Бытовой холодильник - Курсовая работа

В настоящее время бытовые холодильники нашли широкое применение: они имеются практически в каждом доме. Система управления в бытовых холодильниках - тот интерфейс, который позволяет хозяину устанавливать нужные ему режимы работы прибора. Более того, даже модели холодильников 30-летней давности обладали электромеханической, а не чисто механической системой [1]. Например, в случае выхода из строя температурного датчика (термистора) замена такого датчика может обойтись дешевле замены электромеханического терморегулятора. Следует отметить, что электронные блоки сами собой ломаются редко, как правило, их выход из строя происходит изза скачков напряжения, или изза неправильной эксплуатации холодильника (например, владелец холодильника решил полить водой цветы, установленные на холодильнике, случайно пролил воду, вода попала на электронный блок, блок сгорел).Чтобы понять, как должна работать система управления, следует изучить принцип работы бытового двухкамерного холодильника. двухкамерный холодильник микропроцессорный контроллерХолодильник - устройство, поддерживающее низкую температуру в теплоизолированной камере [2]. Холодильники могут подразделяться на 2 вида: среднетемпературные камеры для хранения продуктов и низкотемпературные морозильники. Охлаждающий газ в холодильниках совершает так называемый обратный цикл Карно. В принципе возможно создание холодильника использующего только цикл Карно, но при этом для достижения высокой производительности потребуется или компрессор, создающий очень высокое давление, или очень большая площадь охлаждающего и нагревающего теплообменника. Основными составляющими частями холодильника являются: 1) конденсатор, находящийся снаружи холодильника;Двухкамерный холодильник отличается от однокамерного наличием собственного испарителя для холодильной и морозильной камер. Принцип работы двухкамерного холодильника следующий: жидкий фреон, накачиваемый мотором-компрессором, проходит по конденсатору и капиллярной трубке, попадет в испаритель морозильной камеры, вскипает и, испаряясь, начинает охлаждать поверхность испарителя [3]. При этом испарение жидкого фреона и, соответственно, охлаждение начинается в месте входа капиллярной трубки в испаритель и постепенно продвигается по его каналам к выходу испарителя морозильной камеры, как показано на рисунке 2. После обмерзания испарителя морозильной камеры жидкий фреон начинает поступать в испаритель холодильной камеры, охлаждает его до температуры минус 14 °С, после чего мотор-компрессор отключается. После отключения мотора воздух в холодильной камере под воздействием окружающей среды постепенно нагревается, от этого нагревается испаритель холодильной камеры.XX век всем запомнился холодильниками с электромеханическим управлением, но в XXI веке, развитие, техника и фантазия достигла многих высот не только в дизайне, функциональности, но и в электронном управлении [1]. Однако в чем плюс такого регулятора, он не привязан к испарителю, он может находиться как внутри так и снаружи холодильника. Такие холодильники, чтобы не понести убытков от порчи продуктов, изза колебаний температуры, спасает электронное управление. Электронное управление позволяет не просто точно установить в них температуру, но и сигнализирует хозяину, когда напиток достиг нужной температуры и готов к подаче к столу. Продукты будут сберегаться при температуре 15 °С, продукты не испортятся и в холодильнике не будет неприятного запаха, потребеление электроэнергии тоже сведется к минимуму.Разработать микропроцессорную систему управления, предназначенную для замены имеющихся электромеханических систем управления в бытовых двухкамерных холодильниках. Сигналы с датчиков температуры от холодильной и морозильной камеры поступают в виде напряжения постоянного тока в диапазоне от 0 до 12 В.Разрабатываемая МКС должна выполнять следующие функции: · преобразование входной аналоговой информации в цифровую для обеспечения работы микроконтроллера;Контроллер является частью МПС, обеспечивающей обработку оцифрованных данных, необходимых для программного обеспечения ПК. Функции контроллера заключаются в опросе состояния подключенного оборудования и обработке соответствующих событий, в зависимости от режима работы: · управление устройством выдачи сигнала, если не закрыта дверь холодильника в течение длительного времени;Панель управления должна быть интуитивно понятной, работа людей с которой допускается практически без предварительного обучения, при этом она должен быть организована таким образом, чтобы максимально исключить возможность ошибочного ввода.Микроконтроллер получает информацию от двух датчиков температуры: стоящего в холодильной камере и в морозильной. О состоянии двери холодильника микроконтроллеру сообщает кнопка S1: когда дверь закрыта, кнопка нажата, когда дверь открыта - отпущена.В настоящее время в этих изделиях используется более сотни разных процессорных ядер, а общее количество типов микроконтроллеров исчисляется многими тысячами. Некоторые типы используются просто для выпол

Содержание

Введение

1. Обзор технической литературы

1.1 Принцип работы однокамерного холодильника

1.2 Принцип работы бытового двухкамерного холодильника с электромеханической системой управления

1.3 Бытовой холодильник с электронной системой управления

2. Постановка задачи

2.1 Функции микроконтроллерной системы

2.2 Функции контроллера и требования к техническим характеристикам

2.3 Требования к панели индикации и панели управления

3. Разработка структурной и функциональной схем микропроцессорной системы

3.1 Выбор и обоснование микроконтроллера

3.2 Выбор датчиков температуры

4. Выбор и описание алгоритмов работы микропроцессорной системы

5. Выбор и обоснование языка программирования

6. Разработка системы диагностирования аппаратных средств

7. Расчет вероятности безотказной работы

Заключение

Список литературы

Приложение А Структурная схема микропроцессорной системы

Приложение Б Функциональная схема микропроцессорной системы

Приложение В Схема программы управления микропроцессорной системы

Приложение Г Временные диаграммы работы микропроцессорной системы

Приложение Д Фрагмент кода программы

В настоящее время бытовые холодильники нашли широкое применение: они имеются практически в каждом доме. Система управления в бытовых холодильниках - тот интерфейс, который позволяет хозяину устанавливать нужные ему режимы работы прибора. Существует две принципиально отличающиеся системы: электромеханическая и электронная. При этом, внешние регуляторы могут быть практически одинаковыми. Механическая система сейчас практически не используется. Более того, даже модели холодильников 30-летней давности обладали электромеханической, а не чисто механической системой [1].

В чем преимущества электронной системы? Прежде всего, в том, что она позволяет выставлять более точные значения температуры в различных камерах холодильного прибора. К тому же, в распоряжении пользователя оказывается больше полезных функций.

Электромеханическую систему многие считают более надежной, хотя на данный момент однозначно этого утверждать нельзя: надежность элементов электронной системы управления растет с каждым годом. Вопреки установившемуся мнению, что ремонт электромеханической системы обходится дешевле ремонта электронной, в некоторых случаях происходит все наоборот. Например, в случае выхода из строя температурного датчика (термистора) замена такого датчика может обойтись дешевле замены электромеханического терморегулятора. Хотя, конечно, в случае выхода из строя электронного модуля управления ремонт может быть достаточно дорог. Следует отметить, что электронные блоки сами собой ломаются редко, как правило, их выход из строя происходит изза скачков напряжения, или изза неправильной эксплуатации холодильника (например, владелец холодильника решил полить водой цветы, установленные на холодильнике, случайно пролил воду, вода попала на электронный блок, блок сгорел). С другой стороны, электромеханическая система устанавливает температуру менее точно, чем ее более «продвинутая» сестрица, ориентирующаяся на показания температурных датчиков, точность которых намного выше, чем точность электромеханических терморегуляторов. К тому же таких датчиков может несколько, что также позволяет оценивать температуру в камерах более точно.

Данный курсовой проект посвящен разработке микропроцессорной системы управления, предназначенной для замены имеющихся электромеханических систем управления в бытовых двухкамерных холодильниках.