Разработка технических средств автоматизированной системы контроля температуры в помещении | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 16 июля, печатный экземпляр отправим 20 июля.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Рубрика: Информационные технологии

Опубликовано в Молодой учёный №52 (342) декабрь 2020 г.

Дата публикации: 23.12.2020

Статья просмотрена: 595 раз

Библиографическое описание:

Евстратов, В. В. Разработка технических средств автоматизированной системы контроля температуры в помещении / В. В. Евстратов. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2020. — № 52 (342). — С. 17-20. — URL: https://moluch.ru/archive/342/76949/ (дата обращения: 02.07.2022).



В данной статье приводится процесс разработки технических средств автоматизации контроля температуры в помещении. Приводятся структурная и принципиальные схемы, процесс выбора компонентов для итогового устройства.

Ключевые слова: автоматизация, автоматизированные системы управления, контроль температуры, устройство управления, микроконтроллер, цифровой датчик температуры.

Структурная схема устройства

Технические средства автоматизированной системы контроля температуры в помещении должны содержать следующие элементы (рис. 1):

 устройство управления (микроконтроллер);

 источник питания;

 пульт управления системой;

 индикатор рабочей температуры;

 элемент управления нагревателем;

 температурный датчик;

Структурная схема средств технической автоматизации контроля температуры в помещении

Рис. 1. Структурная схема средств технической автоматизации контроля температуры в помещении

Выбор компонентов

Датчик температуры.

Температура воздуха в помещении на постоянных и непостоянных рабочих местах в соответствие со СНиП 2.04.05–91 «Отопление, вентиляция и кондиционирование (с Изменениями N 1, 2, 3)» колеблется от +12С до +32С, поэтому необходимо выбрать датчик температуры с соответствующими рабочими температурами [1], [2].

Поскольку управлять нагревателем будет микроконтроллер, то не принципиален выбор типа терморезистора в датчике температуры. В качестве датчика температуры выбран DS18B20.

Устройство управления.

Устройство управления должно регулировать температуру, задаваемую оператором, которую необходимо поддерживать в помещении в соответствующем диапазоне. Сделать это можно при помощи потенциометра или кнопочного пульта. Потенциометр более удобный чем кнопочный пульт, и интуитивно понятнее. В качестве устройства управления был выбран потенциометр 3361-P-1102GLF на 1 кОм.

Индикатор рабочей температуры.

Индикатор рабочей температуры необходим для того, чтобы оператор мог видеть, какая температура поддерживается в помещении. Также, изменение контролируемой температуры с помощью устройства управления должно быть отражено на этом индикаторе.

Для отображения температуры с точностью до десятых долей градуса Цельсия подойдет любой 4-сегментный индикатор. В качестве индикатора был выбран 7SEG-MPX4.

Пульт управления нагревателем.

Поскольку разрабатываемые средства технической автоматизации могут быть внедрены в различных помещениях, то типы нагревателей в них могут быть разные, поэтому целесообразно вместо самого нагревателя использовать устройство управления нагревателем.

Для управления нагрузкой бытовой сети можно применить реле. В качестве устройства управления нагревателем было выбрано реле G5C-14-DC5.

Индикатор работы нагревателя.

Для донесения оператору большей информации о работе устройства целесообразно, чтобы управляющий нагревом сигнал также передавал сигнал на индикатор. Это позволит своевременно выявить неполадки в системе и принять необходимые меры.

В качестве такого индикатора подойдет светодиод на 3В. Индикатором работы нагревателя выбран красный светодиод. Для подключения светодиода напрямую также необходим резистор номиналом от 100 Ом до 200 Ом.

Устройство управления (микроконтроллер).

При выборе микроконтроллера необходимо учитывать следующие параметры: надежность, удобство эксплуатации (как при разработке устройства, так и при ее эксплуатации), достаточность аппаратных средств для управления техническими средствами автоматизации контроля температурой в помещении.

Также целесообразно выбрать микроконтроллер, который подходит для образовательных целей, т. е. простой в программировании и обслуживании [3].

Таким микроконтроллером может быть ATmega168. На этом микроконтроллере работают некоторые платы линейки Arduino, которые отлично подходят для образовательных работ в области схемотехники и электроники.

Принципиальная схема устройства

Моделирование устройства произведено в системе Proteus. На рисунке 2 представленная принципиальная схема всего устройства.

D1 выполняет роль индикатора работы нагревателя, а D2, D3, B1 — предполагаемую нагрузку. В реальной системе на этом месте должен находиться нагреватель. U1 — сдвиговый регистр для параллельного вывода информации на индикатор, U2 — датчик температуры, RV2 — устройство управления.

Принципиальная схема средств технической автоматизации контроля температуры в помещении в среде Proteus

Рис. 2. Принципиальная схема средств технической автоматизации контроля температуры в помещении в среде Proteus

Алгоритм работы

На рисунке 3 представлен алгоритм работы средств технической автоматизации контроля температуры в помещении. В алгоритме применен бесконечный цикл. Это необходимо для непрерывной работы системы. Внезапное выключение устройства (перепады напряжения, или необходимость технического обслуживания) не повлияет на его качество работы в дальнейшем.

Алгоритм работы средств технической автоматизации контроля температуры в помещении

Рис. 3. Алгоритм работы средств технической автоматизации контроля температуры в помещении

Листинг программы микроконтроллера на языке программирования Processing представлен на github репозитории автора [4].

Язык программирования выбран в соответствие со средой разработки Arduino IDE. Данная среда разработки позволяет программировать микроконтроллеры семейства ATmega, в т. ч. и используемую в проекте ATmega168.

Литература:

  1. Датчик DS18B20 [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://arduinomaster.ru/datchiki-arduino/ds18b20 — (время обращения 1.12.2019)
  2. Строительные нормы и правила: СНиП 2.04.05–91. Отопление, вентиляция и кондиционирование [Текст]: Нормативно-технический материал. — М: постановление Гос. комитета СССР по строительству и инвестициям, — 1991. — 25 с.
  3. Справочник электронных компонентов [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://chiplist.ru/ATmega1688 — (время обращения 14.12.2019)
  4. Temperature Regulation, [github репозиторий]. Режим доступа: https://github.com/vesord/Temperature_regulation — (время обращения 21.12.2020)
Основные термины (генерируются автоматически): устройство управления, датчик температуры, помещение, техническая автоматизация контроля температуры, рабочая температура, IDE, алгоритм работы средств, индикатор работы нагревателя, качество устройства управления, кнопочный пульт.


Ключевые слова

контроль температуры, микроконтроллер, автоматизация, автоматизированные системы управления, устройство управления, цифровой датчик температуры

Похожие статьи

Модернизация автоматизированной системы управления...

Данная статья посвящена модернизации автоматизированной системы управления

В работе изложено краткое описание проблем в отрасли, произведен выбор средств автоматики, и

В качестве датчика измерения температуры в печи выбрана термопара ДТП N 135 термопара...

Робот «Газовый анализатор» с нейрофизиологической системой...

Алгоритм работы. Модуль «Газовый анализатор» выполнен на платформе Arduino Uno с использованием плат расширение и специализированных датчиков.

— Цифровой датчик температуры и влажности DHT 11 .

Программирование устройства. в среде Arduino IDE.

Создание и реализация системы «Умный дом» на базе...

Датчиком служащим для измерения температуры и влажности является DHT11. DHT11 — это цифровой датчик влажности и температуры, состоящий из

Микросервопривод FS90 используется для выполнения механической работы –открытие и закрытие жалюзи на макете.

Автоматизация регулирования основных параметров процесса...

Автоматическое регулирование и управление работой аппаратуры осуществляется при помощи технических средств управления и автоматизации. К ним относятся приборы автоматического контроля, управления и регулирования температуры, давления, расходов потоков, уровней...

Обзор устройств современных систем автоматизации...

Автоматизация освобождает человека от необходимости непосредственного управления механизмами. В автоматизированном процессе производства роль человека сводится к наладке, регулировке, обслуживании средств автоматизации и наблюдению за их действием.

Проектирование системы управления термокамерой для...

Спроектирована система управления термокамерой на базе доступных по цене и обладающих достаточным функционалом элементов.

Термокамера — это специальное оборудование для проведения испытаний при пониженных или повышенных температурах.

Микроконтроллерный измеритель высоких температур

 В качестве датчиков температуры удобнее всего использовать наиболее распространенные на сегодняшний день микросхемы разработки компании

В дальнейшем, при построении схемы и алгоритма работы программы для измерения температуры, мы будем исходить из того, что...

Анализ метода измерения температуры электролита...

Для оперативного контроля температуры аккумулятора применяется контроль температуры аккумулятора по величине температуры отрицательной клеммы. Авторы статьи поставили цель проверить правильность применения метода контроля температуры электролита по...

Похожие статьи

Модернизация автоматизированной системы управления...

Данная статья посвящена модернизации автоматизированной системы управления

В работе изложено краткое описание проблем в отрасли, произведен выбор средств автоматики, и

В качестве датчика измерения температуры в печи выбрана термопара ДТП N 135 термопара...

Робот «Газовый анализатор» с нейрофизиологической системой...

Алгоритм работы. Модуль «Газовый анализатор» выполнен на платформе Arduino Uno с использованием плат расширение и специализированных датчиков.

— Цифровой датчик температуры и влажности DHT 11 .

Программирование устройства. в среде Arduino IDE.

Создание и реализация системы «Умный дом» на базе...

Датчиком служащим для измерения температуры и влажности является DHT11. DHT11 — это цифровой датчик влажности и температуры, состоящий из

Микросервопривод FS90 используется для выполнения механической работы –открытие и закрытие жалюзи на макете.

Автоматизация регулирования основных параметров процесса...

Автоматическое регулирование и управление работой аппаратуры осуществляется при помощи технических средств управления и автоматизации. К ним относятся приборы автоматического контроля, управления и регулирования температуры, давления, расходов потоков, уровней...

Обзор устройств современных систем автоматизации...

Автоматизация освобождает человека от необходимости непосредственного управления механизмами. В автоматизированном процессе производства роль человека сводится к наладке, регулировке, обслуживании средств автоматизации и наблюдению за их действием.

Проектирование системы управления термокамерой для...

Спроектирована система управления термокамерой на базе доступных по цене и обладающих достаточным функционалом элементов.

Термокамера — это специальное оборудование для проведения испытаний при пониженных или повышенных температурах.

Микроконтроллерный измеритель высоких температур

 В качестве датчиков температуры удобнее всего использовать наиболее распространенные на сегодняшний день микросхемы разработки компании

В дальнейшем, при построении схемы и алгоритма работы программы для измерения температуры, мы будем исходить из того, что...

Анализ метода измерения температуры электролита...

Для оперативного контроля температуры аккумулятора применяется контроль температуры аккумулятора по величине температуры отрицательной клеммы. Авторы статьи поставили цель проверить правильность применения метода контроля температуры электролита по...

Задать вопрос