Système de contrôle automatique de la climatisation sans fil ou unité de rotation du climatiseur sur le STM32 + TI CC2530

Salut les amis!
Aujourd'hui, je veux vous parler d'un développement intéressant d'un système de contrôle électronique de la climatisation.

Internet moderne, le cloud computing ou tout simplement le traitement de grandes quantités de données ne peuvent être imaginés sans un serveur. Environ jusqu'à 50% de l'énergie consommée par les serveurs va à la chaleur, qui doit être retirée des salles de serveurs ou des centres de données d'une manière ou d'une autre.

En règle générale, les climatiseurs sont utilisés à ces fins, dont la quantité et la puissance sont calculées en fonction du volume des locaux, de la dissipation thermique des serveurs et d'autres paramètres. De très grands centres de données utilisent des systèmes de climatisation split coûteux avec des systèmes de contrôle intégrés, mais aujourd'hui, nous envisagerons un système de contrôle pour les petits systèmes de serveur assez courants, qui sont refroidis par seulement quelques climatiseurs domestiques, généralement simples - selon les statistiques, cela est plus souvent 2. moins de 3 climatiseurs.

Pour l'avenir, je veux montrer immédiatement le schéma de travail du système développé, qui sont intéressés - je demande chat.





Le système de contrôle à l'étude ou l'unité de rotation des climatiseurs n'est pas une nouveauté dans le monde de la technologie climatique, mais il dispose d'un ensemble de fonctions avancées (principalement la communication) qui le distinguent nettement de tout ce que le marché a à offrir.

La question logique est - pourquoi tout cela est-il nécessaire? L'utilisation d'un système de contrôle séparé pour les climatiseurs dans la salle des serveurs permet:

- de maintenir un niveau de température donné dans la salle en contrôlant automatiquement les
climatiseurs installés;
- rotation alternée - la commutation des climatiseurs à intervalles réguliers (de plusieurs heures à un jour) garantit leur usure uniforme, ce qui augmente la fiabilité du système de refroidissement;
- lorsque la température critique est dépassée, les climatiseurs de secours se mettent automatiquement en marche et fonctionnent jusqu'à ce que la température dans la salle des serveurs tombe à un niveau prédéterminé;
- en contrôlant la différence de température entre les entrées et les sorties des climatiseurs, le système peut automatiquement reconnaître leur dysfonctionnement et le signaler en fermant les contacts d'urgence, en transmettant des données au serveur Web, en envoyant des sms ou des e-mails à la personne responsable, etc.
- La possibilité de surveiller à distance l'état et de contrôler les climatiseurs via un serveur Web.

Le cœur du système décrit est un contrôleur central basé sur le système microcontrôleur + STM32F107 sur une puce CC2530(Texas Instruments), contenant le cœur de calcul 8051 et un émetteur-récepteur radio standard IEEE 802.15.4 (2,4 GHz).


Photo du premier prototype


Vue schématique du contrôleur

Le contrôleur possède un petit écran LCD noir et blanc de 128 * 64 pixels, un bouton encodeur («twist») pour le contrôle, une entrée d'alimentation 220 V, une antenne externe, un connecteur Ethernet, une sortie d'alarme et un récepteur IR pour enregistrer les commandes de contrôle des climatiseurs à partir des panneaux de commande d'origine.

Le contrôle direct des climatiseurs est assuré par des modules sans fil (RF), installés un pour chaque climatiseur. L'échange d'informations entre chaque module RF et l'unité de commande centrale s'effectue via un canal sans fil 2,4 GHz utilisant son propre protocole, dont le niveau MAC est identique au niveau MAC du protocole Zigbee. Les modules contrôlent les climatiseurs par infrarouge à l'aide de diodes infrarouges, c'est-à-dire que les climatiseurs «pensent» chaque fois qu'ils sont contrôlés par une personne via leur propre panneau de commande. Lors de l'installation du système, 3 commandes sont enregistrées pour chaque climatiseur: mise en marche pour le refroidissement, mise en marche pour la ventilation et arrêt.


Les premiers prototypes de modules RF, fils blancs - alimentation


Vue schématique du module RF

Dans le menu principal du contrôleur central, la température ambiante moyenne est affichée (la valeur moyenne des capteurs de température des modules à l'entrée de tous les climatiseurs), une liste des modules connectés avec des icônes d'état, la température réglée, ainsi que l'heure synchronisée avec le serveur Web distant: à



partir du menu, vous pouvez lier le nouveau module à au contrôleur:



Vous pouvez enregistrer diverses commandes infrarouges à partir du panneau de commande natif:



Vous pouvez définir la température requise pour maintenir la pièce et le temps de rotation des climatiseurs:



ainsi que construire un grand nombre de paramètres supplémentaires.

Pendant le fonctionnement du système, en cas de puissance suffisante des climatiseurs installés dans la pièce contrôlée, le contrôleur maintient la température moyenne dans la pièce non supérieure à la température réglée dans les réglages + 3 degrés.
Si la température ambiante moyenne dépasse la température réglée, le contrôleur allume séquentiellement les climatiseurs pour le refroidissement, le premier à allumer les climatiseurs avec moins de temps de fonctionnement.
Le climatiseur est considéré comme fonctionnant pour le refroidissement si, après avoir envoyé la commande de refroidissement au climatiseur par le module RF LED infrarouge, la différence de température spécifiée dans les paramètres du système entre l'air entrant et sortant du climatiseur est établie.
Si, après avoir donné la commande IR au climatiseur, la différence de température ci-dessus ne sera pas établie dans les 5 minutes, alors ce module affichera une erreur de compresseur.
Cependant, si la différence de température n'atteint pas l'ensemble dans les 5 minutes après la première tentative de l'allumer, le contrôleur essaiera de l'allumer pour le refroidissement 2 fois de plus avec un intervalle de 5 minutes. Si la différence de température après 5 minutes après l'envoi de la dernière commande de mise en marche pour le refroidissement reste inférieure au seuil, le climatiseur est éteint pour éviter les bris et le fonctionnement est arrêté jusqu'à ce que l'erreur du compresseur soit corrigée.
Le nombre de climatiseurs allumés à un moment donné dépend de l'excès de la température moyenne par rapport à celui réglé. Si la température réglée est dépassée de 3 degrés ou plus, tous les climatiseurs sont allumés pour le refroidissement.

L'algorithme de maintien automatique de la température comprend une fonction de rotation, qui est utilisée pour établir un équilibre entre la chaleur générée par l'équipement situé dans la pièce et la chaleur absorbée par le système de climatisation - dans ce cas, un certain nombre de climatiseurs seront en état de refroidissement pendant une longue période.
Si, en même temps, ce nombre de climatiseurs en état de refroidissement est inférieur au nombre de tous les climatiseurs sans problème, alors après un temps de rotation spécifié, l'état de refroidissement sera transféré du climatiseur avec un temps de rotation plus long (à partir du nombre de climatiseurs actuellement allumés) au climatiseur avec un temps de fonctionnement total inférieur (à partir du nombre d'éteints climatiseurs pour le moment).
Si le nombre de climatiseurs activés pour le refroidissement a atteint le nombre de tous les climatiseurs disponibles, ils continuent de fonctionner pour le refroidissement, quelle que soit la durée de fonctionnement en rotation.
Les heures de fonctionnement en rotation sont considérées comme l'opération de refroidissement du climatiseur à partir du moment où il a été allumé pour la dernière fois.

Si un câble Ethernet connecté à Internet est connecté au contrôleur, le contrôleur échange des données avec le serveur Web distant une fois par minute. L'utilisateur a la possibilité de surveiller à distance à la fois l'état général du système (température moyenne de la pièce, le fonctionnement continu du contrôleur) et l'état de chaque climatiseur installé.
Si nécessaire, l'utilisateur a la possibilité d'allumer manuellement l'un des climatiseurs disponibles pour le refroidissement, la ventilation ou de l'éteindre.

Vous trouverez ci-dessous des captures d'écran du serveur Web de test, avec lesquelles vous pouvez surveiller les serveurs contrôlés par l'État et gérer les installer installés:


Écran de l'état général de la salle des serveurs


du climatiseur unique

Merci à tous pour votre attention, j'attends vos commentaires!
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Source: https://habr.com/ru/post/fr382503/