نظام التحكم التلقائي في تكييف الهواء اللاسلكي ، أو وحدة تدوير مكيف الهواء في STM32 + TI CC2530

مرحبا يا أصدقاء!
اليوم أود أن أخبركم عن تطور واحد مثير للاهتمام لنظام إلكتروني للتحكم في تكييف الهواء.

لا يمكن تخيل الإنترنت الحديث أو الحوسبة السحابية أو ببساطة معالجة كميات كبيرة من البيانات بدون شيء مثل الخادم. ما يقرب من 50 ٪ من الطاقة التي تستهلكها الخوادم تتحول إلى حرارة ، والتي يجب إزالتها من غرف الخادم أو مراكز البيانات بطريقة أو بأخرى.

كقاعدة عامة ، يتم استخدام مكيفات الهواء لهذه الأغراض ، ويتم حساب مقدارها وقوتها اعتمادًا على حجم المبنى ، وتبديد الحرارة للخوادم والمعلمات الأخرى. تستخدم مراكز البيانات الكبيرة حقًا أنظمة تكييف هواء سبليت باهظة الثمن مع أنظمة تحكم مدمجة ، ولكننا سننظر اليوم في نظام تحكم لأنظمة الخادم الصغيرة الشائعة إلى حد ما ، والتي يتم تبريدها بواسطة عدد قليل فقط من مكيفات الهواء المنزلية البسيطة - وفقًا للإحصاءات ، غالبًا ما يكون هذا 2. أقل من 3 مكيفات.

في المستقبل ، أريد أن أعرض على الفور مخطط عمل النظام المطور ، المهتمين - أطلب القط.





إن نظام التحكم قيد النظر أو وحدة التناوب لمكيفات الهواء ليس جديدًا في عالم تكنولوجيا المناخ ، ولكنه يحتوي على مجموعة من الوظائف المتقدمة (الاتصال بشكل رئيسي) التي تميزها بشكل حاد عن كل ما تقدمه السوق.

السؤال المنطقي هو - لماذا كل هذا ضروري؟ استخدام نظام تحكم منفصل لمكيفات الهواء في غرفة الخادم يعطي:

- الحفاظ على مستوى درجة حرارة معين في الغرفة من خلال التحكم التلقائي في
مكيفات الهواء المركبة ؛
- دوران متناوب - تبديل مكيفات الهواء على فترات منتظمة (من عدة ساعات إلى يوم) يضمن تآكلها الموحد ، مما يزيد من موثوقية نظام التبريد ؛
- عند تجاوز درجة الحرارة الحرجة ، تعمل مكيفات الهواء الاحتياطية وتعمل تلقائيًا حتى تنخفض درجة الحرارة في غرفة الخادم إلى مستوى محدد مسبقًا ؛
- من خلال التحكم في فرق درجة الحرارة بين مدخلات ومخرجات مكيفات الهواء ، يمكن للنظام التعرف تلقائيًا على عطلها والإشارة إلى ذلك عن طريق إغلاق جهات الاتصال في حالات الطوارئ ، ونقل البيانات إلى خادم الويب ، وإرسال الرسائل القصيرة أو رسائل البريد الإلكتروني إلى الشخص المسؤول ، وما إلى ذلك ؛
- القدرة على مراقبة حالة مكيفات الهواء والتحكم فيها عن بعد من خلال خادم الويب.

جوهر النظام الموصوف هو وحدة تحكم مركزية تعتمد على نظام متحكم + STM32F107 على شريحة CC2530(Texas Instruments) ، التي تحتوي على قلب الحوسبة 8051 ومعيار جهاز الإرسال والاستقبال اللاسلكي IEEE 802.15.4 (2.4 جيجا هرتز).


صورة أول نموذج أولي


لمخطط تخطيطي لوحدة التحكم

تحتوي وحدة التحكم على شاشة LCD صغيرة بالأسود والأبيض 128 * 64 بكسل ، وأزرار تحكم ("تويست") ، ومدخل طاقة 220 فولت ، وهوائي خارجي ، وموصل إيثرنت ، ومخرج إنذار ، ومستقبل الأشعة تحت الحمراء من أجل أوامر التحكم في التسجيل لمكيفات الهواء من لوحات التحكم الأصلية.

يتم التحكم المباشر في مكيفات الهواء بواسطة وحدات لاسلكية (RF) ، يتم تركيب واحد لكل مكيف هواء. يتم تبادل المعلومات بين كل وحدة RF ووحدة التحكم المركزية عبر قناة لاسلكية 2.4 جيجا هرتز باستخدام بروتوكولها الخاص ، والذي يتطابق مستوى MAC الخاص به مع مستوى MAC لبروتوكول Zigbee. تتحكم الوحدات في مكيفات الهواء من خلال قناة الأشعة تحت الحمراء باستخدام صمامات الأشعة تحت الحمراء ، أي "تفكر" مكيفات الهواء في كل مرة يتم التحكم فيها بواسطة شخص من خلال لوحة التحكم الخاصة بها. عند تثبيت النظام ، يتم كتابة 3 أوامر لكل مكيف هواء: تشغيل للتبريد ، تشغيل للتهوية وإيقاف التشغيل.


النماذج الأولية لوحدات الترددات اللاسلكية - الأسلاك البيضاء - الطاقة -


منظر تخطيطي لوحدة الترددات اللاسلكية

في القائمة الرئيسية لوحدة التحكم المركزية ، يتم عرض متوسط ​​درجة حرارة الغرفة (متوسط ​​القيمة لمستشعرات درجة الحرارة للوحدات عند إدخال جميع مكيفات الهواء) ، وقائمة من الوحدات المرفقة مع رموز الحالة ، ودرجة الحرارة المضبوطة ، بالإضافة إلى الوقت المتزامن مع خادم الويب البعيد:



من القائمة ، يمكنك ربط الوحدة الجديدة بـ إلى وحدة تحكم:



يمكنك تسجيل الأوامر الأشعة تحت الحمراء مختلفة من لوحة التحكم الأم:



يمكنك ضبط درجة الحرارة المطلوبة للحفاظ على الغرفة ووقت دوران مكيفات الهواء:



وكذلك بناء عدد كبير من المعلمات الإضافية.

أثناء تشغيل النظام ، في حالة وجود طاقة كافية لمكيفات الهواء المثبتة في غرفة التحكم ، تحافظ وحدة التحكم على متوسط ​​درجة الحرارة في الغرفة لا تزيد عن درجة الحرارة المحددة عند ضبط المعلمات + 3 درجات.
إذا ارتفع متوسط ​​درجة حرارة الغرفة فوق درجة الحرارة المضبوطة ، تقوم وحدة التحكم بتشغيل مكيفات الهواء بالتتابع للتبريد ، أول من يقوم بتشغيل مكيفات الهواء بساعات تشغيل أقل.
يعتبر مكيف الهواء يعمل للتبريد إذا تم ، بعد إرسال أمر التبريد إلى مكيف الهواء بواسطة IR LED لوحدة RF ، تحديد اختلاف درجة الحرارة المحدد في إعدادات النظام بين دخول الهواء ومغادرته.
إذا ، بعد إعطاء أمر IR لمكيف الهواء ، لن يتم تحديد فرق درجة الحرارة أعلاه في غضون 5 دقائق ، فستعرض هذه الوحدة خطأ الضاغط.
ومع ذلك ، إذا لم يصل فرق درجة الحرارة إلى المجموعة خلال 5 دقائق بعد المحاولة الأولى لتشغيلها ، فستحاول وحدة التحكم تشغيلها للتبريد مرتين أخريين بفاصل زمني 5 دقائق. إذا ظل فرق درجة الحرارة بعد 5 دقائق بعد إرسال آخر أمر تشغيل للتبريد لا يزال أقل من العتبة ، يتم إيقاف تشغيل مكيف الهواء لمنع الكسر ويتوقف عن العمل حتى يتم مسح خطأ الضاغط.
يعتمد عدد مكيفات الهواء التي يتم تشغيلها في أي لحظة على زيادة متوسط ​​درجة الحرارة على المجموعة المضبوطة. إذا تم تجاوز درجة الحرارة المحددة بمقدار 3 درجات أو أكثر ، يتم تشغيل جميع مكيفات الهواء للتبريد.

تشتمل خوارزمية صيانة درجة الحرارة التلقائية على وظيفة الدوران ، والتي تستخدم لتحقيق التوازن بين الحرارة المتولدة عن المعدات الموجودة في الغرفة والحرارة التي يأخذها نظام تكييف الهواء - في هذه الحالة ، سيكون هناك عدد معين من مكيفات الهواء في حالة التبريد لفترة طويلة.
إذا كان هذا العدد من مكيفات الهواء في حالة التبريد أقل من عدد جميع مكيفات الهواء الخالية من المتاعب في نفس الوقت ، فبعد وقت دوران محدد ، سيتم نقل حالة التبريد من مكيف الهواء مع وقت دوران أكبر (من عدد مكيفات الهواء قيد التشغيل حاليًا) إلى مكيف الهواء مع إجمالي وقت تشغيل أقل (من عدد مرات إيقاف التشغيل) مكيفات الهواء في الوقت الراهن).
إذا وصل عدد مكيفات الهواء التي تم تشغيلها للتبريد إلى عدد جميع مكيفات الهواء المتاحة ، فإنها تستمر في العمل من أجل التبريد بغض النظر عن وقت التشغيل الدوراني.
تعتبر ساعات التشغيل الدورانية هي عملية تبريد مكيف الهواء منذ لحظة تشغيله آخر مرة.

إذا كان كبل Ethernet المتصل بالإنترنت متصلاً بوحدة التحكم ، فإن وحدة التحكم تتبادل البيانات مع خادم الويب البعيد مرة واحدة في الدقيقة. يمتلك المستخدم القدرة على مراقبة كل من الحالة العامة للنظام (متوسط ​​درجة حرارة الغرفة ، والتشغيل المستمر لجهاز التحكم) وحالة كل مكيف هواء مثبت عن بُعد.
إذا لزم الأمر ، فإن المستخدم لديه الفرصة لتشغيل أي من مكيفات الهواء المتاحة للتبريد أو التهوية أو إيقاف تشغيله يدويًا.

فيما يلي لقطات شاشة لخادم الويب التجريبي ، والتي يمكنك من خلالها مراقبة الخوادم التي تتحكم فيها الدولة وإدارتها مثبتة:


غرفة خادم الشاشة تاريخ الحالة العامة


لمكيف الهواء الواحد

شكرًا لكم جميعًا على اهتمامكم ، أنا في انتظار تعليقاتكم!
أسئلة ، رغبات ، تعليقات ، يرجى الكتابة إلى frimen3 على gmail.com.

Source: https://habr.com/ru/post/ar382503/