких как библиотеки или музеи, где даже малейший перепад температуры и влажности влечёт за собой непоправимые последствия. А также устройство может успешно использоваться в жилых помещениях, повышая комфортабельность.

2. Разработка схем и создание алгоритма работы устройства
^

2.1.Обзор и выбор внешних приборов.



1. Датчик температуры

Тип прибора: датчик температуры MAX6672 фирмы Maxim стоимостью 1500 руб.

Выполняемые задачи прибора по реализации функций для работы разрабатываемого устройства: данный температурный датчик преобразуют температуру окружающей среды в 1.4 кГц выходной сигнал с ШИМ, который содержит информацию о температуре

Входные (физические) характеристики прибора:

- по паспорту: максимальный диапазон измерения температуры -40°C до +125°C, точность преобразования ±0.8°C.

- для разрабатываемого устройства: рабочий диапазон-10 до 70ºС, пределы для формирования блокировок, аппаратных защит и предупредительных сообщений- предупредительные -+5 до 45ºС и аварийные 0 до 50ºС, максимальная скорость изменения – 0,2 с.

Выходные характеристики прибора: ток 4-20 mA, напряжение 0 -1 В, частота 1.4 кГц;

Питание: напряжение от 2,4 В до 5,5 В, ток от 60 до150 мкА.

Условия эксплуатации : по паспорту и по применению в вашем устройстве.
2. Датчик влажности

Тип прибора: датчик влажности HR-10X фирмы стоимостью 1200 руб.

Выполняемые им задачи по реализации функций для работы разрабатываемого устройства: измеренное значение влажности преобразуется в линейный сигнал

Входные (физические) характеристики прибора:

по паспорту: максимальный диапазон 0 до 100%, точность преобразования ±0.2 %.

для разрабатываемого устройства: рабочий диапазон 0 до 99%, пределы для формирования блокировок, аппаратных защит и предупредительных сообщений -предупредительные 0 до95% и аварийные 5 до 99%, максимальная скорость изменения 0.15 с.

Выходные характеристики прибора:

электрические: ток 4-20 mA, напряжение 0 -1 В,

Питание: напряжение 5 В, ток 200 мкА.

Условия эксплуатации : по паспорту и по применению в вашем устройстве.
3. Вентилятор с увлажнением и охлаждением воздуха

Тип прибора: вентилятор Ballu AC-705 CE/R стоимостью 2700 руб.

Выполняемые им задачи по реализации функций для работы разрабатываемого устройства повышает влажность воздуха и охлаждает температуру в помещение;

Характеристики прибора:

Входные (физические) характеристики прибора:

по паспорту: охлаждает воздух от +60 до +5ºС и повышает влажность воздуха от 0 до 100%

для разрабатываемого устройства: охлаждение воздуха от +50 до 5ºС, увлажнение воздуха от 0 до 99%

Мощность: 600 Вт

Электропитание: 220В 0.2А

Условия эксплуатации : по паспорту и по применению в вашем устройстве.

4. Обогреватель стоимостью 4400 руб.
Тип прибора: Обогреватель MASTER B 3 IT

Выполняемые им задачи по реализации функций для работы разрабатываемого устройства нагревает воздух в помещение и понижает влажность воздуха;

Характеристики прибора:

Входные (физические) характеристики прибора:

по паспорту: максимальный диапазон –нагревает воздух до 100ºС и понижает влажность воздуха от 100 до 99%, максимальная площадь обогрева 75 м2.

для разрабатываемого устройства: рабочий диапазон от 5 до 50ºС, максимальная площадь обогрева 50 м2.

Мощность: 1,5-3,0 кВт

Электропитание: 220В 13А

Условия эксплуатации : по паспорту и по применению в вашем устройстве.
5. Микроконтроллер.

Для разрабатываемого устройства выберем микроконтроллер PIC16F84 стоимостью 150 руб.

Память данных (ОЗУ) для PIC16F84 имеет разрядность 8 бит (64х8), память программ (ППЗУ) имеет разрядность 14 бит (1024х14).

Данный контроллер располагает:

  • 36 х 8 регистрами общего использования;

  • 15 специальными аппаратными регистрами SFR;

  • восьмиуровневым аппаратным стеком.

В нем предусмотрена возможность прямой, косвенной и относительной адресации данных и команд.

Прерывания могут вызывать следующие четыре источника:

  • внешний вход INT;

  • переполнение таймера TMR0;

  • прерывание при изменении сигналов на линиях порта B (PORTB);

  • по завершению записи данных в память EEPROM.

Кроме того, PIC16F84 имеет:

  • 32 линий вводавывода с индивидуальной настройкой:

 макс втекающий ток  25 мА

 макс вытекающий ток  20 мА

  • 8-битный таймер/счетчик TMR0 с 8-битным программируемым предварительным делителем;

  • автоматический сброс при включении;

  • таймер включения при сбросе;

  • таймер запуска генератора;

  • Watchdog таймер WDT с собственным встроенным генератором, обеспечивающим повышенную надежность;

  • бит секретности для защиты кода;

  • экономичный режим SLEEP;

  • выбираемые пользователем биты для установки режима возбуждения встроенного генератора:

 RC генератор: RC

 обычный кварцевый резонатор: XT

 высокочастотный кварцевый резонатор: HS

 экономичный низкочастотный кристалл: LP

  • встроенное устройство программирования EEPROM памяти программ и данных (используются только две ножки).
^

2.2. Схема внешних соединений.



На вывод Vсс1 МК подается питание 5 В, на вывод Vсс2 МК подается питание 220 В, Vss используется как земля.

Сброс может быть осуществлен аппаратным и программным способом. В обоих случаях после сброса устройство работает одинаково.

Аппаратный сброс – вывод RESET, с помощью кнопки вкл/выкл на регуляторе, производится удержанием низкого уровня на входе сброса, если напряжение питания находится в рабочем диапазоне. При переходе сигнала на входе сброса в высокий уровень устройство выходит из состояния сброса и приступает к выполнению программы.

При записи 1 в соответствующий регистр осуществляется программный сброс, имеющий такой же эффект, как и аппаратный сброс, за исключением того, что содержимое ОЗУ сохраняется.

^ Внутренний тактовый генератор тактируется от кварцевого резонатора. Частота кварцевого резонатора = 1,6 МГц, он подключается к выводам Хin и Хout. Генератор нужен для тактирования цикла выполнения команд и работы периферийных устройств. Цикл обработки команд состоит из четырех тактов Q1, Q2, Q3, Q4. Счетчик команд увеличивается в первом такте Q1, команда считывается из программной памяти и защелкивается в регистре команд в такте Q4. Потом команда декодируется и выполняется в течение последующего цикла. Данные считываются из памяти в такте Q2 (чтение операнда) и записывается в такте Q4 (запись результата). Частота тактового генератора = 1,6 МГц, значит, один командный цикл выполняется за 2,5 мкс.

Вентилятор подключается к мощному выводу Y14, нагреватель – к мощному выводу Y15. Оба устройства питаются от общей шины вагона (Uпит = 220 В).

Цифровое табло, а именно, ^ 7 световых диодов, которые отображают на экране цифры, введенные пользователем. Подключаются к выводам Y1-Y7. Uдиода = 0,3 – 5 В, Iдиода = 0,1 мА.

Четыре кнопки для ввода данных подключаются к выводам Y8-Y11. Когда кнопка нажата, цепь замыкается.

Часы реального времени нужны для реализации алгоритма работы МК.

Датчик температуры подключаются к выводу Y12. Выход датчика: 4 – 20 мА. Диапазон измерения температуры: от 5 до 50ºС.

^ Датчик влажности подключаются к выводу Y13. Выход датчика: 4 – 20 мА. Диапазон измерения влажности: 0 – 99 %.

АЦП обрабатывает непрерывный сигнал с датчика влажности и температуры(переводит в цифровой вид). Если выход датчика влажности равняется 4 мА, то на выходе АЦП будет 5 %, 20 мА – 95 %. Если выход датчика температуры равняется 4 мА, то на выходе АЦП будет 5ºС, 20 мА – 50ºС

^ Устройство самотестирования, работающее с исполнительными механизмами и МП.


Датчик температуры

Датчик влажности

Вентилятор

Обогреватель

У1

У2

У3

У4

У5

У6

У7

У8

У9

У10

У11

У12

У13

У14

У15

1.6 МГц

Vss1

Vss2

I (4-20) мА, t(5-45)ºC

U (0 -1) В

I (4-20)мA, влажность(0-99)%

U(0 -1) В

220В 0.2А

220В 13А



220В


^

2.3. Принципиальная схема устройства.




2.4. Алгоритм управляющего микропроцессора.


В блоке инициализации объявляются используемые порты ввода/вывода, внутренние и внешние устройства, разрешаются используемые прерывания. После RESET все регистры обнуляются.

Инициализация:

  • RESET: 10 – вход сброса;

  • Y1 – Y7: – выходы на индикаторы ;

  • Y15: – выход на обогреватель;

  • Y14: – выход на вентилятор;

  • Y12: вход с датчика температуры;

  • Y13: – вход с датчика влажности;

  • Y8-Y11: входы с кнопок;

  • Тактовая частота АЦП 400 кГц (коэффициент деления = 4);

  • Частота внутреннего тактового генератора = 1,6 МГц;

  • Разрешить прерывание по нажатию кнопок (ввод данных с пульта);

  • Разрешить прерывание по нажатию кнопки вкл/выкл на вентиляторе;

  • Разрешить прерывание по нажатию кнопки вкл/выкл на нагревателе;

  • Разрешить прерывание от часов реального времени;

  • Разрешить прерывание по переполнению счетчиков;

  • Текущее_влажность = влажность измеренная датчиком влажности;

  • Текущее_ температура = температура измеренная датчиком температуры

  • Кнопка_ нагреватель = = 0;

  • Кнопка_ вентилятор = = 0;

  • Текущее_время = = текущее время;

  • Счетчик_день = = 0;

  • Счетчик_ночь = = 0;

  • Период_День = = 8.01 – 20.00

  • Период_Ночь = = 20.01 – 8.00

Тело основного цикла:

  • Переходим на метку TEST;

  • Вечный цикл

{

МК уходит в режим пониженного энергопотребления, пока не придет какое – нибудь прерывание.

}

Описание прерываний:

INT_NIGHTTEMP (прерывание от кнопки_ температура ночью)

  • i = 1;

  • переходим на метку BUTTON;

  • регистр_ночь = счетчик_i*5.

INT_DAYTEMP (прерывание от кнопки_ температура днём)

  • i = 2;

  • переходим на метку BUTTON;

  • регистр_утро = счетчик_i*5.

INT_NIGHTHUM (прерывание от кнопки_ влажность ночью)

  • i = 3;

  • переходим на метку BUTTON;

  • регистр_день = счетчик_i*5

^ INT_ DAYHUM (прерывание от кнопки_ влажность днём)

  • i = 4;

  • переходим на метку BUTTON;

  • регистр_вечер = счетчик_i*5.

INT_CURTIME (прерывание от блока сравнения текущего времени с одним из заданных периодов (ночь, утро, день, вечер))

  • регистр = введенное значение в данный период;

  • переход на метку COMPARE.

INT_WIND (прерывание от кнопки вентилятора)

  • Переход на метку WIND.

INT_WARM (прерывание от кнопки нагревателя)

  • Переход на метку WARM.

Процедуры:

TEST:

  • подается сигнал на устройство контроля подключения вентилятора/нагревателя и на устройство подачи питания вентилятора/нагревателя. Последнее последовательно подает питание на вентилятор и на нагреватель, а первое следит, течет ли в этот момент через него ток. Если какое-либо из внешних устройств не подключено в момент подачи питания, то через устройство контроля не потечет ток, соответственно последнее выдаст сигнал ошибки на табло: Е0 – не подключен вентилятор, Н0 – не подключен нагреватель. Код ошибки вентилятора – 0, код ошибки нагревателя – 11.

BUTTON:

  • Счетчик_i = = Счетчик_i +1;

  • Если Счетчик_i = 1, то Y2 = Y3 = =1;

  • Если Счетчик_i = 2, то Y1 = Y2 = Y7 = Y5 = Y4 = =1;

  • Если Счетчик_i = 3, то Y1 = Y2 = Y3 = Y4 = Y7 = =1;

  • Если Счетчик_i = 4, то Y6 = Y7 = Y2 = Y3 = =1;

  • Если Счетчик_i = 5, то Y1 = Y6 = Y7 = Y3 = Y4 = =1;

  • Если Счетчик_i = 6, то Y1 = Y6 = Y5 = Y4 = Y3 = Y7 = =1;

  • Если Счетчик_i = 7, то Y1 = Y2 = Y3 = =1;

  • Если Счетчик_i = 8, то Y1 = Y2 = Y3 = Y4 = Y5 = Y6 = Y7 = =1;

  • Если Счетчик_i = 9, то Y1 = Y2 = Y3 = Y4 = Y6 = Y7 = =1;

  • Если Счетчик_i = 10, то

{

Y1 = Y2 = Y3 = Y4 = Y5 = Y6 = = 1, Y7 = =0;

SLEEP;

}

  • Возврат назад.

COMPARE:

  • если регистр < Текущее_влажность, то Y14 = 1 и Кнопка_ вентилятор = 1;

  • если регистр > Текущее_ влажность, то Y15 = 1 и Кнопка_ нагреватель = 1;

  • если регистр = = Текущее_ влажность, то (Y14 = 0 и Кнопка_ нагреватель = 0) и (Y15 = 0 и Кнопка_ вентилятор = 0);

  • если регистр > Текущее_ температура, то Y15 = 1 и Кнопка_ вентилятор = 1

  • если регистр < Текущее_температура, то Y14 = 1 и Кнопка_ нагреватель = 1

  • если регистр = = Текущее_ температура, то (Y14 = 0 и Кнопка_ нагреватель = 0) и (Y15 = 0 и Кнопка_ вентилятор = 0);

  • Возврат назад.

WIND:

  • Если Кнопка_вентилятор = = 1, то Кнопка_вентилятор = 0 и Y15 = 0 и МК уходит в режим сохранения энергии;

  • Если Кнопка_вентилятор = = 0, то Кнопка_вентилятор = 1 и Y15 = 1 и МК выходит из режима сохранения энергии;

  • Возврат назад.

WARM:

  • Если Кнопка_нагреватель = = 1, то Кнопка_нагреватель = 0 и Y14 = 0 и МК уходит в режим сохранения энергии;

  • Если Кнопка_ нагреватель = = 0, то Кнопка_ нагреватель = 1 и Y14 = 1 и МК выходит из режима сохранения энергии;

  • Возврат назад.
^

3. Спецификация элементов.


Таблица спецификации элементов принципиальной схемы.




Обозначение

Наименование

Количество

Примечания







Микросхемы










DD1

PIC16F84

1

Корпус PDIP







Индикаторы










HG1-HG8

TI8077

8

семисегментные







Транзисторы










VD1-VD8

KT315B

8







VD9, VD10




2

полевые







Резисторы










R1-R14

250 Ом

2

чиповые







Конденсаторы










С1, С2

К50-6-I- 0,1 мкФ

2

чиповые







Датчики










D1

MAX6672

1

температуры




D2

HR-10X

1

влажности







Вентилятор










V1

AC-705 CE/R

1










Обогреватель










O1

MASTER B 3 IT

1





^

4. Габаритный чертёж и дизайн корпуса.


1. Габаритный чертёж.



2. Интерфейс устройства.

1-кнопки управления температурой, 2- кнопки управления влажностью, 3-табло, показывающие заданную температуру, 4- табло, показывающие заданную влажность, 5- кнопка включения и выключения регулятора.

^

5. Разработка пользовательской документации к прибору.

5.1. Руководство по эксплуатации.


1. Общие указания.

1. Регулятор температуры и влажности предназначен для создания свежего, чистого воздуха в помещение площадью 50 м², регулируемой температуры и влажности.

2. Перед началом эксплуатации внимательно ознакомьтесь с настоящим руководством и следуйте его рекомендациям.

^ 2. Технические данные.


Напряжение питания

В

220±10%

Потребляемая мощность

кВт

не более 3

Диапазон измерения и задания влажности

%

0..99

Дискретность задания влажности

%

5

Точность поддержания влажности

%

±0.2

Диапазон задания температуры

°С

+5..+45

Дискретность задания влажности

°С

5

Диапазон измерения температуры

0

50

Точность поддержания влажности

°С

±1

Габариты

мм

160×160×120


^ 3. Комплект поставки.


Наименование

Размерность

Количество, шт.

Устройство регулирования температуры и влажности

шт.

1

Датчик влажности

шт.

1

Датчик температуры

шт.

1

Обогреватель

шт.

1

Вентилятор

шт.

1

Паспорт прибора

шт.

1

Руководство по эксплуатации

шт.

1

Упаковка

шт.

1


^ 4. Меры безопасности.
1. Не пытайтесь самостоятельно починить неисправный провод питания увлажнителя. Обращайтесь в ближайший сервис-центр к квалифицированным специалистам. Прибор рассчитан на подключение к сети переменного тока 220 В (отклонение до 10%).

2. Эксплуатация прибора должна осуществляться только при условии подключения в соответствии со схемой электрических подключений.

3. При включенной сети снимать крышку регулятора, а также включать регулятор под напряжение со снятой крышкой запрещается.

4. Все работы производится по замене, ремонту, профилактики должны производится только при снятом напряжении и при отключенном питанием в сети.

5. Тщательно закрепите водяной бак и трубку выхода пара перед включением. Если включить регулятор без водяного бака и трубки, он может сломаться.

6. Водяной пар не должен непосредственно попадать на стены, мебель или электроприборы.

7. Не ставьте регулятор на телевизор или другой электроприбор. Это может вызвать коррозию металлических частей, деформацию корпуса приборов и поломку электрических компонентов.

8. Не передвигайте работающий регулятор.

9. Устанавливайте регулятор на ровную устойчивую поверхность в недоступном для детей месте.

11. Не допускайте попадания влаги во внутрь прибора. Это может привести к короткому замыканию и поломке прибора.

13. Если Вы не собираетесь использовать регулятор в ближайшее время, выньте его вилку из розетки. При выключении на несколько дней рекомендуется слить воду из резервуара.
^ 5. Устройство регулятора.

Регулятор температуры и влажности состоит из следующих основных частей: корпуса, вентилятора, обогревателя, датчика влажности, датчика температуры, датчика влажности, 4 табло,4 кнопки регулирования температуры и влажности и кнопки включения и выключения регулятора.



1-кнопки управления температурой, 2- кнопки управления влажностью, 3-табло, показывающие заданную температуру, 4- табло, показывающие заданную влажность, 5- кнопка включения и выключения регулятора.

^ 6. Подготовка к работе.

При вводе источника в эксплуатацию необходимо:

1. Ознакомиться с настоящим паспортом;

2.Осмотреть источник с целью проверки отсутствия механических

повреждений.

3. Выполнить все соединения приборов.

4. Перед включением устройства в электрическую сеть необходимо установить устройство в месте, удобном для пользования.

^ 7. Порядок работы.

1. Перед включением регулятора в сеть проверьте соответствие напряжения сети напряжению, указанному в паспорте прибора.

2. Включите регулятор в сеть.

3. Для включения регулятора нажмите на панели управления кнопку вкл/выкл.

4. С помощью 4 кнопок задается влажность и температуру воздуха:

Кнопка 1- задаёт температуру днём;

кнопка 2- задаётся температура ночью;

Кнопка 3- задаёт влажность днём;

Кнопка 4-. задается влажность ночью;

Одно нажатие на кнопку 3 и 4 приводит к увеличению данных на 5%, при достижении максимального значения (95%) устанавливается минимальное (0%). При нажатие на кнопку 1 и 2 значение данных увеличивается на 5°С. Если влажность воздуха и температуру не нужно отслеживать в какой – либо из периодов, то следует установить минимальное значение, т. е. 0% и 0°С, при этом МК уходит в режим пониженного энергопотребления, пока не наступит следующий период суток. Заданная температура и влажность показывается на табло.

5. Для выключения регулятора нажмите на панели управления кнопку вкл/выкл.
^ 8. Техническое обслуживание.
1. Уход за регулятором заключается в содержании его в чистоте.

2. Срок службы регулятора 5 лет. После его окончания решение о необходимости капитального ремонта и дальнейшей эксплуатации принимают службы производящие ремонт приборов.

^ 9. Правила хранения и транспортировки.

1. Прибор хранить в закрытых отапливаемых помещениях в картонных коробках при следующих условиях:

- Температура окружающего воздуха -10 …+55 °С.

- Относительная влажность воздуха не более 99%при.

Воздух помещения не должен содержать пыли, паров кислот и щелочей, а также

газов, вызывающих коррозию.

2. Прибор в упаковке транспортируется при температуре -20°С до +60°С. Транспортировка допускается всеми видами транспорта. Транспортирование авиатранспортом производится в отапливаемом герметизированном отсеке.

10. Возможные неисправности.

Все неисправности, вызывающие отказы, устраняются только специалистами ремонтных предприятий.


^

5.2. Паспорт прибора.



ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ:


Напряжение питания

В

220±10%

Потребляемая мощность

кВт

не более 3

Диапазон измерения и задания влажности

%

0..99

Дискретность задания влажности

%

5

Точность поддержания влажности

%

±0.2

Диапазон задания температуры

°С

+5..+45

Дискретность задания влажности

°С

5

Диапазон измерения температуры

0

50

Точность поддержания влажности

°С

±1

Габариты

мм

160×160×120



6. Заключение.


В результате проделанной работы был разработан регулятор температуры и влажности. Разработанный прибор позволяет регулировать температуру и влажность воздуха в помещении 50 м2. Измерения параметров температуры производиться в пределах от +5°С до50°С с точностью ±1°С, влажности- в пределах 0…99% с точностью ±0.1%.Также регулятор выдаёт сигнал об ошибке, если не подключены внешние устройства.

Общая стоимость создания регулятора:

  • Стоимость оборудования – 12000 руб.

  • Оплата за проведения работ по созданию регулятора – 7000 руб.

Произведённый подсчёт экономической оценки позволяет использовать этот прибор в зданиях библиотеки и музеях.

В дальнейшем регулятор можно доработать:

1. Добавить внешние приборы;

2. Подключить к компьютеру для удобства управления;

3. Уменьшить дискретность задания влажности и температуры до 1.
^

Список использованных источников


http://electronix.ru

http://www.radio-portal.ru

http://www.pcad.com/




Скачать файл (379.5 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации