Sistem kontrol AC nirkabel otomatis, atau unit rotasi AC pada STM32 + TI CC2530

Hai teman!
Hari ini saya ingin memberi tahu Anda tentang satu pengembangan yang menarik dari sistem kontrol pendingin udara elektronik.

Internet modern, komputasi awan atau pemrosesan data dalam jumlah besar tidak dapat dibayangkan tanpa server. Kira-kira hingga 50% energi yang dikonsumsi oleh server menjadi panas, yang harus dihilangkan dari ruang server atau pusat data dengan satu atau lain cara.

Sebagai aturan, AC digunakan untuk tujuan ini, jumlah dan kekuatan yang dihitung tergantung pada volume tempat, pembuangan panas server, dan parameter lainnya. Pusat data yang benar-benar besar menggunakan sistem AC split mahal dengan sistem kontrol bawaan, namun hari ini kami akan mempertimbangkan sistem kontrol untuk sistem server kecil yang cukup umum saat ini, yang didinginkan oleh hanya beberapa, biasanya AC rumah tangga sederhana - menurut statistik, ini lebih sering 2. kurang dari 3 AC.

Ke depan, saya ingin segera menunjukkan skema kerja dari sistem yang dikembangkan, yang tertarik - saya minta kucing.





Sistem kontrol yang dipertimbangkan atau unit rotasi AC bukanlah hal baru di dunia teknologi iklim, namun memiliki serangkaian fungsi canggih (terutama komunikasi) yang membedakannya secara tajam dari semua yang ditawarkan pasar.

Pertanyaan logisnya adalah - mengapa semua ini perlu? Penggunaan sistem kontrol terpisah untuk AC di ruang server memberikan:

- mempertahankan tingkat suhu tertentu di ruangan dengan secara otomatis mengontrol
AC yang dipasang;
- rotasi bergantian - mengganti AC secara berkala (dari beberapa jam ke sehari) memastikan keausan yang seragam, yang meningkatkan keandalan sistem pendingin;
- ketika suhu kritis terlampaui, AC siaga secara otomatis menyala dan bekerja sampai suhu di ruang server turun ke tingkat yang telah ditentukan;
- dengan mengendalikan perbedaan suhu antara input dan output AC, sistem dapat secara otomatis mengenali kegagalan fungsi mereka dan memberi isyarat dengan menutup kontak darurat, mengirimkan data ke server web, mengirim sms atau pesan email ke orang yang bertanggung jawab, dan seterusnya;
- Kemampuan untuk memonitor status dan mengontrol AC dari jarak jauh melalui server web.

Inti dari sistem yang dijelaskan adalah pengontrol pusat berdasarkan pada mikrokontroler + sistem STM32F107 pada chip CC2530(Texas Instruments), yang berisi inti komputasi 8051 dan standar transceiver radio IEEE 802.15.4 (2,4 GHz).


Foto prototipe pertama.


Tampilan skematis dari pengontrol

. Pengontrol memiliki layar LCD hitam dan putih kecil 128 * 64 piksel, kontrol tombol enkoder ("twist"), input daya 220 V, antena eksternal, konektor Ethernet, output alarm, dan penerima IR untuk merekam perintah kontrol untuk AC dari panel kontrol asli.

Kontrol langsung AC dilakukan oleh modul nirkabel (RF), dipasang satu untuk setiap AC. Pertukaran informasi antara setiap modul RF dan unit kontrol pusat dilakukan melalui saluran nirkabel 2,4 GHz menggunakan protokolnya sendiri, tingkat MAC yang identik dengan tingkat MAC dari protokol Zigbee. Modul-modul mengontrol pendingin udara melalui inframerah menggunakan dioda IR, yaitu pendingin udara “berpikir” setiap kali mereka dikontrol oleh seseorang melalui panel kontrol mereka sendiri. Saat memasang sistem, 3 perintah dicatat untuk setiap AC: menghidupkan untuk pendinginan, menghidupkan untuk ventilasi dan mematikan.


Prototipe pertama dari modul RF, kabel putih - daya


Tampilan skematis modul RF

Di menu utama pengontrol pusat, suhu ruangan rata-rata ditampilkan (nilai rata-rata untuk sensor suhu modul pada input semua AC), daftar modul terlampir dengan ikon status, suhu yang ditetapkan, serta waktu yang disinkronkan dengan server web jarak jauh:



Dari menu, Anda dapat mengikat modul baru untuk ke controller:



Anda dapat merekam berbagai perintah inframerah dari panel kontrol asli:



Anda dapat mengatur suhu yang diperlukan untuk menjaga ruangan dan waktu rotasi AC:



Serta membangun sejumlah besar parameter tambahan.

Selama pengoperasian sistem, jika daya AC yang cukup terpasang di ruang yang dikontrol, pengontrol mempertahankan suhu rata-rata di dalam ruangan tidak lebih tinggi dari suhu yang diatur saat mengatur parameter + 3 derajat.
Jika suhu ruangan rata-rata naik di atas suhu yang disetel, pengontrol secara berurutan menyalakan AC untuk pendinginan, yang pertama menyalakan AC dengan lebih sedikit waktu pengoperasian.
Pendingin udara dianggap berfungsi untuk pendinginan jika, setelah mengirim perintah pendinginan ke pendingin udara dengan modul RF LED inframerah, perbedaan suhu yang ditentukan dalam pengaturan sistem antara udara yang masuk dan meninggalkan pendingin udara sudah mapan.
Jika, setelah memberikan perintah IR ke AC, perbedaan suhu di atas tidak akan terjadi dalam 5 menit, maka modul ini akan menampilkan kesalahan kompresor.
Namun, jika perbedaan suhu tidak mencapai set dalam 5 menit setelah upaya pertama untuk menyalakannya, pengontrol akan mencoba untuk menyalakannya untuk pendinginan 2 kali lebih lama dengan interval 5 menit. Jika perbedaan suhu setelah 5 menit setelah mengirim perintah pengaktifan terakhir untuk pendinginan masih di bawah ambang batas, maka AC dimatikan untuk mencegah kerusakan, dan bekerja dengannya dihentikan sampai kesalahan kompresor dihilangkan.
Jumlah AC yang dihidupkan pada saat tertentu tergantung pada kelebihan suhu rata-rata di atas yang ditetapkan. Jika suhu yang disetel melebihi 3 derajat atau lebih, semua AC dinyalakan untuk pendinginan.

Algoritma pemeliharaan suhu otomatis mencakup fungsi rotasi, yang digunakan untuk membangun keseimbangan antara panas yang dihasilkan oleh peralatan yang terletak di ruangan dan panas yang diambil oleh sistem pendingin udara - dalam hal ini, sejumlah pendingin udara akan berada dalam kondisi pendinginan untuk waktu yang lama.
Jika pada saat yang sama jumlah pendingin udara ini dalam keadaan pendinginan kurang dari jumlah semua pendingin udara bebas kecelakaan, maka setelah waktu rotasi tertentu keadaan pendinginan akan ditransfer dari AC dengan waktu rotasi yang lebih besar (dari jumlah AC yang dinyalakan saat ini) ke AC dengan total waktu operasi yang lebih rendah (dari jumlah dimatikan pendingin udara saat ini).
Jika jumlah AC yang dihidupkan untuk pendinginan telah mencapai jumlah semua AC yang tersedia, maka mereka terus bekerja untuk pendinginan terlepas dari jam operasi rotasi.
Jam operasional rotasi dianggap sebagai operasi pendinginan AC sejak pertama kali dihidupkan.

Jika kabel Ethernet yang terhubung ke Internet terhubung ke controller, maka controller bertukar data dengan server web jarak jauh sekali dalam satu menit. Pengguna memiliki kemampuan untuk memantau dari jarak jauh kondisi umum sistem (suhu kamar rata-rata, operasi kontinu controller) dan status setiap AC yang dipasang.
Jika perlu, pengguna memiliki kesempatan untuk secara manual menyalakan AC yang tersedia untuk pendinginan, ventilasi atau mematikannya.

Di bawah ini adalah tangkapan layar dari server web pengujian, yang dengannya Anda dapat memantau status server yang dipantau dan mengelola AC yang terpasang di dalamnya:


Layar untuk status umum ruang server


Riwayat operasi Sejarah AC yang terpisah

Terima kasih atas perhatian Anda, saya menunggu komentar Anda!
Pertanyaan, keinginan, komentar, silakan menulis ke frimen3 di gmail.com.

Source: https://habr.com/ru/post/id382503/