基本信息
- 項目名稱:
- 暖氣流量智能控制系統(tǒng)
- 小類:
- 機(jī)械與控制
- 大類:
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介:
- 暖氣流量智能控制系統(tǒng)是一套旨在通過充分提高暖氣利用效率,減小熱能浪費(fèi)同時為人們提供一個更加舒適的環(huán)境的裝置。該裝置主要包括電源模塊、測溫模塊、中樞控制模塊、人機(jī)交互模塊、氣溫輸出顯示模塊和流量調(diào)節(jié)執(zhí)行模塊。其中測溫模塊的主要元件是數(shù)字溫度傳感器ds18b20,中樞控制模塊的主要元件是at89s51單片機(jī),人機(jī)交互模塊由鍵盤和顯示器構(gòu)成,執(zhí)行模塊的主要構(gòu)件包括驅(qū)動電路和步進(jìn)電機(jī)。
- 詳細(xì)介紹:
- 測溫模塊:測溫模塊用于采集室內(nèi)溫度,并將模擬信號裝化為數(shù)字信號之后輸送給控制系統(tǒng)處理。本裝置中的溫控模塊為ds18b20數(shù)字溫度傳感器,其具有體積更小、精度更高、適用電壓更寬、采用一線總線、可組網(wǎng)等眾多優(yōu)點(diǎn),在實際應(yīng)用中取得了良好的測溫效果,在現(xiàn)實生產(chǎn)生活中應(yīng)用廣泛,尤其是在溫度檢測電路中,ds18b20數(shù)字溫度傳感器具有明顯的優(yōu)勢。由于數(shù)字溫度傳感器可以直接將模擬信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號,就免去了模數(shù)轉(zhuǎn)換器,因此DS18B20可以直接與單片機(jī)相連接。 中樞控制模塊:本系統(tǒng)中的中樞控制模塊就是由AT89S51單片機(jī)構(gòu)成的單片機(jī)控制單元,它不僅處理來自溫度傳感器的溫度信息,同時將處理之后的指令傳輸給執(zhí)行模塊和顯示模塊。單片機(jī)是本裝置最為重要的結(jié)構(gòu)單元,也是實現(xiàn)系統(tǒng)功能與否的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。我們的單片機(jī)選擇了由美國ATMEL 公司生產(chǎn)的AT89S51 單片機(jī),S51單片機(jī)是C51的全新替代產(chǎn)品,不僅完全向下兼容,而且其性能也更加優(yōu)于C51單片機(jī),其計算速度更快、支持ISP在線下載、程序加密等。 人機(jī)交互模塊:本裝置中的人機(jī)交互模塊主要是為了滿足人們對不同的室溫環(huán)境的要求,用戶可以根據(jù)個人需要自主設(shè)定最合適的室溫值,由兩個溫度設(shè)定鍵和設(shè)定溫度顯示器構(gòu)成,與單片機(jī)相連接,操作十分簡單方便。 氣溫輸出顯示模塊:氣溫輸出顯示模塊有兩位數(shù)碼管及數(shù)碼管排阻組成,與單片機(jī)相連,用于顯示室內(nèi)氣溫。我們選擇用兩塊0.56英寸42AS共陰數(shù)碼管組成一個兩位數(shù)的溫度顯示屏。該模塊同時包括人機(jī)交互模塊中的溫度顯示器。 流量調(diào)節(jié)執(zhí)行模塊:流量調(diào)節(jié)執(zhí)行系統(tǒng)是具體完成管道內(nèi)暖氣流通量的執(zhí)行機(jī)構(gòu),主要由步進(jìn)電機(jī)組成,與步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)軸連接的轉(zhuǎn)子閥門被安裝在管道內(nèi)。之所以選擇步進(jìn)電機(jī)就是為了完成對流量的精確控制。28BYJ-48型步進(jìn)電機(jī)為4相5線步進(jìn)電機(jī),工作電壓5-12V,步進(jìn)角度:5.625 x 1/64,實驗中我們選擇了該類步進(jìn)電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)受脈沖信號控制,并且只有在驅(qū)動電路的配合之下才可以正常工作,為此我們選擇了uln2003驅(qū)動器,連接單片機(jī)與步進(jìn)電機(jī),ULN2003是高耐壓、大電流達(dá)林頓陳列,由七個硅NPN 達(dá)林頓管組成,多用于單片機(jī)、智能儀表、PLC、數(shù)字量輸出卡等控制電路中??芍苯域?qū)動繼電器等負(fù)載。
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 暖氣是我國北方地區(qū)使用最廣泛的集中采暖系統(tǒng),然而,在現(xiàn)有的技術(shù)里,暖氣的運(yùn)用很簡單,無非實現(xiàn)根據(jù)不同居室內(nèi)的氣溫差異與要求進(jìn)行及時有效地調(diào)節(jié),這樣既導(dǎo)致人的身體不適又造成了能源的巨大浪費(fèi)。為了解決現(xiàn)有暖氣系統(tǒng)存在的上述技術(shù)問題,本項目提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、可以及時有效的根據(jù)室溫變化改變暖氣流量進(jìn)而改變室溫的智能調(diào)控系統(tǒng)。 創(chuàng)新點(diǎn)包括:1、數(shù)字溫度傳感器可以直接將溫度信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號并輸出,減去了A/D的運(yùn)用;2、技術(shù)中的步進(jìn)電機(jī)采用角度步進(jìn)的方式,每一個偏轉(zhuǎn)電流只會使電機(jī)每次偏轉(zhuǎn)5.625度,調(diào)節(jié)更加精確,并且該電機(jī)的最大偏轉(zhuǎn)角位移為90度;3、單片機(jī)將遞增的電流信號轉(zhuǎn)化輸出為正脈沖,遞減的電流信號轉(zhuǎn)化輸出為負(fù)脈沖,正脈沖電流使電機(jī)正轉(zhuǎn),負(fù)脈沖電流使電機(jī)反轉(zhuǎn);4、人機(jī)交互系統(tǒng)的使用可以使室溫調(diào)節(jié)范圍具有自主選擇性。 主要指標(biāo)有:1、裝置的可選有效工作溫度范圍為0~20攝氏度,并能實行差異化設(shè)置;2、控制電路的工作電壓為5V,執(zhí)行電機(jī)的工作電壓為5-12V;3、溫度上升時,單片機(jī)輸出正脈沖,溫度下降時,單片機(jī)輸出負(fù)脈沖;4、一個正電脈沖使步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)一次,一個負(fù)電脈沖使步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)一次;5、步進(jìn)電機(jī)的角位移范圍是0~90度,角位移達(dá)到最大值時正(負(fù))電脈沖不能再使之正(反)轉(zhuǎn);6、步進(jìn)電機(jī)每次只步進(jìn)5.625度;7、綜合能量利用效率提高15%以上。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 對國內(nèi)外暖氣節(jié)能技術(shù)的檢索研究發(fā)現(xiàn),控制暖氣流量的技術(shù)已經(jīng)有出現(xiàn),但定位和用途都不一樣,而與本項目目的相同的更是寥寥可數(shù)。專利號為200720310360.7的實用新型專利提供了一種類似于本項目的裝置,但其不能根據(jù)氣溫的變化適時改變暖氣流量,而且其結(jié)構(gòu)過于簡單,難以承受暖氣管內(nèi)很大的壓力;專利號為200420002744.9的實用新型提供了一種純機(jī)械的控制閥,不能實現(xiàn)暖氣流量的自主化調(diào)節(jié)。因此本項目在技術(shù)上具有一定的領(lǐng)先優(yōu)勢,而且更適合于實際運(yùn)用。 項目進(jìn)展: 本項目的理論研究已經(jīng)接近尾聲,理論成果經(jīng)過模擬實驗和實物實驗均得到很好的驗證。目前已經(jīng)該項目的專利已經(jīng)公開,并已經(jīng)制作出實物裝置一件。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 1、太原市大學(xué)生科技創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)立項項目(經(jīng)費(fèi)支持) 2、中北大學(xué)“劉鼎杯”課外學(xué)術(shù)作品競賽特等獎 3、中北大學(xué)育才杯科技競賽一等獎
作品所處階段
- 中試階段。理論研究已基本結(jié)束,完成實物裝置一件。
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 合作開發(fā)
作品可展示的形式
- 實物、產(chǎn)品、圖紙、現(xiàn)場演示、圖片、樣品
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 本項目解決了目前家用暖氣流量無法根據(jù)不同需求實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)的實際問題,該裝置通過自動檢測實現(xiàn)自動調(diào)節(jié),智能化明顯,裝置結(jié)構(gòu)體積小,方便安裝。該技術(shù)目前屬國內(nèi)先進(jìn)水平,裝置安裝使用方便,可以與現(xiàn)有暖氣管道系統(tǒng)輕松嫁接,可以實現(xiàn)全自動調(diào)節(jié),成品使用結(jié)構(gòu)簡單、成本低,非常適用于普通家庭。 本項目的實施將極大地提高能源利用率,減少能源的浪費(fèi),減少熱電廠因熱能過度生產(chǎn)而造成的環(huán)境損害,既節(jié)能又環(huán)保,社會意義重大;對于用戶而言,本裝置可以大大提高能源的利用效率,既節(jié)約了暖氣費(fèi)用又能擁有一個更加舒適的生活環(huán)境,因此經(jīng)濟(jì)意義效益十分顯著,市場推廣前景廣闊。
同類課題研究水平概述
- 能源行業(yè)是一個新型行業(yè),涉及節(jié)能環(huán)保,在能源利用越來越緊張的情況下,世界各國紛紛將節(jié)能行業(yè)放在突出重要的位置,投資重大資金研究節(jié)能環(huán)保措施,因此帶來了該產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,節(jié)能裝置與技術(shù)更是日新月異。 暖氣供暖系統(tǒng)在我國北方地區(qū)廣泛采用,而熱力輸暖系統(tǒng)又是一個高能耗、高污染的產(chǎn)業(yè),因此提高能量的利用率,減小能量浪費(fèi)就顯得尤為重要。 通過對國內(nèi)外暖氣節(jié)能技術(shù)的檢索研究發(fā)現(xiàn),控制暖氣流量的技術(shù)已經(jīng)有出現(xiàn),但定位和用途都不一樣,而與本項目目的相同的更是寥寥可數(shù)。專利號為200720310360.7的實用新型專利提供了一種類似于本項目的裝置,但其不能根據(jù)氣溫的變化適時改變暖氣流量,而且其結(jié)構(gòu)過于簡單,難以承受暖氣管內(nèi)很大的壓力;專利號為200420002744.9的實用新型提供了一種純機(jī)械的控制閥,不能實現(xiàn)暖氣流量的自主化調(diào)節(jié)。因此本項目在技術(shù)上具有一定的領(lǐng)先優(yōu)勢,而且更適合與實際運(yùn)用。 經(jīng)最新調(diào)查發(fā)現(xiàn),目前國內(nèi)的部分地區(qū)已經(jīng)出現(xiàn)有類似的調(diào)控閥門運(yùn)用于日常生活,但是其在自動控制方面還不夠完善,功能定位也不完全一樣,因此就目前來說,本項目技術(shù)還具有很強(qiáng)的技術(shù)優(yōu)勢和更大的實用價值。