智能控制器设计与实现

中央空调智能节能控制系统设计与实现

摘要：空调能耗正成为广大暖通设计者关注和研究的重要课题，本文分析了影响空调系统能源消耗的关键因素，并从系统的选择、设备的选配及系统的运行管理等方面提出了切实可行的空调节能方案，对空调系统的设计及运行管理中的节能具有一定参考价值。

关键词：中央空调；系统；设计；节能

1.中央空调系统的构成

1.1冷冻机组

这是中央空调的“制冷源”，通往各个房间的循环水由冷冻机组进行“内部热交换”，降温为“冷冻水”。

1.2冷冻水循环系统

由冷冻泵及冷冻水管道组成。从冷冻机组流出的冷冻水由冷冻泵加压送入冷冻水管道，在各房间内进行热交换，带走房间热量，使房间内的温度下降。从冷冻机组流出、进入房间的冷冻水简称为“出水”，流经所有的房间后回到冷冻机组的冷冻水简称为“回水”。

1.3冷却水循环系统

由冷冻泵、冷却水管道及冷却塔组成。冷冻机组进行热交换，使水温冷却的同时，必将释放大量的热量。该热量被冷却水吸收，使冷却水温度升高。冷却泵将升了温的冷却水压人冷却塔，使之在冷却塔与大气进行热交换，然后在将降了温的冷却水，送回到冷却机组。如此不断循环，带走了冷冻机组释放的热量。流进冷冻机组的冷却水简称为“进水”，从冷冻机组流回冷却塔的冷却水简称为“回水”。

1.4冷却风机

冷却塔风机用于降低冷却塔中的水温，加速将“回水”带回的热量散发到大气中去。可以看出，中央空调系统是工作过程室一个不断地进行热交换的能量转换过程。在这里，冷冻水和冷却水循环系统是能量的主要传递者。冷却水温度过高、过低都会影响冷冻机组使用寿命，因为温度过低影响机组润滑，但温度过高将导致制冷剂高压过高。因此，对冷却风机的控制便是中央空调控制系统的重要组成部份。变频控制冷却风机的转速使冷却水出水温度保持在28～30℃之间，既节能又延长冷冻机组使用寿命。!中央空调系统的组成和控制思想中央空调与家用独立空调的温度传递方式不同：家用独立空调直接吹风到散热器上获得冷风或者热风。中央空调主机对循环水进行加温或者降温，循环水（冷凝&温水）经水泵由隔热水管流向用户房间，用户房间安装散热器和风机，风机吹风通过散热器后进入房间，这时的风被加热或致冷。可以看出，中央空调系统具有两套水循环系统：传送冷&热量到用户的水循环系统和主机散热的水循环系统。这两个系统都使用了若干水泵和风机。中央空调系统通常都使用多台主机，对应地，水泵和风机也就更多了。通常的中央空调循环水流动速度是固定的。它不管有多少房间需要开空调，也不管各房间需要多少温度，即中央空调系统随时满负荷运转。这样显然效率非常低且浪费能源。大多数中央空调采用人工控制节能。我们采用智能单元，控制循环水的流动速度，协调各水泵风机的工作状态，使循环水的冷&热量充分被使用，同时也使空调主机处于最佳运行状态，充分利用空调机的最佳能耗比，提高主机运行效率；是我们节能控制的主要目的。

２０１１年第１０期　

中图分类号：　３　文献标识码：Ａ　文章编号：１００９—２５５２（２０１１）１０—０１９６—０４　

基于单片机的碾米机电机智能控制器设计与制作　

范宜标，吕　晶　

（龙岩学院物理与机电工程学院，龙岩３６４０００）　

摘要：设计并制作了可智能控制碾米机电机运动状态的控制器。该控制器利用红外传感器判　断碾米机漏斗内谷物下落的情况，单片机根据判断结果命令光电耦合器、交流接触器控制电机　

的转动状态。该设计可完成两项工作：智能判断漏斗内谷物量和智能决定电动机停转时间。这　两项工作是现今碾米机没有的功能，可为操作者省时省力，并节约电能。该设计经模拟样机检　测，可完全实现上述功能，基本实现全程操作智能化。　

关键词：碾米机；红外传感器；光电耦合器；单片机；智能控制器　

Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　ｕｓｅｄ　ｉｎ　

ｐａｄｄｙ　ｐｏｕｎｄｅｒ　ｂｙ　ｓｉｎｇｌｅ・ｃｈｉｐ　ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ　

ＦＡＮ　Ｙｉ—ｂｉａｏ．ＩⅣＪｉｎｇ　

（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｐｈｙ￣ｃｓ　ａｎｄ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ＆Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｅｎ￣ｎｅｅｒｉｎｇ，Ｌｏｎｇｙａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌｏｎｇｙａｎ　３６４０００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ａｎ　ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　ｉｓ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ　ａｎｄ　ｐｒｏｄｕｃｅｄ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｔｈｅ　ｍｏｔｉｏｎ　

ｓｔａｔｅ　ｏｆ　ｅｌｅｃｔｒｏｍｏｔｏｒ　ｉｎ　ｐａｄｄｙ　ｐｏｕｎｄｅｒ．Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ａｎ　ｉｎｆｒａｒｅｄ　ｓｅｎｓｏｒ　ｉｓ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｉｄｅｎｔｉｆｙ　ｔｈｅ　

ｓｉｔｕａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｇｒａｉｎｓ　ｉｎ　ｐａｄｄｙ　ｐｏｕｎｄｅｒ’Ｓ　ｔｕｎｄｉｓｈ．Ｔｈｅｎ　ｓｉｎｇｌｅ　ｃｈｉｐ　ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｇｉｖｅｓ　ｏｕｔ　ｏｒｄｅｒｓ　ｔｏ　ｐｈｏｔｏｃｏｕｐｌｅｒ．Ｕｌｔｉｍａｔｅｌｙ，ｔｈｅ　ｍｏｔｉｏｎ　ｓｔａｔｅ　ｏｆ　ｅｌｅｃｔｒｏｍｏｔｏｒ　ｉｓ　ｄｅｃｉｄｅｄ　ｂｙ　ＡＣ　ｃｏｎｔａｃｔｏｒ．Ｔｈｉｓ　ｄｅｓｉｇｎ　Ｃａｎ　

智能家居中的环境监测与控制系统设计与实现

智能家居是指应用信息技术、网络通信技术以及控制技术等手段，实现对家庭环境的智能化管理和控制的一种家居模式。环境监测与控制是智能家居中的核心功能之一，它通过传感器检测家庭环境数据，并通过控制器对各种设备进行智能调控，提供舒适、安全、节能的居住环境。本文将详细介绍智能家居环境监测与控制系统的设计与实现。

一、智能家居环境监测系统设计

智能家居环境监测系统需要满足以下要求：

1. 传感器选择与布置：环境监测系统的性能取决于传感器的选择和布置。常用的传感器有温湿度传感器、光照传感器、烟雾传感器、CO2传感器等。在设计之初，需要根据实际需求确定传感器的类型和数量，并合理布置在家庭各个关键区域，以获取准确的环境数据。

2. 数据采集与传输：环境监测系统需要实时采集传感器的数据，并传输至控制中心。可以采用有线或无线方式进行数据传输。有线方式可以通过网络线连接控制中心和传感器节点，无线方式可以利用无线通信技术，如Wi-Fi、Zigbee、蓝牙等。

3. 数据处理与分析：传感器采集的数据需要经过处理和分析，从中提取有用的信息。可以使用嵌入式系统或云计算技术进行数据处理与分析。嵌入式系统具有实时性强、功耗低、可扩展性好等特点，适用于对环境数据进行实时处理。云计算技术可以实现大数据处理和分析，用于挖掘环境数据背后的规律和趋势。

4. 用户界面设计与交互：环境监测系统需要提供友好的用户界面，方便用户实时了解家庭环境的各项指标，并进行操作和控制。用户界面可以通过手机App、电脑软件或智能终端进行展示。用户可以通过界面查看环境数据、设置温度、湿度等参数，并对设备进行远程控制。

二、智能家居环境控制系统设计

智能家居环境控制系统需要实现以下功能：

1. 自动设备控制：通过环境监测系统采集的数据，智能家居系统可以根据用户的需求自动控制各种设备，如空调、灯光、窗帘等。例如，在温度过高时，系统可以自动打开空调调节室温；在光照不足时，系统可以自动打开窗帘或灯具。

关键词：智能小车；控制系统；设计和实现

1智能小车控制系统概述

智能小车控制系统是一个综合、复杂的系统，其既有多种技术，也含有嵌入式的软件设备和硬件设备、图像识别、自动控制和电力传动、机械结构等技术知识，智能小车的控制系统主要是围绕嵌入式控制系统进行的，将其作为操控的中心，并借助计算机系统，最终完成自动造作和控制的过程[1]。智能小车的控制系统流程图见图1所示。

2智能小车的设计和实现

2.1智能小车的硬件设计

硬件设计是保证智能小车平稳运行的必要条件，它关系着控制系统的精度和稳定性，因此在设计时需要用在模块化设计思想，该研究是通过采取硬件系统K60芯片作为核心控制器，并通过图像采集模块和电机、舵机驱动模块、测速模块、电源模块等组成硬件设计系统图，见图2。首先，电源电路设计，该设计时智能小车的动力来源，为小车运行提供不断的电力，一般采取7.3V、容量为2000mAh的可充电型的镍铬电池作为电源，但是其不能直接为控制器传输电力，需要在转变电路后才可以进行传输。转变电路可以保证控制器直接对电池内的电压进行调节，保证不同模块可以正常工作和运行，智能小车主要是依靠控制电力和电机驱动进行转变的。其次是K60最小系统板，在设计时需要将K60的管脚部分做成最小系统的单独电路板，这样可以简化电路板的设计，促使调试更加顺利，K60系统板主要由K60芯片、复位电路、时钟电路、JTAG下载电路、电源滤波电路组成。再其次是电机驱动电路，该电路是在集成芯片的驱动下进行的，可以为控制器更其他模块提供较大的电流最终集成电机驱动芯片，但是要特别注意这部分因为在电机驱动过程中有较大的分功率，会导致小车在进行调试时因为过大的电流导致小车电路发生堵塞现象，而使小车电路被烧毁，因此需要设计者避免这种现象，可以将驱动电路做成驱动板[2]。最后是舵机接口电路。在智能小车设计中，舵机主要保证小车可以顺利转向，因此舵机的运行电压、转向动作、转向速度都是需要考虑的因素，一般选择舵机时主要选择Futaba3010，选择供电电压为6V。