Устройство контроля микроклимата в помещении

Полезная модель относится к области контроля параметров микроклимата, в частности к непрерывному контролю микроклимата в закрытых производственных и офисных помещениях и предназначена для измерения температуры, влажности воздуха, содержания углекислого газа в воздухе помещения, воздействующих на человека, находящегося на рабочем месте.
Известно устройство контроля параметров воздушной среды, которое содержит датчики температуры и влажности, преобразователи сигналов датчиков и вычислительное устройство (RU 2276353).
Известно устройство дистанционного контроля параметров микроклимата, которое содержит блок контроля, преобразователи параметров датчиков температуры и влажности, датчики температуры (RU 2208832).
Наиболее близким аналогом (прототипом) является устройство для измерения параметров микроклимата (RU 104309), включающее по меньшей мере две измерительные головки с датчиками температуры, влажности, микропроцессор.
Недостатками аналогов и прототипа является отсутствие возможности контроля содержания углекислого газа в воздухе помещения.
Задача, на решение которой направленно заявленное техническое решение заключается в создании устройства, которое обеспечивало бы простоту его применения. Техническим результатом предлагаемой полезной модели является возможность измерения содержания углекислого газа в воздухе помещения с поправкой на температуру и влажность воздуха.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что устройство контроля микроклимата в помещении с
микроконтроллером, датчиками температуры и влажности, дополнительно содержит дисплей, устройство управления питанием датчика углекислого газа, DC/DC-преобразователь, модуль связи, датчик углекислого газа установленные на плате, а микроконтроллер включает блок получения значений с датчиков устройства, блок расчета поправочного коэффициента по влажности, блок расчета поправочного коэффициента по температуре, блок расчета отношения сопротивлений датчика углекислого газа, блок расчета концентрации углекислого газа, блок записи данных, оперативную память микроконтроллера, при этом DC/DC-преобразователь, устройство управления питанием датчика углекислого газа, датчик углекислого газа, микроконтроллер последовательно соединены, к другим входам микроконтроллера присоединены датчик температуры воздуха, датчик влажности воздуха и DC/DC-преобразователь, а выходы микроконтроллера присоединены к устройству управления питанием датчика углекислого газа, дисплею и модулю связи, кроме того в микроконтроллере к входам блока записи данных, блоков расчетов поправочного коэффициента по влажности, поправочного коэффициента по температуре и отношения сопротивлений датчика углекислого газа присоединен блок получения значений с датчиков устройства, выходы данных блоков расчетов присоединены к блоку расчета концентрации углекислого газа, который соединен с блоком записи данных, соединенным в свою очередь с оперативной памятью микроконтроллера, при этом устройство подключено к линии питания и линии связи.
Сущность полезной модели поясняется чертежами:
- Фиг. 1 - схема устройства, где:
1 - плата;
2 - дисплей;
3 - микроконтроллер;
4 - устройство управления питанием датчика углекислого газа;
5 - DC/DC-преобразователь;
6 - модуль связи;
7 - датчик углекислого газа;
8 - датчик температуры воздуха;
9 - датчик влажности воздуха;
10 - блок получения значений с датчиков устройства;
11 - блок расчета поправочного коэффициента по влажности;
12 - блок расчета поправочного коэффициента по температуре;
13 - блок расчета отношения сопротивлений датчика углекислого газа;
14 - блок расчета концентрации углекислого газа;
15 - блок записи данных;
16 - оперативная память микроконтроллера;
- Фиг. 2 - пример размещения устройства в составе системы сбора данных, где:
АРМ - автоматизированное рабочее место системы сбора данных; УКМП - устройство контроля микроклимата в помещении;
- Фиг. 3 - пример работы блока получения значений с датчиков устройства;
- Фиг. 4 - пример работы блока расчета поправочного коэффициента по влажности;
- Фиг. 5 - пример работы блока расчета поправочного коэффициента по температуре;
- Фиг. 6 - пример работы блока расчета отношения сопротивлений датчика углекислого газа;
- Фиг. 7 - пример работы блока расчета концентрации углекислого газа;
- Фиг. 8 - пример работы блока записи данных.
Предлагаемое устройство контроля микроклимата в помещении фиг. 1 содержит установленные на плате 1 дисплей 2, микроконтроллер 3, устройство управления питанием датчика углекислого газа 4, DC/DC-преобразователь 5, модуль связи 6, датчик углекислого газа 7, датчик температуры воздуха 8, датчик влажности воздуха 9. Микроконтроллер 3 включает блок получения значений с датчиков устройства 10, блок расчета поправочного коэффициента по влажности 11, блок расчета поправочного коэффициента по температуре 12, блок расчета отношения сопротивлений датчика углекислого газа 13, блок расчета концентрации углекислого газа 14, блок записи данных 15, оперативную память микроконтроллера 16. DC/DC-преобразователь 5, устройство управления питанием датчика углекислого газа 4, датчик углекислого газа 7 и микроконтроллер 3 последовательно соединены. К другим входам микроконтроллера 3 присоединены датчик температуры воздуха 8, датчик влажности воздуха 9 и DC/DC-преобразователь 5. Выходы микроконтроллера 3 присоединены к устройству управления питанием датчика углекислого газа 4, дисплею 2 и модулю связи 6. В микроконтроллере 3 к входам блока записи данных, блоков расчетов поправочного коэффициента по влажности 11, поправочного коэффициента по температуре 12 и отношения сопротивлений датчика углекислого газа 13 присоединен блок получения значений с датчиков устройства 10. Выходы данных блоков расчетов присоединены к блоку расчета концентрации углекислого газа 14, который соединен с блоком записи данных 15, соединенным в свою очередь с оперативной памятью микроконтроллера 16. Устройство подключено к линии питания и к линии связи.
Устройство контроля микроклимата в помещении УКМП фиг. 2 подключают к линии питания с напряжением 24 В через DC/DC-преобразователь 5, а с помощью модуля связи 6 к линии связи по одному из следующих каналов: RS-485, Ethernet, радиоканалу с частотой 433 МГц или 868 МГц, WiFi (радиоканал с частотой 2,4 ГГц или 5 ГГц) с протоколом ModBUS RTU соединяют с АРМ системы сбора данных, которая собирает, сохраняет и отображает полученные данные.
Устройство контроля микроклимата в помещении работает следующим образом.
Устройство контроля микроклимата в помещении фиг. 2 соединяют с АРМ системы сбора данных с помощью линий связи, например, по каналу RS-485c протоколом ModBUS RTU, а по линии питания подают напряжение 24 В, которое через DC/DC-преобразователь 5 фиг. 1 питает микроконтроллер 3, а также датчик газа 7 через устройство управления 4. Перед началом работы микроконтроллер 3 проводит процедуру инициализации датчиков углекислого газа 7, температуры воздуха 8, влажности воздуха 9, кроме того, микроконтроллер 3 выдает управляющий сигнал на устройство управления питанием датчика углекислого газа 4 для подачи питания на датчик углекислого газа 7. Далее производится периодический последовательный опрос датчиков углекислого газа 7, температуры воздуха 8, влажности воздуха 9 микроконтроллером 3 в соответствии с блоком получения значений с датчиков устройства 10. Пример работы блока получения значений с датчиков устройства приведен на Фиг. 3. Расчет концентрации углекислого газа в воздухе происходит с учетом поправок на температуру и влажность воздуха. Для этого полученные значения температуры и влажности воздуха из блока получения значений с датчиков устройства 10 поступают в блоки расчетов поправочных коэффициентов по влажности 11 и температуре 12. Примеры работы блоков расчетов поправочных коэффициентов по влажности и температуре приведены на Фиг. 4, 5. Полученное значение напряжения от датчика углекислого газа 7 из блока получения значений с датчиков устройства 10 для пересчета в концентрацию углекислого газа поступает сначала в блок расчета отношения сопротивлений датчика углекислого газа 13, затем полученное значение отношения сопротивлений, а также значения поправочных коэффициентов по температуре и влажности поступают в блок расчета концентрации углекислого газа 14. Примеры работ блока расчета отношения сопротивлений датчика углекислого газа и блока расчета концентрации углекислого газа приведены на Фиг. 6, 7. Значения температуры и влажности воздуха, полученные при проведении опроса датчиков температуры воздуха 8, влажности воздуха 9, и рассчитанное значение концентрации углекислого газа в блоке 14, передаются в блок записи данных 15 для сохранения в оперативной памяти 16 микроконтроллера 3 и отображаются на дисплее 2. Устройство контроля микроклимата в помещении, при получении запроса от АРМ системы сбора данных, передает ему данные из оперативной памяти 16 микроконтроллера 3 с помощью модуля связи 6, например, по каналу RS-485, с протоколом ModBUS RTU.