Otchet_po_praktike_1

Таблица 2.1 – Основные технические характеристики электронного программируемого термостата РКТП-441[1]

Терморегулятор Aura VTC 770 (рисунок 2.5) помогает с максимальной точностью регулировать температуру обогрева пространства. Многорежимный. Программируемый. Благодаря уникальному алгоритму, заложенному в конструкцию, может легко контролировать температуру, ориентируясь на показания 2-х датчиков одновременно. Имеет встроенный экономайзер, блок реального времени, календарь. Изготавливается в белой и кремовой цветовой гамме.

Рисунок 2.5 – Терморегулятор Aura VTC 770

21

Безопасность терморегулятора Aura VTC 770 гарантированна производителем, необходимо лишь соблюдать рекомендованные условия использования, изделие автоматически отключения при коротком замыкании, имеет необходимую сертификацию соответствия, подтверждающую высокое качество [2].

Преимущества терморегулятора Aura VTC 770:

длительная эффективная эксплуатация – до 7 лет;

экономичность: расход средств на обогрев при использовании терморегулятора совместно с теплым полом снижен до 70 % за счет встроенного экономайзера;

сенсорный жидкокристаллический экран, информативная подсветка;

понятное управление настройками как в мобильном устройстве;

«интеллектуальное» программное обеспечение, заложенное производителями, делает эксплуатацию максимально комфортной;

три режима работы: постоянное поддержание заданного температурного уровня, суточный цикл и недельный цикл;

уникальный алгоритм работы, который заключается в том, что устройство работает с двумя датчиками температуры одновременно: воздуха

ипола. Получая точные данные с двух устройств легко создать комфортный климатический режим в помещении;

автоматическое отключение при возникновении короткого замыкания;

современный дизайн;

плоская конструкция, позволяющая произвести монтаж максимально просто в короткие сроки;

полная безопасность при использовании.

Основные технические характеристики терморегулятора Aura VTC 770 представлены в таблице 2.2.

Таблица 2.2 – Основные технические характеристики терморегулятора

Aura VTC 770 [2]

22

Проводной недельный регулятор температуры Auraton 2030 (рисунок 2.6) для газового, электрического котла и других видов отопления. Память регулятора может хранить до восьми программ для рабочих дней, восьми – для субботы и столько же для воскресенья. Это позволяет очень точно планировать температуру в доме, в зависимости от времени суток и дня недели.

Особенности регулятора температуры Auraton 2030 [3]:

увеличенная точность регулирования температуры, ± 0,2 °С;

до 8 точек переключения для каждой из трех суточных программ: для рабочих дней, для субботы и для воскресенья с установкой времени с точностью до минуты и любой температуры;

два счетчика времени работы отопительного оборудования: за последние 24 часа и общего времени работы за весь период;

функция таймера отключения программы на время до 7 суток с возможностью установки собственной для этого периода температуры. Удобно использовать эту функцию, например, уезжая в отпуск;

удобный ручной режим;

крупный контрастный дисплей с возможностью выбора подсветки;

новый дизайн и высокое качество изготовления программатора.

температуры Auraton 2030 представлены в таблице 2.3.

Комнатный термостат Poer модели PTC10/PTR10 (рисунок 2.7) управляет нагревательным или климатическим оборудованием. Устройство выполняет функции включения и отключения отопления, а также позволяет настроить его работу по дням недели. В термостат уже установлены режимы работы (посуточные, часовые или недельные). Также можно самостоятельно программировать собственный режим работы.

23

Таблица 2.3 – Основные технические характеристики регулятора температуры Auraton 2030 [3]

Рисунок 2.7 – Комнатный термостат Poer модели PTC10/PTR10

Особенности термостата Poer модели PTC10/PTR10 [4]:

комнатный терморегулятор недельный программируемый беспроводной POER PTC10/PTR10 и Wi-Fi шлюз PTG10 предназначен для управления отопительным оборудованием (газовый котел, электрический котел, контроллер твердотопливного котла);

терморегулятор легок в использовании и подходит как для первичного монтажа любых водных систем отопления, так и для совершенствования ранее установленных;

24

будучи подключенным к интернету через Wi-Fi шлюз PTG10, терморегулятор, может дистанционно управляться с помощью мобильного приложения для Android либо iOs;

монтаж устройств может проводиться без прокладки проводки;

установка может быть настенной или настольной;

комнатный термостат анализирует температуру и, в зависимости от ее значения, включает или отключает отопление.

Основные технические характеристики комнатного термостата Poer модели PTC10/PTR10 представлены в таблице 2.4.

Таблица 2.4 – Основные технические характеристики комнатного термостата

Poer модели PTC10/PTR10 [4]

25

3 АНАЛИЗ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ И ОСНОВНЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ ТРЕБОВАНИЙ К РАЗРАБАТЫВАЕМОЙ КОНСТРУКЦИИ

Терморегулятор программируемый с ЖК дисплеем управляет электронагревательными приборами, сравнивает текущую температуру в помещении или в другом обогреваемом объеме с заданной. Его особенностью является то, что он может задавать недельный график изменения поддерживаемой температуры с дискретностью в один час, присутствует возможность самодиагностики и программируемый гистерезис регулятора.

В качестве исходных данных на конструируемое устройство было дано его назначение – управление электронагревательными приборами, выдана схема электрическая принципиальная, определены возможность работать от сети пит. = 220 В, = 50 Гц, поддерживание температурного режима в объеме 20 м2 при температуре окружающей среды от -20 до +40 , управление двумя электронагревательными приборами мощностью 2 кВт и 1,5 кВт, климатические условия эксплуатации в соответствии с ГОСТ 15150-69 (УХЛ4), габаритные размеры (не более 250х200х80 мм), коэффициент заполнения по объему з = 0,8, масса изделия (не более 2 кг), требования к надежности в соответствии с ГОСТ 27.003-90 и годовая программа выпуска (4000 шт. в год). Специальных требований к устройству не предъявляется.

3.1 Анализ схемы электрической принципиальной

Терморегулятор программируемый с ЖК дисплеем построен на микроконтроллере DD4, который выполняет следующие основные функции:

опрос выносных датчиков температуры, подключенных к разъемам XP4 и XP5;

включение вентилятора, подключенного к разъему XP6;

взаимодействие с микросхемой часов реального времени DD5 и с жидкокристаллическим индикатором (ЖКИ) HG1;

взаимодействие с микросхемой Ethernet разъема XP1;

взаимодействие с микросхемой Wi-Fi модуля;

обработка нажатия на кнопки SB1…SB8;

управление тиристорами VS1 и VS2, коммутирующими нагреватели. Датчики температуры, подключенные к порту XP5 – выносные,

предназначен для измерения температуры в контролируемом объеме. Датчики температуры, подключенные к порту XP4 закреплены на теплоотводе тиристора VS1 и VS2. Они следят за температурой тиристоров. Таким образом, предусмотрен контроль температуры теплоотводов коммутирующих нагревателей тиристоров с автоматическим включением и выключением их обдува для поддержания ее в допустимых пределах. Если температура одного из теплоотводов превышает 60 , ситуация считается аварийной и цепь нагревателя автоматически размыкается. Номера контактов разъемов XP4,

26

XP5 и их назначение совпадают с номерами и назначением выводов датчиков. Связь датчиков с микроконтроллером организована по интерфейсу 1-wire. Информационные линии интерфейса соединены с плюсом питания датчиков резисторами R25 и R26.

Связь графического ЖКИ HG1 с микроконтроллером DD4 построена по интерфейсу TWI(I2C), для организации которого необходимы всего две сигнальные линии: SCL и SDA (соответственно выводы 19 и 20 микроконтроллера DD4).

Для подсветки ЖКИ HG1 применен светодиодный модуль EL1, питающийся током от микросхемы DA2, включенной по схеме стабилизатора тока. Транзистор VT2 по сигналам микроконтроллера DD4 замыкает и размыкает цепь модуля подсветки, включая и выключая ее.

По тому же интерфейсу, что и ЖКИ, связана с микроконтроллером DD4 и микросхема DD5, отсчитывающая текущее время. Ее тактовый генератор стабилизирован кварцевым резонатором ZQ3, а литиевый элемент G1 обеспечивает бесперебойный счет времени при выключенном питании всего терморегулятора.

Коммутатор первого нагревателя построен на транзисторе VT4, фототиристоре U2 и мощном тиристоре VS1. О включении нагревателя сигнализирует светодиод HL9. Второй построен на транзисторе VT3, фототиристоре U1 и мощном тиристоре VS2, о включении которого сигнализирует светодиод HL8. Фототиристор обеспечивают гальваническую развязку между управляющими и связанными с сетью исполнительными цепями. Они содержат узлы, обеспечивающий открывание тиристора только в моменты перехода сетевого напряжения через нулевое значение. Этим значительно снижена интенсивность создаваемых коммутатором электромагнитных помех. Ток излучающего диода фототиристора U1 стабилизирован микросхемой DA4, U2 – микросхемой DA3.

Для управления терморегулятором и ввода в него необходимой информации предназначены кнопки SB3, SB4, SB5 и SB7. Опрос их состояний микроконтроллер производит с периодом около 0,6 с. О нажатии свидетельствует низкий уровень на соединенном с данной кнопкой входе микроконтроллера DD4. Кнопки SB6 и SB8 – вспомогательные. Нажатиями на них регулируют контрастность изображения на ЖКИ HG1. Кнопка SB1 предназначена для программирования микроконтроллера DD2, а SB2 – кнопка сброса.

Транзистор VT1 управляет подключенным к разъему XP2 малогабаритным вентилятором, обдувающим теплоотводы тиристоров VS1 и VS2. Он включается при температуре теплоотвода 50 и выключается при 40 . Светодиод HL1 сигнализирует, что вентилятор включен.

Светодиоды HL2…HL7 подают сигналы об ошибках в работе элементов модуля. HL2 – ошибка ЖКИ, HL3 – перегрев №1, HL4 – перегрев №2, HL5 – датчик №1, HL6 – датчик №2, HL7 – часы. При обнаружении любой ошибки нагреватель немедленно выключается, а вентилятор включается. Включение светодиода HL3 или HL4 означает, что теплоотвод тиристора VS1 или VS2 нагрелся выше 60 .

27

Питание маломощных узлов модуля производится от сети 220 В, 50 Гц через понижающий трансформатор Т1. Напряжение его обмотки II, выпрямленное диодным мостом VD1, поступает на интегральные стабилизаторы DA1…DA5. Нестабилизированное выпрямленное напряжение подано также на разъем XP2 для питания вентилятора.

Для беспроводной связи микроконтроллера DD4 присутствует Wi-Fi микроконтроллер DD2, часы реального времени DD1, тактовый генератор которого стабилизирован кварцевым резонатором ZQ1, и антенна WA1. Связь микроконтроллера DD2 и DD4 осуществляется через интерфейс UART. К данному интерфейсу подключен разъем XP3 для программирования микроконтроллера DD2.

Для программирования микроконтроллера DD4 предусмотрен разъем XP6. Данный разъем подключен по интерфейсу SPI, через который к микроконтроллеру DD4 подключен и микроконтроллер DD3. Он предназначен для передачи данных через разъем Ethernet XP1.

3.2 Анализ условий эксплуатации и дестабилизирующих факторов

Условия эксплуатации радиоэлектронной аппаратуры имеют различную природу и изменяются в весьма широких пределах. Устройство должно сохранять свои параметры в пределах норм, установленные техническим заданием, стандартами и техническими условиями в течение срока службы и срока сохраняемости, указанных в техническом задании, стандартах или техническом условии, после и в процессе воздействия климатических факторов [5].

Терморегулятор программируемый с ЖК дисплеем может эксплуатируется как стационарно, устанавливаясь в отапливаемых наземных и подземных сооружениях, так и в автомобилях и подвижных железнодорожных объектах. Так как терморегулятор может эксплуатироваться в различных помещениях, то необходимо выбрать группу аппаратуры с большим числом воздействующих факторов. Для стационарного исполнения меньше воздействующих факторов, чем в подвижных железнодорожных объектах. Таким образом, выбирается группе аппаратуры В5, которая должна

Механические условия эксплуатации:

механические удары – пиковое ударное

28

В соответствии с ГОСТ 15150-69, терморегулятор будет эксплуатироваться в макроклиматических районах с умеренным и холодным климатом (УХЛ). С умеренным климатом относятся районы, где средняя из ежегодных абсолютных максимумов температуры воздуха равна или ниже плюс 40 , а средняя из ежегодных абсолютных минимумов температура воздуха равна или выше минус 45 °С. К макроклиматическому району с холодным климатом относятся районы, в которых средняя из ежегодных абсолютных минимумов температура воздуха ниже минус 45 °С.

Изделия в исполнении УХЛ могут эксплуатироваться в теплом влажном, жарком сухом и очень жарком сухом климатических районах по ГОСТ 16350-80, в которых средняя из ежегодных абсолютных максимумов температура воздуха выше плюс 40 °С и сочетание температуры, равной или выше плюс 20 °С и относительной влажности воздуха не менее 80 %, наблюдается более 12 часов в сутки за непрерывный период более двух месяцев в году.

Для конструируемого изделия была выбрана 4 категория размещения. Для эксплуатации в помещениях (объемах) с искусственно регулируемыми климатическими условиями, например в закрытых отапливаемых или охлаждаемых и вентилируемых производственных и других, в том числе хорошо вентилируемых подземных помещениях (отсутствие воздействия прямого солнечного излучения, атмосферных осадков ветра, песка и пыли наружного воздуха; отсутствие или существенное уменьшение воздействия рассеянного солнечного излучения и конденсации влаги).

Рабочее значение температуры воздуха при эксплуатации для исполнения УХЛ4 не превышает плюс 35 (минимальная плюс 1) и предельная рабочая температура не превышает плюс 40 .

Таким образом, вид климатического исполнения – УХЛ4.

Факторы, воздействующие на терморегулятор программируемый с ЖК дисплеем и в определенной мере ограничивающие его работоспособность, разделяют на климатические и механические.

Кклиматическим факторам относят: изменение температуры и влажности окружающей среды, тепловой удар, атмосферное давление, присутствие агрессивных веществ и озона в окружающей среде, солнечное облучение, грибковые образования (плесень), наличие микроорганизмов, насекомых и грызунов, взрывоопасность и воспламеняемость атмосферы, водные воздействия (дождь, брызги).

Кмеханическим факторам относят вибрацию, механические и акустические удары, линейные ускорения.

Эти факторы принято называть дестабилизирующими факторами. Каждый из них может проявлять себя и независимо от остальных, и в совместном действии с другими факторами той или другой группы.

По ГОСТ 11478-88 аппаратуру в зависимости от условий эксплуатации подразделяют на 4 группы. Конструируемое устройство относится к группе 2 (условия эксплуатации – в транспортных средствах, в жилых помещениях).

На аппаратуру этой группы действуют следующие факторы:

синусоидальные вибрации;

29

различные механические воздействия при транспортировке;

пониженная и повышенная температура среды;

повышенная влажность воздуха.

Для того чтобы выяснить, как поведет себя аппаратура при воздействии этих факторов, а также для проверки соответствия ее установленным в техническом задании требованиям, необходимо провести испытания аппаратуры на воздействие внешних механических и климатических факторов.

Испытания, проводимые для данной группы аппаратуры и значения механических и климатических факторов, которые она должна выдерживать, указаны в ГОСТ 11478-88.

Испытания проводятся на одних и тех же образцах аппаратуры в следующей последовательности:

механические испытания;

испытание на воздействие повышенной температуры среды;

испытание на воздействие повышенной влажности;

испытание на воздействие пониженной температуры среды.

В лабораторных условиях вибрационные испытания проводятся, как часть программы контроля качества, наряду с такими испытаниями, как температурные и испытания на влагостойкость. Испытание по обнаружению резонансов конструкции терморегулятора программируемого с ЖК дисплеем необходимо для выявления ее реакции на воздействие вибрации.

Испытание проводят на этапе разработки опытного образца для исследования резонансных свойств конструкции модуля в диапазоне частот от 10 до 100 Гц. Модуль испытывают в выключенном состоянии. Модуль без амортизаторов закрепляют на платформе вибрационного стенда. Если визуальный контроль колебаний элементов конструкции невозможен, испытывают во включенном состоянии. Испытание проводят при плавном изменении частоты синусоидальной вибрации в диапазоне частот, поддерживая при этом постоянную амплитуду виброперемещений. Скорость прохождения частотного диапазона должна быть не более половины октавы в минуту. Наличие резонансов определяют микроскопом, стробоскопом, различными измерительными преобразователями (например емкостными, пьезоэлектрическими, электретными) или по ухудшению характеристик, зависящих от частоты. Резонансные частоты определяют по частотомеру вибрационного стенда или осциллографу. Наличие резонансов фиксируют при увеличении в два и более раз амплитуды колебаний узлов (деталей) терморегулятора по сравнению с колебанием проверочных точек. Если модуль был испытан во включенном состоянии, наличие резонансов определяется по ухудшению параметров, установленных в ПИ для испытаний данного вида. Результаты испытания используют при отработке конструкции опытного образца аппаратуры и амортизаторов для выбора способа крепления аппаратуры в транспортном средстве.

30