Устройство регулирования температуры и влажности в помещении

Содержание

 

Введение...............................................................................................3

1 Разработка структурной схемы.......................................................7

2 Обзор аналогов……………………………………………………25

2.1Сравнительный анализ аналогов……………………………31

3 Выбор исполнительных  устройств………………………….......33

4 Расчет схемы электрической  принципиальной………………....35

4.1 Выбор датчиков температуры  и влажности……………….33

4.2 Выбор микроконтроллера…………………………………..38

4.3 Схема внешних подключений…………………………..….41

4.4 Выбор полевых транзисторов……………….……………..43

4.5 Расчет источника питания……………………………….…50

5 Габаритный чертеж и  дизайн корпуса……………………….….54

6 Разработка пользовательской  документации………………..….55

6.1 Руководство по эксплуатации ……………………...….…...55

6.2 Паспорт прибора……………………………………….……59

7 Расчет надежности проектируемого устройства……………..…60

8 Расчет экономических показателей…………………………..….65

7 Охрана труда и техника  безопасности………………………..…73

7.1 Общие требования по технике безопасности при работе…73

7.2 Требования к освещению  помещений и рабочих мест …..76

7.3 Оптимальные нормы микроклимата  для помещений……..80

7.4 Электробезопасность и  защитное заземление…………......81

7.5 Пожарная безопасность  в сборочном цеху………………...82

Заключение

Список использованной литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Современная жизнь заставляет человека большую часть времени проводить в помещении. Создание комфортных условий проживания является залогом нашего здоровья. И если с точки зрения обогрева, вентиляции, освещения и водоснабжения вопрос для многих более или менее решен, то проблема поддержания необходимого уровня относительной влажности в помещениях почти не решается. С этой задачей эффективно справляются специально созданные приборы, называемые "регуляторы относительной влажности и температуры воздуха".

Относительная влажность воздуха это количество воды, содержащейся в воздухе при определенной температуре по сравнению с максимальным количеством воды, которое может содержаться в воздухе при той же температуре. Например, если в воздухе при температуре 20оС содержится 17,3 гм 3, в помещении будет наблюдаться туман и относительная влажность воздуха имеет значение порядка 100%. При той же температуре и содержании воды в воздухе порядка 8,65 гм 3 относительная влажность воздуха будет иметь значение 50%.

Основной причиной понижения относительной влажности воздуха в производственных помещениях в зимний период является то, что наружный воздух при низких температурах содержит низкое количество влаги. Например при температуре наружного воздуха -10оС, даже при 100% относительной влажности на улице (туман) в воздухе содержится только 2,36 гм 3 воды. Попадая в производственные помещения через вентиляцию и нагреваясь до 20оС, такой воздух создаст в помещениях только 13% относительную влажность. Таким образом, если в помещении не будет установлена специальная система увлажнения воздуха, влага начнет интенсивно испаряться из всех предметов, находящихся в данном помещении, до тех пор, пока не будет достигнуто, состояние равновесной влажности.

Влияние относительной влажности на человеческий организм не менее заметно, чем на технологические процессы. Здоровый человеческий организм поддерживает на поверхности кожи равновесную относительную влажность порядка 70…80%. Если относительная влажность окружающей среды значительно ниже этих показателей, организму приходится более интенсивно заниматься термо и влагорегуляцией, что приводит к быстрой его утомляемости, старению. Сухой воздух уменьшает толщину слизистой оболочки носоглотки — естественного человеческого фильтра, что приводит к снижению защитных функций организма к различным инфекциям. Этим и объясняется тот факт, что эпидемии гриппа бывают в основном в холодный период года. Многочисленные исследования в этой области показывают, что оптимальной температурой и относительной влажностью для среды обитания человека, является температура воздуха 18…24оС и относительная влажность 50…60%. Недаром, так называемый «Бархатный сезон» имеет физические характеристики, которые характеризуются колебаниями температуры в пределах 18…24оС и относительной влажности 50…70%. Воздух содержит минимальное количество пыли, кожа и слизистая оболочка человека находится практически в идеальных условиях, организм отдыхает, нормализуются все жизненно важные процессы.

Поддержание определенной температуры и относительной влажности также особо важная задача в помещения хранения, таких как: библиотеки, архивы, склады. Заданные параметры обеспечивают сохранность документации и продуктов.

Процесс естественного старения материалов ускоряется при заметных изменениях температуры и влажности воздуха в книгохранилище. Повышение температуры влияет на скорость большинства химических реакций, которая примерно удваивается при изменении температуры на каждые 10°С. Особенно заметно повреждающее воздействие температуры на материалах переплетов.

Но повышенная температура обычно оказывает заметное действие при очень высокой или очень низкой влажности воздуха. Высокая влажность воздуха создает в материалах уровень влагосодержания, достаточный для протекания опасных химических реакций. Кроме того, в сочетании с высокой температурой повышенная влажность способствует развитию на материалах микроскопических грибов (плесени). Особенно чувствительна к повышению влажности бумага. При высокой влажности иногда происходит прочное слипание листов бумаги между собой (главным образом, мелованной) чаще всего при плотной расстановке документов.

Низкая влажность воздуха приводит к пересыханию материалов. Это происходит при хранении документов вблизи отопительных приборов или оконных проемов, ориентированных на юг, где интенсивное естественное освещение. Опасно снижение относительной влажности воздуха менее 30%, так как и кожа, и бумага теряют структурно (химически) связанную влагу, восстановить которую не представляется возможным. Материалы пересыхают, теряют эластичность, становятся хрупкими и ломкими.

Температурно-влажностный режим в хранилищах должен быть по возможности стабильным. Частые и с большой амплитудой колебания температуры и влажности воздуха еще более опасны, чем крайние значения этих показателей. Так как многие материалы способны легко поглощать и отдавать влагу, при заметных суточных колебаниях температуры и влажности они подвергаются частой смене набухания и сжатия. Следствием таких изменений являются деформации материалов (коробление, морщинистость, складчатость), отслаивание красок, осыпание поверхностного слоя. Имеют значение и сезонные изменения температуры и влажности воздуха, но, как правило, они не бывают такими резкими как суточные и поэтому менее опасны.

Стандартом установлены следующие нормативы хранения документов: температура воздуха - (18±2)°С, относительная влажность - (55±5)%.

Температурно-влажностный режим регулируют с помощью систем кондиционирования воздуха или отопительно-вентиляционных систем. Нельзя в хранилищах документов использовать оконные кондиционеры, так как в нерабочее время хранилища обесточивают; в результате документы подвергаются резкой смене параметров режима хранения.

Регулирование режима хранения производят на основании показаний термогигрометров. Наиболее удобны в пользовании и доступны в финансовом отношении прямо показывающие электронные термогигрометры. Приборы устанавливают в центральном проходе из расчета: один прибор на помещение, но не менее одного на 800 м2 площади.

В помещениях с нерегулируемым климатом режим поддерживают путем проветривания, организации рационального отопления, применения различных средств и устройств для увлажнения и осушения воздуха (безопасных в пожарном отношении!). Периодичность проветривания зависит как от состояния воздуха помещения, так и от состояния наружного воздуха. Практика показывает, что лучше всего проветривать помещение 3-5 раз в день по 10-15 минут. Более длительное проветривание приводит к отклонениям параметров режима в больших пределах. Следует иметь в виду, что в зимнее время, особенно в морозные дни, в помещение поступает сухой воздух, хотя из-за интенсивного отопления влажность воздуха в хранилищах и без того бывает крайне низкая. Летом атмосферный воздух влажный, тогда проветривание повышает влагосодержание воздуха в помещении. В дождливые дни проветривать книгохранилище не следует.

В случае невозможности поддерживать стабильный нормативный режим надо стремиться к тому, чтобы изменения его были замедленными. Особенно внимательно надо следить за режимом хранения в периоды начала и окончания отопительного сезона.

Необходимо поддерживать более или менее одинаковый режим хранения во всем объеме помещения. Иногда в плохо вентилируемых хранилищах образуются зоны застойного воздуха, чаще всего в углах и вблизи наружных стен. Для этих мест характерна более высокая влажность воздуха, иногда - конденсация влаги на поверхности материалов и как следствие - плесневение документов.

Если в библиотеке нет специальной службы, контролирующей режим хранения, ежедневный контроль температуры и влажности воздуха в хранилище поручают одному из хранителей. При значительных отклонениях показаний приборов от нормативных значений и невозможности регулирования режима доступными для хранителей способами, следует сообщать об этом работникам инженерно-технических служб и администрации библиотеки.

Назначение разрабатываемого устройства является создания свежего, чистого воздуха в помещение площадью 50 м², регулируемой температуры и относительной влажности.

Функции, которые должен выполнять данное устройства: измерение относительной влажности и температуры воздуха в помещении, управление нагревательным прибором, вентилятором воздуха, самотестирование.

Устройство должно поддерживать заданную температуру и относительную влажность воздуха в помещении посредством их измерения и управления нагревательным прибором(3 кВт) и вентилятором (500 Вт).

Задачами разрабатываемого в дипломной работе устройства, являются: измерение относительной влажности и температуры воздуха в помещении, управление нагревательным прибором, вентилятором воздуха, самотестирование.

Самотестирование необходимо для того что бы, если какое-либо из внешних устройств не подключено в момент подачи питания, то устройство выдаст сигнал ошибки на табло: Е0- не подключен вентилятор, Н0- не подключен нагреватель.

Регулятор влажности и температуры предназначен для измерения и автоматического поддержания, заданных пользователем параметров влажности и температуры в производственных и бытовых помещениях. Регулятор может работать с увлажнителями и нагревателями любого типа. Все настройки прибора могут быть легко изменены пользователем и хранятся при отключенном питании неограниченное время. Регулятор относительной влажности и температуры постоянно измеряет, текущие параметры в зоне расположения датчика и поддерживает их на заданном уровне, управляя работой увлажнителей и нагревателей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Разработка структурной схемы.

 

Поддержание температуры в помещение реализуется путем центрального отопления либо отдельных котельных. Процесс нагревания и охлаждения помещения обуславливается переходом с дневного цикла в ночной, за дневное время суток помещение нагревается от солнечных лучей попадающих на наружные стены и в окна помещения. В ночное же время происходит процесс теплоотдачи, при котором помещение теряет часть накопленной тепловой энергии. Такое изменение температуры может пагубно влиять на производственные процессы. Быстрое старение элементов, порча документации, что недопустимо для таких организаций как архивы, библиотеки т.д. Изменение температуры ведет за собой изменении влажности что также пагубно влияет как на человека так и на документацию

Что означает, что замер и поддержания постоянной температуры и относительной влажности, является важным технологическим процессом.

Замер и поддержание температуры реализуется путем приведенной ниже схемы (рисунок 1.1).

 

Рисунок 1.1

 

Питающая система, представляющая и себя централизованное энергоснабжение с напряжением цепи 220В и частотой 50Гц, которое в свою очередь питает блок управления.

Блок управления получает данные с датчика, и при несоответствии данных температуры и заданных параметров, включает исполнительное устройство.

Каждый их этих блоков содержит в себе несколько функциональных блоков. Рассмотрим каждый.

Блок «Сеть» разделяется на два блока, блок «Питания блока управления», и «Питание Исполнительных устройств». Данная структурная схема представлена на рисунке 1.2.

 

Рисунок 1.2

 

Так как мы регулируем температуру и относительную влажность, мы используем два датчика: датчик температуры, и датчик влажности. Рассмотрим виды средств измерения температуры и влажности.

 

Электрические термометры сопротивления

 

В металлургической практике для измерения температур до 6500С применяются термометры сопротивления (ТС), принцип действия которых основан на использовании зависимости электрического сопротивления вещества от температуры. Зная данную зависимость, по изменению величины сопротивления термометра судят о температуре среды, в которую он погружен. Выходным параметром устройства является электрическая величина, которая может быть измерена с весьма высокой точностью (до 0.020С), передана на большие расстояния и непосредственно использована в системах автоматического контроля и регулирования.