Система контроля и управления микроклиматом в жилом помещении

Введение…………………………………………………………….. 8
Анализ известных технологических решений……………………. 10
Регулируемые микроклиматические параметры…………………. 10
1.1.1 Измерение температуры……………………………………… 10
1.1.1.1 Биметаллический термометр………………………………. 10
1.1.1.2 Термоэлектрический термометр…………………………… 11
1.1.1.3 Оптический термометр……………………………………... 13
1.1.1.4 Терморезисторный метод………………………………….. 14
1.1.1 Устройства по регулированию температуры……………….. 14
1.1.2 Измерение влажности………………………………………. 15
1.1.2.1 Резистивный метод…………………………………………. 15
1.1.2.2 Емкостной датчик…………………………………………. 16
1.1.2.3 Термисторный датчик……………………………………… 16
1.1.2.4 Оптический датчик…………………………………………. 17
1.1.2 Устройства по регулированию влажности………………….. 18
1.1.3 Измерение содержания CO2………………………………… 20
1.1.3 Устройства по регулированию уровня CO2……………….. 20
Нерегулируемые микроклиматические параметры………………. 21
1.2.1 Измерение атмосферного давления………………………….. 21
1.2.1.1 Волоконно-оптический датчик…………………………….. 21
1.2.1.2 Ёмкостной датчик…………………………………………. 22
1.2.1.3 Магнитный датчик…………………………………………. 23
1.2.1.4 Пьезорезонансный датчик…………………………………. 23
2. Расчет и проектирование структурной схемы………………….. 25
2.1 Методы положенные в основу разработки…………………… 25
2.2 Предварительный алгоритм работы устройства……………… 26
3. Проектирование функциональной схемы………………………. 27
4.1 Выбор датчиков………………………………………………… 30
4.1.1 Выбор микроконтроллера……………………………………. 31
4.1.2 Выбор датчика температуры…………………………………. 34
4.1.3 Выбора датчика уровня СО2…………………………………. 36
4.1.4 Выбор датчика влажности……………………………………. 38
4.1.5 Выбор датчика давления…………………………………….. 40
4.2 Расчет приборов для управления микроклиматом……………. 42
4.2.1 Расчет обогревателей…………………………………………. 42
4.2.2 Выбор осушителей воздуха…………………………………. 43
4.2.3 Выбор вентиляции……………………………………………. 44
4.2.4 Схема по управлению устройствами………………………… 46
4.3 Расчет приборов для управления микроклиматом…………… 50
4.3.1 Преобразователь USB-UART……………………………… 50
4.3.2 Память…………………………………………………………. 51
4.3.3 Рассмотрим устройства для ввода и вывода данных………. 52
4.3.4 Модуль расширения………………………………………… 54
5 Разработка печатной платы………………………………………. 56
6 Расчет погрешности………………………………………………. 59
7. Разработка корпуса………………………………………………. 60
Заключение………………………………………………………….. 61
Список используемых источников………………………………… 62
Список используемых стандартов………………………………… 63
Приложения ………………………………………………………. 64

Весь текст будет доступен после покупки

Микроклимат в помещении, влияющий на живые организмы, технику и проведение измерений, формируется различными факторами. Некоторые из них нерегулируемы и зависят от климата местности, в то время как другие можно контролировать через строительство зданий, использование отопительных устройств, вентиляции, количество людей в помещении и другие. Нормальные условия определяются стандартным давлением и температурой, при которых проводятся все измерения.

Микроклимат в помещении оказывает существенное влияние на здоровье и работоспособность человека. Несмотря на то, что люди не могут контролировать климат внешней среды, они могут использовать системы управления воздушной средой внутри помещений для улучшения условий пребывания.

Весь текст будет доступен после покупки

Регулируемые микроклиматические параметры
1.1.1 Измерение температуры
1.1.1.1 Биметаллический термометр
Биметаллический термометр (Рисунок 1.1) – это устройство, которое используется для измерения температуры на основе принципа расширения и сжатия твердых материалов. Он состоит из стрелки 3 и шкалы 4 для отображения результатов. Трубка 5 выполняет функцию контейнера.
Кроме того, биметаллический стержень 2, сделанный из двух различных металлов, соединенных вместе, и биметаллический элемент 1 изготовлены из материалов, которые реагируют на изменения температуры путем сжатия или расширения в разной степени.
В работе биметаллического термометра металл в верхней части расширяется больше при нагревании, что приводит к изгибу стержня в определенном направлении. Также этот металл сжимается сильнее при охлаждении, заставляя стержень изгибаться в противоположном направлении.
Биметаллический элемент может иметь форму спирали, геликоида или многоступенчатой спирали.
Рабочий диапазон температур составляет -40°C до 50°C, погрешность составляет 0,5 градуса.

1.1.1.2 Термоэлектрический термометр
Термоэлектрический термометр (Рисунок 1.2) основан на свойстве металлов, сплавов и некоторых неметаллических материалов создавать термо-эДС при нагревании места соединения (спая) двух разнородных проводников или полупроводников. Простейшая термоэлектрическая цепь состоит из двух разнородных термоэлектродов, концы которых электрически соединены, и называется термопарой.
Для изготовления термоэлектрического термометра термопара помещается в защитный чехол. Термопара представляет собой спай двух разнородных металлических проводников, предназначенных для измерения температуры тел.
Возникновение термо-эДС объясняется тем, что при нагревании электроны на "горячем" спае приобретают более высокие скорости, чем на "холодном", что приводит к потоку электронов от "горячего" конца к "холодному". Это создает разность потенциалов, определяющую величину термо-ЭДС, зависящую от разности температур и материалов, образующих термопару.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Микроклимат производственных помещений. Терморегуляция. Влияние микроклимата на работоспособность человека: сайт. 2022. – URL: https://cyberpedia.su/12x45f7.html (дата обращения: 19.03.2022). – Текст: электронный.
2. Киреева Л. А., Автоматика и телемеханика систем газоснабжения, 2010.
3. Датчики влажности: [Электронный ресурс]. -2022 - URL: https://www.asutpp.ru/datchiki-vlazhnosti-tipy-i-printsip-raboty.html (дата обращения 16.04.2022);
4. Датчик атмосферного давления: [Электронный ресурс]. -2022 -URL: https://prodatchik.ru/vidy/datchik-davlenija-vozduha/ (дата обращения 22.04.2022);
5. Датчик атмосферного давления: [Электронный ресурс]. -2022 -URL: https://electrosam.ru/glavnaja/jelektrooborudovanie/ustrojstva/datchiki-davleniia/ (дата обращения 27.05.2022);
6. Датчики CO2: [Электронный ресурс]. -2022 -URL: https://uglekislygaz.ru/datchiki/gazoanalizatory/ (дата обращения 05.04.2022);
7. СанПиН 2.1.2.2645-10 " Требования к условиям проживания в жилых зданиях и помещениях "
8. Расчет размера печатной платы: [Электронный ресурс]. -2022- URL: https://studfile.net/preview/1727556/page:7/ (дата обращения 07.03.2022);

Весь текст будет доступен после покупки