Система представляет собой электронную часть для поддержания микроклимата в товарном хранилище. В качестве объекта регулирования может выступать микроклимат в овощехранилище, в складе медицинских препаратов и т. д. Система позволяет контролировать температуру и влажность в четырёх секциях хранилища, причем настройка системы происходит с учетом параметров внешней среды. Параметры для каждой секции загружаются с ноутбука через USB интерфейс.
Ключевые слова: склад, микроклимат, микроконтроллер, датчик, температура, влажность, ультразвук.
В современных условиях достаточно актуально понятие «продовольственной и товарной безопасности». Данное понятие включает в себя увеличение количества производимых продуктов и уменьшение их потери на следующих этапах хранения и продажи. Если речь идет о непродовольственном секторе то качество хранение напрямую влияет на качество самого товара (например, медикаментов).
Микроконтроллерная техника все глубже проникает во все области деятельности человека. Не обошел этот процесс и технологии хранения продуктов, медикаментов и т. п. Автоматизированные системы поддержания микроклимата становятся все более «интеллектуальны», их функции расширяются. Таким образом, системы поддержания микроклимата достаточно актуальна.
Ниже описывается система подержания параметров микроклимата товарного склада. Товарный склад представляет собой здание, разделенное на четыре секции. Каждая секция имеет объем 10х10х4 м. Также в каждой секции имеются стеллажи для ящиков с продукцией. Основная функция системы поддерживать микроклимат по заданным параметрам. Параметры по каждой секции могут индивидуальны. В качестве параметров принимаются температура и влажность. Соответственно в каждой секции имеется: четыре вентилятора, вентиляционные люки, оснащенные электроприводами, холодильная установка, увлажнитель, калориферная установка.
Для контроля параметров в каждой секции имеется четыре датчика температуры и один датчик влажности, кроме того, для всего хранилища имеется один датчик температуры внешней среды. На каждом увлажнителе в каждой секции имеется датчик наличия воды. Параметры среды в каждой секции загружаются с ноутбука через USB-порт. Вентиляторы включаются в случае если разница между показаниями каких-либо датчиков температуры больше чем один градус.
При необходимости охлаждения воздуха и низкой внешней температуры, открываются вентиляционные люки. Естественно, что если надо повысить температуру, тоже открываются люки. На вентиляционных люках имеются датчики конечных положений, имеется возможность настроить режим интенсивной вентиляции, которая применяется при сушке овощей сразу после сбора (если товарный склад представляет собой овощехранилище).
В качестве дополнительной функции можно указать функцию борьбы с грызунами. Для этого в каждой секции имеется оптический датчик наличия грызунов (лазерный инфракрасный луч, проходящий в пяти сантиметрах от пола) и ультразвуковой генератор.
Таким образом, микроконтроллер должен управлять следующими объектами:
- вентиляторы (16 шт.);
- датчики температуры в секциях (16 шт.);
- датчик температуры окружающей среды (1 шт.);
- датчики влажности (4 шт.);
- ультразвуковой генератор (4 шт.);
- двигатели вентиляционных люков (4 шт.);
- контактные датчики положения вентиляционных люков (8 шт.);
- воздухоохладители (4 шт.);
- увлажнитель (4 шт.);
- датчики уровня воды в увлажнителе (4 шт.);
- калориферная установка (4 шт.).
Расположение элементов системы в секции показано на рис. 1 и имеет следующие обозначения:
- ДТ — датчик температуры;
- В — вентилятор;
- УВЛ — увлажнитель;
- ДВл — датчик влажности;
- Ду — датчик уровня воды в увлажнителе;
- К — калорифер;
- ДД — датчик движения;
- УГ — ультразвуковой генератор;
- ВОхл — воздухоохладитель;
- ДВЛ — двигатель вентиляционного люка;
- КД — контактные датчики.
Рис. 1. Расположение элементов системы в помещении
Система анализирует нештатные ситуации:
- отсутствие воды в увлажнителе;
- отсутствие перемешивания воздуха (уменьшение разницы температуры после 15 минут работы вентилятора);
- не срабатывают контактные датчики вентиляционного люка после минуты включения соответствующего двигателя.
В случае аварийной ситуации информация высвечивается на ЖКИ дисплее и формируется в звуковой сигнал.
Структурная схема представлена на рис. 2.
Рис. 2. Структурная схема
Структурная схема состоит из следующих блоков:
- БЛДч — блок частотных датчиков;
- СС — схема сопряжения;
- КД — контактные датчики;
- СЗВ — схема звукового генератора;
- МК — блок микроконтроллера;
- СУВен — схема управления генератором;
- СУУГ — схема управления ультразвуковым генератором;
- СУХ — схема управления воздухоохладителями;
- СУУВ — схема управления увлажнителями;
- БОИ — блок отображения информации;
- ИП — источник питания.
Рассмотрим далее функциональную схему, которая представлена на рис. 3 и состоит из блоков:
- ДТ — датчик температуры;
- ДТО — датчик температуры окружающей среды;
- ДТвл — датчик влажности;
- ДД — детектор движения;
- ДУВ — датчик уровня воды;
- К — компаратор;
- ЭК — электронный коммутатор;
- ГВВ — генератор временных ворот;
- СП — супервизор питания;
- ДРЗв — драйвер звукового сопровождения;
- У — усилители;
- КД — контактные датчики;
- AVR — микроконтроллер;
- РГвен1, РГвен2 — регистры вентиляторов;
- РГуг, РГвл — регистр ультразвуковых генераторов и вентиляционных люков;
- РГво, РГув — регистр воздухоохладителей и увлажнителя;
- РГк — Регистр калориферов;
- ДРСК — драйвер силового ключа;
- ТК — транзисторный ключ переменного тока;
- LCD — ЖК- дисплей;
Рис. 3. Функциональная схема системы
На рис.3 также обозначено:
- Uуст — напряжение уставки;
- ЗП — сигнал записи в регистры;
- FL — сигнал ошибки драйверов.
Схема работает следующим образом: измерение частотных сигналов происходит по методу временных ворот, то есть подсчитывается количество измеренных импульсов за строго определенное время. Это время задается генератором времени ворот, который запускается контроллером. Датчик подключается к измерительному тракту при помощи электронного коммутатора. Ноль орган преобразует пришедшие синусоидальные сигналы в четкие цифровые уровни. Для удаления помех, на второй вход компаратора поддается напряжение установки. Контактные датчики подключены напрямую к контроллеру. Системы, которыми управляет контроллер, подключаются к сети контакторами переменного тока. Управление контакторами осуществляется через соответствующий драйвер. Контроллер загружают в регистр управления, слова управления, которые указывают какое устройство сейчас включено.
Литература:
1. Платонов, А. П. Системы обогрева и вентиляции промышленных помещении / А. П. Платонов — М.: Высшая школа, 2003. — 342 с.
2. Кузнецов, Р. И.Вентиляция в быту и на производстве / Р. И. Кузнецов — М.: Высшая школа, 2006. — 242 с.
