Разработка системы управления кондиционером

РЕФЕРАТ

Пояснительная записка состоит из 63 страниц, включает в себя 29 рисунков и 5 таблиц. При работе были использованы 5 источников, из которых 2 ссылок на Web-страницы Internet.

Ключевые слова: Микроконтроллер, Индикатор, Клавиатура, Регистр, Алгоритмизация, Кондиционер, Датчик, Программирование.

Цель работы: разработка системы управления кондиционером, осуществляющим ввод желаемой температуры в помещении, вывод текущей температуры помещения, сравнение этих двух температур и выбор режима работы на обогрев или на охлаждение соответственно.

Содержание работы: в работе выполнено построение структурной схемы, выбор элементной базы, оптимальной для реализации поставленных задач по дешевизне и диапазону характеристик, сформирована функциональная схема, которая в полной мере показывает работу системы.

СОДЕРЖАНИЕ РЕФЕРАТ СОДЕРЖАНИЕ СОКРАЩЕНИЯ ВВЕДЕНИЕ ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ 1 Структурная схема 2 Выбор элементной базы 2.1 Пульт управления 2.2 Работа с шиной 1-Wire 2.3 Выбор датчика температуры 2.4 Внутренняя архитектура микросхемы DS18B20 2.5 Система команд транспортного уровня микросхемы DSI8B20 2.6 Выбор вентилятора 2.7 Выбор компрессора 2.8 Выбор микроконтроллера 3 Функциональная схема 4 Алгоритм работы кондиционера 5 Разработка программы ЗАКЛЮЧЕНИЕ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ПРИЛОЖЕНИЕ Приложение 1
СОКРАЩЕНИЯ

СКВ – система кондиционирования воздуха

МК – микроконтроллер

ЖКИ – жидкокристаллический индикатор

ПЗУ – постоянное запоминающее устройство

ОЗУ – оперативное запоминающее устройство

ВВЕДЕНИЕ

Кондиционирование воздуха (лат. condicio условие, требование) - это создание и автоматическое поддержание (регулирование) в закрытых помещениях всех или отдельных параметров (температуры, влажности, чистоты, скорости движения) воздуха на определенном уровне с целью обеспечения оптимальных метеорологических условий, наиболее благоприятных для самочувствия людей или ведения технологического процесса.

Основные функции кондиционера - это охлаждение и обогрев воздуха, уже находящегося внутри помещения. Это означает, что кондиционер в общем случае не производит притока свежего воздуха с улицы или вытяжки воздуха из помещения. Для задач вытяжки и притока служит вентиляционное оборудование.

Нагрев - осуществляется электрическим калорифером. Поддержание температуры осуществляется ступенчатым регулированием мощности электрического нагрева.

Охлаждение - процесс охлаждения воздуха происходит в секции охлаждения, которая представляет собой радиатор, в котором происходит кипение фреона, т.е. по сути это испаритель кондиционера поступающего из компрессорно-конденсаторного блока. Степень охлаждения воздуха регулируется дискретным включением компрессора воздушно-конденсаторного блока, таким образом точно поддерживать температуру приточного воздуха невозможно.

1 Признаки классификации систем кондиционирования

Прежде чем перейти к классификации систем кондиционирования, следует отметить, что общепринятой классификации СКВ до сих пор не существует, и связано это с многовариантностью принципиальных схем, технических и функциональных характеристик, зависящих не только от технических возможностей самих систем, но и от объекта применения (кондиционируемых помещений). Современные системы кондиционирования могут быть классифицированы по следующим признакам [1]:

а) по основному назначению (объекту применения):

- комфортные

- технологические

б) по принципу расположения кондиционера по отношению к обслуживаемому помещению:

- центральные

- местные

в) по наличию собственного (входящего в состав кондиционера) источника тепла и холода:

- автономные

- неавтономные

г) по количеству обслуживаемых помещений (локальных зон):

- однозональные

- многозональные

д) по принципу действия:

- приточные

- рециркуляционные

- комбинированные

е) по способу регулирования выходных параметров кондиционированного воздуха:

- с качественным (однотрубным )

- с количественным (двухтрубным ) регулированием

ж) по степени обеспечения метеорологических условий в обслуживаемом помещении - первого, второго и третьего классов

з) по давлению, развиваемому вентиляторами кондиционеров - низкого, среднего и высокого давления.

и) Кроме приведенных выше классификаций существуют разнообразные системы кондиционирования, обслуживающие специальные технологические процессы, включая системы с изменяющимися по времени (по определенной программе) метеорологическими параметрами.

Комфортные СКВ

Комфортные системы кондиционирования воздуха предназначены для создания и автоматического поддержания температуры, относительной влажности, чистоты и скорости движения воздуха, отвечающих оптимальным санитарно-гигиеническим требованиям для жилых, общественных и административно-бытовых зданий или помещений.

Технологические СКВ

Технологические системы кондиционирования воздуха предназначены для обеспечения параметров воздуха, в максимальной степени отвечающих требованиям производства. Технологическое кондиционирование в помещениях, где находятся люди, осуществляется с учетом санитарно-гигиенических требований к состоянию воздушной среды

Центральные СКВ

Снабжаются извне холодом (доставляемым холодной водой или хладагентом), теплом (доставляемым горячей водой, паром или электричеством) и электрической энергией для привода электродвигателей вентиляторов, насосов и пр.

Центральные системы кондиционирования воздуха расположены вне обслуживаемых помещений и кондиционируют одно большое помещение, несколько зон такого помещения или много отдельных помещений. Иногда несколько центральных кондиционеров обслуживают одно помещение больших размеров (производственный цех, театральный зал, закрытый стадион или каток).

Центральные СКВ оборудуются центральными неавтономными кондиционерами, которые изготавливаются по базовым (типовым) схемам компоновки оборудования и их модификациям.

Центральные системы кондиционирования воздуха обладают следующими преимуществами:

- Возможностью эффективного поддержания заданной температуры и относительной влажности воздуха в помещениях.

- Сосредоточением оборудования, требующего систематического обслуживания и ремонта, как правило, в одном месте (подсобном помещении, техническом этаже и т.п.)

- Возможностями обеспечения эффективного шумо- и виброгашения. С помощью центральных СКВ при надлежащей акустической обработке воздуховодов, устройстве глушителей шума и гасителей вибрации можно достичь наиболее низких уровней шума в помещениях и обслуживать такие помещения, как радио- и телестудии и т.п.

Несмотря на ряд достоинств центральных СКВ, надо отметить, что крупные габариты и проведение сложных монтажно-строительных работ по установке кондиционеров, прокладке воздуховодов и трубопроводов часто приводят к невозможности применения этих систем в существующих реконструируемых зданиях

Местные СКВ

Местные системы кондиционирования воздуха разрабатывают на базе автономных и неавтономных кондиционеров, которые устанавливают непосредственно в обслуживаемых помещениях. Достоинством местных СКВ является простота установки и монтажа. Такая система может применяться в большом ряде случаев:

- В существующих жилых и административных зданиях для поддержания теплового микроклимата в отдельных офисных помещениях или в жилых комнатах

- Во вновь строящихся зданиях для отдельных комнат, режим потребления холода в которых резко отличается от такого режима в большинстве других помещений, например, в серверных и других насыщенных тепловыделяющей техникой комнатах административных зданий. Подача свежего воздуха и удаление вытяжного воздуха при этом выполняется, как правило, центральными системами приточно-вытяжной вентиляции

- Во вновь строящихся зданиях, если поддержание оптимальных тепловых условий требуется в небольшом числе помещений, например, в ограниченном числе номеров люкс небольшой гостиницы

- В больших помещениях как существующих, так и вновь строящихся зданий: кафе и ресторанах, магазинах, проектных залах, аудиториях и т.д.

Автономные СКВ

Автономные системы кондиционирования воздуха снабжаются извне только электрической энергией, например, кондиционеры сплит-систем, шкафные кондиционеры и т.п. Такие кондиционеры имеют встроенные компрессионные холодильные машины, работающие, как правило, на фреоне-22. Автономные системы охлаждают и осушают воздух, для чего вентилятор продувает рециркуляционный воздух через поверхностные воздухоохладители, которыми являются испарители холодильных машин, а в переходное или зимнее время они могут производить подогрев воздуха с помощью электрических подогревателей или путем реверсирования работы холодильной машины по циклу так называемого "теплового насоса".

Наиболее простым вариантом, представляющим децентрализованное обеспечение в помещениях температурных условий, можно считать применение кондиционеров сплит-систем.

Неавтономные СКВ

Неавтономные системы кондиционирования воздуха подразделяются на:

- Воздушные, при использовании которых в обслуживаемое помещение подается только воздух. (мини-центральные кондиционеры, центральные кондиционеры)

- Водовоздушные, при использовании которых в обслуживаемые помещения подводятся воздух и вода, несущие тепло или холод, либо и то и другое вместе (системы чиллеров-фанкойлов, центральные кондиционеры с местными доводчиками и т.п.)

Однозональные центральные СКВ

Однозональные центральные системы кондиционирования воздуха применяются для обслуживания больших помещений с относительно равномерным распределением тепла и влаговыделений, например, больших залов кинотеатров, аудиторий и т.п. Такие СКВ, как правило, комплектуются устройствами для утилизации тепла (теплоутилизаторами) или смесительными камерами для использования в обслуживаемых помещениях рециркуляции воздуха.

Многозональные центральные СКВ

Многозональные центральные системы кондиционирования воздуха применяют для обслуживания больших помещений, в которых оборудование размещено неравномерно, а также для обслуживания ряда сравнительно небольших помещений. Такие системы более экономичны, чем отдельные системы для каждой зоны или каждого помещения. Однако с их помощью не может быть достигнута такая же степень точности поддержания одного или двух заданных параметров (влажности и температуры), как автономными СКВ (кондиционерами сплит-систем и т.п.)

Прямоточные СКВ

Прямоточные системы кондиционирования воздуха полностью работают на наружном воздухе, который обрабатывается в кондиционере, а затем подается в помещение.

Рециркуляционные СКВ

Рециркуляционные системы кондиционирования воздуха, работают без притока или с частичной подачей (до 40%) свежего наружного воздуха или на рециркуляционном воздухе (от 60 до 100%), который забирается из помещения и после его обработки в кондиционере вновь подается в это же помещение. Классификация кондиционирования воздуха по принципу действия на прямоточные и рециркуляционные обуславливается, главным образом, требованиями к комфортности, условиями технологического процесса производства либо технико-экономическими соображениями.

СКВ с качественным регулированием

Центральные системы кондиционирования воздуха с качественным регулированием метеорологических параметров представляют собой широкий ряд наиболее распространенных, так называемых одноканальных систем, в которых весь обработанный воздух при заданных кондициях выходит из кондиционера по одному каналу и поступает далее в одно или несколько помещений. При этом регулирующий сигнал от терморегулятора, установленного в обслуживаемом помещении, поступает непосредственно на центральный кондиционер.

СКВ с количественным регулированием

Системы кондиционирования воздуха с количественным регулированием подают в одно или несколько помещений холодный или подогретый воздух по двум параллельным каналам. Температура в каждом помещении регулируется комнатным терморегулятором, воздействующим на местные смесители (воздушные клапаны), которые изменяют соотношение расходов холодного и подогретого воздуха в подаваемой смеси.

Двухканальные системы используются очень редко из-за сложности регулирования, хотя и обладают некоторыми преимуществами, в частности, отсутствием в обслуживаемых помещениях теплообменников, трубопроводов тепло-холодоносителя, возможностью совместной работы с системой отопления, что особенно важно для существующих зданий, системы отопления которых при устройстве двухканальных систем могут быть сохранены. Недостатком таких систем являются повышенные затраты на тепловую изоляцию параллельных воздуховодов, подводимых к каждому обслуживаемому помещению.

Двухканальные системы так же, как и одноканальные, могут быть прямоточными и рециркуляционными.

Степень обеспечения метеорологических условий

Кондиционирование воздуха, согласно СниП 2.04.05-91, по степени обеспечения метеорологических условий, подразделяется на три класса:

- Первый класс - обеспечивает требуемые для технологического процесса параметры в соответствии с нормативными документами.

- Второй класс - обеспечивает оптимальные санитарно-гигиенические нормы или требуемые технологические нормы.

- Третий класс - обеспечивает допустимые нормы, если они не могут быть обеспечены вентиляцией в теплый период года без применения искусственного охлаждения воздуха.

Создаваемое вентиляторами давление

По давлению, создаваемому вентиляторами центральных кондиционеров, системы кондиционирования воздуха подразделяются на системы

- Низкого давления (до 100 кг/кв.м.),

- Среднего давления (от 100 до 300 кг/кв.м.)

- Высокого давления (выше 300 кг/кв.м.).