Дипломная (вкр): Проектирование подсистемы контроля влажности
Принцип действия датчика заключается в определении показаний относительной влажности посредством емкостного чувствительного элемента, емкость которого изменяется как функция относительной влажности окружающего воздуха. Электронная схема преобразует сигнал датчика в непрерывный сигнал постоянного напряжения 0...10 В или 4…20 мА в соответствии с относительной влажностью 0...100 %.
Датчик считывает показания температуры посредством чувствительного
элемента, электрическое сопротивление которого изменяется в зависимости от
температуры окружающего воздуха. Данное изменение преобразуется в активный
выходной сигнал постоянного напряжения 0...10 В ил и 4…20 мА в соответствии с
температурным диапазоном от 0 до 50 °C, от -35 до +35 °C, или от -40 до +70 °C.
4.2 Описание контроллера SYNCO 700
Контроллер SYNCO 700 компании Siemens используется в установках вентиляции, кондиционирования и охлаждения.
Допускается использование до 4-х модулей расширения для увеличения функциональности. Управление при помощи меню через пульт оператора (накладной или отдельный). Коммуникация осуществляется через шину Konnex (KNX) для управления и обработки информации.
Позволяет управлять следующими переменными: температура, относительная/абсолютная влажность, давление/перепад давления, воздушный поток, энтальпия и качество воздуха в помещении. Для обработки данных доступны два счётчика.
Контроллер имеет 8 универсальных входов для пассивных или активных аналоговых входных сигналов величин влажности, температуры, давления и т.д., а также цифровых входных сигналов (потенциально независимые контакты). Схематическое представление контроллера приведено на рисунке 5.
Рисунок 5 - Контроллер SYNCO 700
- разъём для подключения к компьютеру (коннектор RJ45)
- заглушка разъёма пульта оператора
- диод «RUN», показывающий работу устройства:
диод горит - питание в порядке, ошибок нет;
диод не горит - нет питания или ошибка устройства/периферии
- кнопка «» с красным диодом показывает аварийное состояние:
диод мигает - авария не подтверждена;
диод горит - авария подтверждена;
диод не горит - аварий нет нажатие кнопки: подтверждение или сброс аварии
- отверстия для накладного пульта оператора RMZ790
- кнопка «Prog»: переключение между нормальным режимом и режимом адресации
- диод «Prog» отображает нормальный режим (диод не горит) или режим адресации (диод горит)
- зажим для монтажа на рейку
- отверстие для кабеля
- элементы для подключения модулей расширения
- выступы блока с микросхемами
5. Конструкторская часть
Конструкторский раздел является практической частью разработки подсистемы контроля влажности. Конструкторский раздел настоящей выпускной работы содержит обоснование и разработку структурной, функциональной и электрической схем подсистемы. В данном разделе по порядку определены все электрические связи элементов и блоков, начиная от базовых - приведены в схеме структурной, заканчивая сложными функциональными зависимостями - схема электрическая принципиальная.
В результате выполнения данного раздела были получены следующие документы пояснительной записки:
- схема структурная;
- схема электрическая функциональная;
- схема электрическая принципиальная;
- перечень элементов схемы электрической.
Также при учете предполагаемых условий эксплуатации был осуществлен
анализ доступной элементной базы, выбраны микросхемы, подходящие под требования
к реализации разработанных схем и разработана конструкция подсистемы контроля
влажности.
5.1 Разработка структурной схемы
Обоснованием разработки структурной схемы является необходимость определения основных функциональных элементов и блоков разрабатываемой подсистемы, что позволяет определить также основную взаимосвязь между ними. Элементы структурной схемы графически отображают разные по сложности функциональные узлы и блоки подсистемы.
Структурная схема подсистемы приведена на рисунке 6.
Рисунок 6 - Структурная схема подсистемы контроля влажности
5.2 Разработка функциональной схемы
Рисунок 7 - Функциональная схема подсистемы контроля влажности
Разработка схемы производилась с целью определения состава элементов разрабатываемой подсистемы и связей между ними. Разработка данной схемы дает более глубокое представление о подсистеме контроля влажности и о принципах ее работы. Функциональная схема является промежутком между структурной и принципиальной схемами.
Функциональная схема разрабатываемой подсистемы приведена на рисунке 7.
5.3 Разработка принципиальной схемы
Результатом выполнения данного пункта выпускной работы стало получение
электрической принципиальной схемы отдельного блока разрабатываемого.
Разработка принципиальной схемы проведена с целью определения полного
элементного состава блока проектируемой системы и связей между элементами
блока. Электрическая принципиальная схема манометра приведена на рисунке 8.
Рисунок 8 - Принципиальная схема подсистемы контроля влажности
5.4 Анализ и выбор элементной базы
Эксплуатационные требования подсистемы, предназначенной для
функционирования в отапливаемых наземных и подземных сооружениях (согласно
ГОСТ16019-2001) определили подбор элементной базы для реализации заданной
подсистемы контроля влажности. Основные характеристики выбранной элементной
базы приведены в таблице 4.
Таблица 4 - Основные характеристики элементной базы
|
Наименование элемента |
Кол.,шт. |
Конструктивные параметры |
Допустимые условия эксплуатации |
||||||
|
|
|
|
Диапазон температур, оС |
Вибрации |
Ударные перегрузки, g |
Линейные ускорения, g |
|||
|
|
|
Масса, г |
Установочная площадь, ´10-2 см2 |
λ, ´106 1/ч |
|
Частота, Гц |
Перегрузки, g |
|
|
|
Транзисторы |
|||||||||
|
КТ817Г |
4 |
0,3 |
21,8 |
0,5 |
-45…+100 |
10…6000 |
10 |
2,5 |
7,5 |
|
Диоды |
|||||||||
|
КД522Б |
1 |
0,3 |
40 |
2,4 |
-60…80 |
2…2500 |
15 |
150 |
150 |
|
Конденсаторы |
|||||||||
|
К10-17 |
3 |
2 |
80 |
2,4 |
-10…70 |
5…80 |
2,5 |
5 |
10 |
|
К50-35 |
3 |
3,4 |
169 |
2,4 |
-10…70 |
5…80 |
2,5 |
5 |
10 |
|
Резисторы |
|||||||||
|
С2-33Н |
12 |
0,25 |
40 |
0,4 |
-60…125 |
10…2000 |
15 |
20 |
25 |
|
С1-4 |
2 |
7,2 |
43,5 |
1,2 |
-30…90 |
10…600 |
15 |
20 |
25 |
|
Микросхемы |
|||||||||
|
PIC16F84 |
1 |
2,83 |
270 |
2 |
-40…85 |
0…24000 |
10 |
20 |
25 |
|
КР142ЕН5А |
1 |
8 |
270 |
2 |
-80…85 |
10…800 |
10 |
20 |
25 |
|
Кварцевый резонатор |
|||||||||
|
HC - 49 |
1 |
3,4 |
61 |
2,4 |
-10…70 |
5…80 |
2,5 |
5 |
10 |
|
Звуковой излучатель |
|||||||||
|
HРМ14АХ |
1 |
2,4 |
76 |
2,4 |
-10…70 |
5…80 |
2,5 |
5 |
16 |
1.1 5.5 Разработка конструкции системы
Несущей конструкцией называют комплекс взаимосвязанных механических деталей и узлов, несущих на себе все схемные элементы, установочные детали и электрический монтаж. Основными узлами несущей конструкции в РЭА являются приборные корпуса - стойки, каркасы, панели блоков и узлов. К несущей конструкции также относятся подложки, платы, основания, кронштейны, рамы и т.д.
При разработке несущей конструкции основными исходными параметрами являются:
- механическая прочность:
- жесткость и долговечность;
- надежность механических соединений;
- многофункциональность деталей и узлов;
- эффективность использования конструкционных материалов.
Удельный вес каждого из этих требований зависит от назначения узла или детали, области использования и условий эксплуатации.
Корпус электронной системы является последним конструктивным уровнем и одновременно служит оболочкой, обеспечивающей безопасность обслуживания, защиту от механических повреждений и воздействий внешней среды.
Корпуса делятся между собой:
) по конструктивным признакам - каркасы, кожухи, стойки, шкафы и контейнеры;
) по характеру использования - навесные (навешиваемые на стену), стационарные (устанавливаемые на пол), настольные (устанавливаемые на стол) и носимые;
) по технологическому признаку - литые, каркасные и бескаркасные, изготавливаемые из тонколистного проката.
При конструировании деталей несущей конструкции основные особенности заключаются в наличии значительного числа деталей, разнообразных по функциональному назначению, массе, размерам и материалам.
Силовой расчет данных деталей становится довольно трудоемким и малоэффективным. Поэтому механические характеристики большей части деталей не рассчитываются заново, а заменяются аналогами или опытными характеристиками деталей предыдущих разработок.
Особое внимание требуется уделить технологии изготовления деталей несущих конструкций - среди них выделяются следующие технологии:
) литье;
) прессование;
) штамповка;
) выдавливание;
) гибка;
) сварка;
) экструзия.
Чаще всего детали несущей конструкции представляют собой оболочковые формы - кожухи, пластины, экраны и корпуса.
Заключение
В данной выпускной работе производилась разработка подсистемы контроля влажности автономного помещения. В результате разработки были получены следующие документы:
- схема электрическая структурная;
- схема электрическая функциональная;
- схема электрическая принципиальная;
- перечень элементов принципиальной схемы.
Список использованных источников
) http://mydocx.ru/3-43895.html
) http://msd.com.ua/izmereniya-vlazhnosti/obzor-i-klassifikaciya-metodov-izmereniya-vlazhnosti-gazov/
) http://holod-proekt.com/2011/10/osnovnye-metody-opredeleniya-vlazhnosti-vozduha/comment-page-2/#comments
) Аверьянова О.В. Климатические системы с тепловыми насосами и водяным контуром // Инженерно-строительный журнал. - СПб. - 2009. - № 2. - С. 19-22;
) С.В. Ершов Т.Е. Сергеева. Исследование интеллектуально - адаптивной системы автоматического контроля микроклимата / Известия ТулГУ. Технические науки. 2013. Вып. 12. Ч. 2 c.82-89;
) Е.С. Бондарь, А.С. Гордиенко, В.А. Михайлов, Г.В. Нимич. Автоматизация систем вентиляции и кондиционирования воздуха/ Под общей редакцией Е.С. Бондаря. К.: ТОВ «Видавничий будинок Авантпост-Прим» -2005. 560 с.;
) Фрайден Дж..Современные датчики. Справочник. Москва: Техносфера, 2005. - 592с.;
) Иванченко,
О. И. Установка для поверки и аттестации гигрометров/ О.И.Иванченко, В. П.
Катушкин //Вестник Метрологической Академии.
-2005. -выпуск 15. -с.42-47.;
) Иванченко,
О.И. Сорбционно-резистивный термогигрометр / О.И. Иванченко, В.П. Катушкин
//Научное приборостроение.-2007.- Т. 17,
№2- с.94-95.