Автоматизація дослідження та випробовування                                             побутового холодильника

 

Р. І. ДІХТЯРЕНКО,магістр, НТУ "ХПІ", Харків

Ю.С. ГРИЩУК,канд. техн. наук, проф., НТУ "ХПІ", Харків

 

Розроблена та спроектована структурна схема для автоматизації дослідження побутового холодильника. Вибраній новітній мікроконтролер для проведення досліджень. Розроблений алгоритм роботи програм для дослідження режимів роботи побутового холодильника.

Разработана и спроектирована структурная схема для автоматизации исследования бытового холодильника. Выбран новейший микроконтроллер для проведения исследований. Разработан алгоритм работы программ для исследования режимов работы бытового холодильника.

Вступ.Технічний прогрес електроніки дозволяє застосовувати мікроконтролери майже у кожному побутовому приладі, що суттєво спрощує життя кожної людини, підприємства, тощо.

Одним з цих побутових приладів з застосуванням мікроконтролерівє побутових холодильник компресорного типу компанії Samsung Electronics.

Такий поділ спровокований виходом на ринок моделей з інноваційними інверторними компресорами, які краще підтримують температуру та економлять електроенергію. Найпопулярніший виробник холодильників, компанія SamsungElectronics, випустила на ринок нову лінійку Samsung 3050, обладнану саме інверторними компресорами. Такі холодильники значно підвищують якість та комфорт повсякденного життя користувачів. Їх інверторні компресори реагують на теплу погоду, гарячу їжу чи відкриті дверцята холодильника, швидше охолоджуючи повітря в середині.

Метою даної роботи є розробка структурної схеми мікроконтролеру та алгоритму його роботи для автоматизації  дослідження побутового холодильнику.

Структурна схема. Покращення надійності побутового холодильника потребує дослідження параметрів роботи охолоджуючих елементів, що входять до її складу. Автоматизація досліджень побутового холодильника може бути виконана за допомогою стенду, розробленого на базі сучасного мікроконтролера.

Даний побутовий холодильник компресорного типу оснащен 8-розрядним мікроконтролером ряду 8FX, який був спроектований та розроблений компанією Fujitsu спеціально для застосування у промислових додатках, побутовій техніці, споживчій електроніці та електроінструменті.

Для автоматизації досліджень побутових холодильників та інших охолоджуючих приладів пропонується структурна схема на базі мікроконтролера сімейства 8FX, яка зображена на рис. 1.

Восьмирозрядний  високопродуктивний однокристальний мікроконтролер виконаний за високою якісною n-МОП технологією є програмносумісним з іншими мікроконтролерами сімейства MB95690 .

Рисунок 1 — Структурна схема для автоматизації дослідження побутового холодильника

 

Продуктивність вибраного мікроконролера є достатньою для виконання поставленої задачі. Контрольовані параметри побутового холодильника можна змінювати, тим самим розширювати межі використання тестового стенда.

Дана схема включає:

– датчики контрольованих параметрів Д1-Д3(напруги та струму на компресорі,та температури);

– нормуючі підсилювачі П1-П3;

– комутатор аналогових сигналів типу КР 590 КИ6;

– аналого-цифровий перетворювач типу К1113 ПВ1;

– мікроконтролер, що містить вбудований генератор тактових сигналів, пам’ять команд, ОЗП, вбудовані три порти і послідовний канал зв’язку;

– компаратори К1-К3 типу К554 СА3, виходи яких по "або" об’єднані вихідними керуючими сигналами мікроконтролера;

 – пристрої узгодження і обміну ПУО1-ПУО3, які включають виконавчі пристрої силової установки, які задають режим випробування або досліджень.

Через послідовний інтерфейс RS232C стенд пов’язаний з ПЕВМ, яка може змінювати режими випробувань або досліджень, а також приймати, запам’ятовувати, відображати і документувати результати випробувань або досліджень.

До досліджуваного об’єкту підключені відповідні датчики. Нормуючі підсилювачі погоджують вихідну напругу датчиків з необхідним вхідним сигналом АЦП 0-10 В і забезпечують низький вихідний опір.

Комутатор аналогових сигналів перемикає один з входів на вихід залежно від керуючого коду, що поступив від мікроконтролера.

АЦП є швидкодіючим десяти розрядним перетворювачем вхідної напруги в паралельний двійковий код. Запуск перетворювача проводиться мікроконтролером, закінчення перетворення викликає сигнал готовності, який є командою для зчитування даних.

Мікроконтролер, відповідно до заданої програми, управляє процесом досліджень або випробувань шляхом із заданою періодичністю датчиків Д1−Д3 відповідно до алгоритму управління. Вихідні сигнали датчиків унаслідок їх різної фізичної природи можуть потребувати посилення і проміжного перетворення на АЦП або схемах формувачів сигналів, які найчастіше виконують функції гальванічної розв’язки і формування рівнів двійкових сигналів стандарту ТТЛ. Компаратори К1−К3 є паралельним апаратним контуром для захисту від аварійних режимів. ПУО1−ПУО3 є підсилювачами потужності, які управляють виконавчими пристроями силової установки.

У якості датчиків температури можуть використовуватися термопари. Наприклад, хромель-алюмельові термопари, які відрізняються невисокою вартістю, призначені для вимірювання температури в діапазоні від -270 0 С до +1372 0 С. Чутливість цих термопар складає 41 мкВ/ 0 С.

До об’єкту дослідження підключені відповідні датчики контрольованих параметрів Д1-Д3, які є первинними перетворювачами струму та напруги на компресорі. Нормуючі підсилювачі погоджують вихідну напругу датчиків з необхідним вхідним сигналом АЦП  0 - 10 В і забезпечують низький вихідний опір.

 

Алгоритм роботи.Блок-схема алгоритму наведено на рис. 2. Для проведення досліджень на початку приводимо стенд у початковий стан. Далі занулюємо лічильник номеру датчика. Підключаємо датчик температури нагрівного елемента. Вмикаємо аналоговий комутатор. Далі на АЦП подається сигнал запуску, після зчитування і перетворення сигналу датчика, АЦП посилає сигнал готовності на мікроконтролер. Дані прийняті з датчика видаються зовнішньому пристрою через універсальний асинхронний приймач-передавач (УАПП) персональному комп’ютеру для подальшого зберігання та обробки. Після цього програма аналогічно тому, як знімались дані з датчика температури, зчитує дані з датчиків температури корпусу і приміщення.

 

Рисунок 2 — Алгоритм роботи схеми автоматизації керування дослідженнями режимів роботи холодильника

 

 

Висновок. Розроблена структурна схема і алгоритм дозволяють автоматизувати керування процесом випробувань і досліджень холодильника, суттєво скоротити терміни і витрати на їх проведення, підвищити точність отримуваних результатів та проводити їх подальшу комп’ютерну обробку і документування.

Список источников информации:
1. Холодильная техника и технология: Учебник под ред. А.В.Руцкого.-М.:ИНФРА-М,2000.-286 с.-(Серия «Высшее образование»).
2. Свердлов Г.З., Явнель Б.К. Курсовое и дипломное проектирование холодильных установок и систем кондиционирования воздуха . – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Пищевая промышленность,1978 – 264 с.
3. Основы холодильной техники и холодильной технологии: Мещеряков Ф.Е.-М., 1975-изд. «Пищевая промышленность», 559 с.
4. Якобсон В.Б. Малые холодильные машины. – М.: Пищевая промышленность,1977. – 368 с.

5.Грищук Ю.С.Мікропроцесорні пристрої:Навчальний посібник. –Харків:НТУ "ХПІ", 2008. –348 с.
6. Зеликовский И.Х., Каплан Л.Г.Малые холодильные машины и установки: Малые холодильные установки. – 2-е изд., перераб и доп. – М.: Пищевая промышленность,1979.–448 с.