自动无线空调控制系统，或STM32 + TI CC2530上的空调旋转单元

嗨，朋友们！
今天，我想向您介绍一个电子空调控制系统的有趣发展。

没有服务器之类的东西，就无法想象现代的互联网，云计算或仅处理大量数据。服务器消耗的能量中大约有50％转化为热量，必须以一种或另一种方式将其从服务器机房或数据中心中清除。

通常，空调用于这些目的，其数量和功率取决于房屋的体积，服务器的散热和其他参数来计算。真正的大型数据中心使用带有内置控制系统的昂贵的分体式空调系统，但是今天我们将考虑用于当今相当普遍的小型服务器系统的控制系统，这些服务器仅由少数几个通常简单的家用空调进行冷却-根据统计数字，这些系统通常为2。少于3台空调。

展望未来，我想立即展示感兴趣的发达系统的工作方案-我要猫。





正在考虑的控制系统或空调的旋转单元在气候技术领域并不是什么新鲜事物，但是它具有一组先进的功能（主要是通讯功能），将其与市场所能提供的功能区分开来。

逻辑上的问题是-为什么所有这些都是必要的？对服务器机房中的空调使用单独的控制系统可以：

-通过自动控制已
安装的空调来保持机房中的给定温度；
-交替旋转-定期切换空调（从几小时到一天）可确保其均匀磨损，从而提高了冷却系统的可靠性；
-当超过临界温度时，备用空调自动开启并工作，直到服务器机房温度降至预定水平；
-通过控制空调的输入和输出之间的温差，系统可以自动识别其故障，并通过关闭紧急联系人，将数据发送到Web服务器，向负责人发送短信或电子邮件消息等方式发出信号；
-能够通过Web服务器远程监视状态并控制空调的能力。

所描述系统的核心是基于STM32F107微控制器+ CC2530芯片上的系统的中央控制器（Texas Instruments），包含8051计算核心和无线电收发器标准IEEE 802.15.4（2.4 GHz）。


第一个原型


的照片控制器

的示意图控制器具有一个128 * 64像素的小黑白LCD屏幕，一个编码器按钮（“旋转”）控件，一个220 V电源输入，一个外部天线，一个以太网连接器，一个警报输出和一个IR接收器从原始控制面板记录空调的控制命令。

通过无线模块（RF）对空调进行直接控制，每个无线模块都安装了一个无线模块。每个RF模块和中央控制单元之间的信息交换是通过2.4 GHz无线信道使用其自己的协议进行的，该协议的MAC级别与Zigbee协议的MAC级别相同。这些模块使用红外二极管通过红外通道控制空调，也就是说，每当有人通过自己的控制面板对其进行控制时，空调就会“思考”。安装系统时，每个空调记录3条命令：打开以进行冷却，打开以进行通风和关闭。


射频模块的第一个原型，白线-电源


射频模块的示意图

在中央控制器的主菜单中，显示平均室温（所有空调输入端上的模块温度传感器的平均值），带有状态图标的已连接模块列表，设置温度以及与远程Web服务器同步的时间：



从菜单中，您可以将新模块绑定到到控制器：



您可以从本地控制面板记录各种红外命令：



您可以设置维持房间所需的温度和空调的旋转时间：



以及建立大量附加参数。

在系统运行期间，如果在受控室内安装了足够的空调，则控制器将保持室内平均温度不高于设置参数+ 3度时设置的温度。
如果平均室温升高到设定温度以上，则控制器会顺序打开空调进行制冷，第一个以较少的运行时间打开空调。
如果在通过RF模块的IR LED向空调器发送冷却命令之后，在进出空调器的系统设置中确定了温差，则认为该空调器正在制冷。
如果在向空调发出IR命令后5分钟内仍未建立上述温差，则此模块将显示压缩机错误。
但是，如果在第一次尝试打开后5分钟内温差仍未达到设定值，则控制器将尝试以5分钟的间隔再次打开它以冷却2次。如果在发送最后一个用于冷却的命令后5分钟后，温度差仍低于阈值，则应关闭空调以防止损坏，并停止工作直到清除压缩机错误。
在任何给定的时刻打开空调的数量取决于平均温度超出设定温度的数量。如果设定温度超过3度或以上，则将打开所有空调进行冷却。

自动温度维护算法包含旋转功能，该功能用于在室内设备产生的热量与空调系统吸收的热量之间建立平衡-在这种情况下，一定数量的空调将长时间处于制冷状态。
如果同时处于冷却状态的空调数量少于所有无故障空调的数量，则在指定的旋转时间后，冷却状态将从旋转时间较长的空调（从当前打开的空调数量）转移到总运行时间较短（从关闭的数量开始）的空调此刻的空调）。
如果打开用于冷却的空调的数量已达到所有可用空调的数量，则不管旋转操作时间如何，它们都将继续工作以进行冷却。
自上次开启空调以来，旋转运转时间被认为是空调的制冷操作。

如果将连接到Internet的以太网电缆连接到控制器，则控制器每分钟与远程Web服务器交换数据。用户可以远程监视系统的总体状况（平均室温，控制器的连续运行）和每个已安装空调的状态。
如有必要，用户有机会手动打开任何可用的空调进行冷却，通风或将其关闭。

以下是测试Web服务器的屏幕截图，您可以使用该屏幕截图监视受监视服务器的状态并管理其中安装的空调：


服务器机房的常规状态屏幕


单独空调的操作历史记录

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Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN382503/