VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

Микроклимат в помещениях, в которых функционирует человек, оказывает влияние на его здоровье и эмоциональное состояние, следовательно, влияет на производительность труда. Залогом благоприятного микроклимата в помещении наряду с другими факторами является обеспечение низкого уровня запыленности и оптимальной влажности.

В настоящее время существует большое количество увлажнителей и очистителей воздуха с различными принципами работы. У каждого из них есть свои достоинства и недостатки, однако, большинство из них имеют достаточно высокую цену, что исключает возможность их широкого распространения среди покупателей. Разработка данной установки направлена на максимально низкую себестоимость готового устройства, не уступающего по эффективности функционирования своим аналогам.

В соответствии с поставленной целью необходимо решить следующие задачи:

1. реализация корпуса установки, обеспечивающего надежную шумоизоляцию и диэлектрическую изоляцию токоведущих частей установки;

2. разработка управляющей и дополнительной платы для управления устройством;

3. реализация алгоритмов различных режимов работы устройства;

4. сравнение эффективности разрабатываемой установки с аналогами, представленными на рынке.

Первым этапом является создание корпуса для установки. В качестве основного материала для корпуса было выбрано органическое стекло в силу его диэлектрических свойств и надежной шумоизоляции. Для очистки воздуха от пыли и его увлажнения было решено продувать воздух через специальную фильтрующую дезинфицирующую камеру (далее ФДК). Вал со специальной насадкой разбрызгивает внутри камеры капли воды, на которых оседает пыль. Таким образом, на выходе мы получаем увлажненный и очищенный от пыли воздух. Общий вид установки представлен на рисунке 1.

Рисунок 1. Общий вид установки

Важным моментом на этом этапе является реализация принципа автоматической подачи воды из резервуара в ФДК. Для решения данной проблемы необходим резервуар, который при необходимости исключал бы доступ воздуха с внешней среды во внутрь и герметичный кран – флажок. Для того, чтобы наполнить резервуар водой, необходимо перекрыть кран – флажок, открыть крышку резервуара, налить в него воды, затем плотно закрыть крышку и открыть кран – флажок. Из – за разницы давления воздуха в резервуаре и ФДК вода начнет поступать в ФДК до определенного уровня, который будет постоянным, пока вода в резервуаре не закончится.

На этом же этапе следует рассчитать требуемое количество вентиляторов для установки исходя из формулы:L = n * S * h, где:

L – требуемая производительность вентиляции, м³/ч;

n – нормируемая кратность воздухообмена;

S–площадь помещения, м²;

h–высота помещения, м.

Таким образом, для помещения с площадью 30 м² и высотой 3 м при n = 2.5 получаем производительность вентиляции 225 м³/ч. Производительность выбранного вентилятора составляет 112м³/ч., поэтому было решено установить 2 вентилятора.

В рамках второго этапа реализации проекта была разработана управляющая и дополнительная платы. Управляющая плата отвечает за реализацию алгоритмов работы устройства, дополнительная плата нужна для получения информации о текущем уровне влажности воздуха в помещении. Общий вид схемы, описывающий работу управляющей и дополнительной плат, представлен на рисунке 2.

Рисунок 2. Общий вид схемы функционирования разработанных плат.

Блок ввода – вывода (далее БВВ) предназначен для управления работой устройства и вывода необходимой информации на экран жидкокристаллического индикатора. Управление осуществляется при помощи кнопок, подключенных к выводам микроконтроллера (далее МК). В зависимости от нажатия конкретной кнопки происходит одно из следующих событий:

1. смена режима работы установки;

2. изменение уровня скважности выходного сигнала;

3. включение / выключение устройства.

Датчик влажности (далее ДВ) является основным компонентом блока датчика влажности (далее БДВ). БДВ предназначен для определения уровня влажности воздуха в помещении и реализован в виде дополнительной платы, подключенной в МК.

Основными элементами транзисторного блока (далее ТБ) являются полевые транзисторы, управляющие включением и выключением двигателей Д1 и Д2. Включение двигателей устройства осуществляется подачей 5 вольт с одного из выводов МК, подключенного к оптопаре через резистор. Сигнал через оптопару поступает на базу транзистора, тем самым «открывая» его. При подаче 0 вольт с вывода МК транзистор находится в состоянии «закрыт».

На третьем этапе реализации проекта осуществляется реализация алгоритмов различных режимов работы устройства. На данный момент реализованы три режима:

1. энергосберегающий;

2. режим изменения скважности выходного сигнала;

3. режим продолжительного действия.

При включении энергосберегающего режима на двигатели подается сигнал скважность которого составляет 70%. Требуемый уровень скважности достигается благодаря использованию 16 – разрядного таймера – счетчика и механизма прерываний МК. Режим изменения скважности выходного сигнала подразумевает установку требуемого уровня скважности вручную. При включении режима продолжительного действия оба двигателя некоторое время работают с одинаковым уровнем скважности. Затем выдерживается пауза, при которой двигатель, вращающий вал со специальной насадкой, перестает работать, а вентилятор продувает ФДК с уровнем скважности равным 100%. Во время таких пауз пыль оседает на мокрой насадке и когда вал приходит в движение, смывается водой.

В дальнейшем планируется реализация взаимодействия с персональным компьютером для удаленного управления установкой и сохранения данных об уровне влажности в помещении в некоторые моменты времени на компьютере.

На четвертом этапе планируется провести сравнение эффективности разрабатываемой установки с аналогами, предлагаемыми на рынке, а именно:

1. рассчитать время очистки воздуха от пыли в помещении при этом измерить уровень влажности воздуха;

2. рассчитать расходы на электроэнергию.

Код для цитирования: Скопировать