1. CSN
  2. Всі випуски
  3. Випуск 5, Номер 1, 2023
  4. Дослідження параметрів сучасної системи клімат-контролю в офісних приміщеннях

Дослідження параметрів сучасної системи клімат-контролю в офісних приміщеннях

CSN.
2023;
Випуск 5, Номер 1
: cc. 125 - 136
https://doi.org/10.23939/csn2023.01.125
Автори:
  1. Є. Ф. Сурков
  2. Оксана Шпак
1
Національний університет «Львівська політехніка», кафедра комп’ютеризовані системи автоматики
2
Національний університет "Львівська політехніка"

Вимірювання і контроль температури середовища у приміщенні є одним з найголовніших вимірів, котрі людина проводить кожного дня. Вимірювання температури застосовують для контролю об’єктів, де є важливим постійне дотримання певного температурного режиму, або де різкі перепади температури можуть впливати на ефективність кінцевого результату роботи цього об’єкту. Віддалений контроль цих показників дозволить менеджменту оперативно втручатись в роботу підприємства для усунення недоліків, які можуть призвести до втрати продуктивності об’єкту.

Розглянуто реалізацію приладу для вимірювання температури на базі мікроконтролера STM32F746ZGTx. Для отримування даних температури використано давач HTU21D, який може отримувати дані як про температуру навколишнього середовища так і про його вологість. Хара ктеристики давача наступні: діапазон вимірювання температури від -40 °C до +125°C; діапазон вимірювання відносної вологості 0-100%, похибка температури Δ0,4 °C; похибка вологості Δ3%; напруга живлення від 1,5 до 3,6В; протокол зв’язку I²C, до 400 кГц.

Для відображення даних для користувача використовується LCD дисплей, який також використовує протокол зв’язку I²C і джерело живленням 5В. Також застосується операційна система FreeRtos для реалізації багатозадачної роботи приладу.

температура
вологість
сенсор
операційна система FreeRtos
протокол I2C
мікроконтролер STM32F7
  1. Buratti, C.; Conti, A.; Dardari, D.; Verdone, R. An overview on wireless sensor networks technology and evolution. Sensors 2009, 9, 6869–6896. DOI: https://doi.org/10.3390/s90906869.
  2. Spencer, B.; Al-Obeidat, F. Temperature forecasts with stable accuracy in a smart home. Procedia Comput. Sci. 2016, 83, 726–733. DOI:  https://doi.org/10.1016/j.procs.2016.04.160
  3. Chen, W.; Dols, S.; Oetomo, S.B.; Feijs, L. Monitoring body temperature of newborn infants at neonatal intensive care units using wearable sensors. In Proceedings of the 5th International Conference on Body Area Networks, Corfu, Greece, 10–12 September 2010; pp. 188–194. DOI:  https://doi.org/10.1145/2221924.2221960
  4. Goumopoulos, C.; O’Flynn, B.; Kameas, A. Automated zone-specific irrigation with wireless sensor/actuator network and adaptable decision support. Comput. Electron. Agric. 2014, 105, 20–33. DOI: https://doi.org/10.1016/j.compag.2014.03.012.
  5. Hans, V.H. High-precision measurement of absolute temperatures using thermistors. Proc. Estonian Acad. Sci. Eng. 2007, 13, 379–383. DOI:10.1109/ISIE.1992.279626
  6. Gowen, A.A.; Tiwari, B.K.; Cullen, P.J.; McDonnell, K.; O’Donnell, C.P. Applications of thermal imaging in food quality and safety assessment. Trends Food Sci. Technol. 2010, 21, 190–200. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tifs.2009.12.002
  7. Rudtsch, S.; von Rohden, C. Calibration and self-validation of thermistors for high-precision temperature measurements. Measurement 2015, 76, 1–6. DOI: https://doi.org/10.1016/j.measurement.2015.07.028.
  8. Rana, K.P.S.; Mittra, N.; Pramanik, N.; Dwivedi, P.; Mahajan, P. A virtual instrumentation approach to neural network-based thermistor linearization on field programmable gate array. Exp. Tech. 2015, 39, 23–30. DOI: https://doi.org/10.1111/ext.12011.
  9. Xie, W.; Yang, M.; Cheng, Y.; Li, D.; Zhang, Y.; Zhuang, Z. Optical fiber relative-humidity sensor with evaporated dielectric coatings on fiber end-face. Opt. Fiber Technol. 2014, 20, 314–319. journal ISSN: 1068-5200. DOI: https://doi.org/10.1016/j.yofte.2014.03.008.
  10. Moreno, J.C.; Bueno, L.; Pons, J.L.; Baydal-Bertomeu, J.M.; Belda-Lois, J.M.; Prat, J.M.; Barberá, R. Wearable Robot Technologies; John Wiley & Sons: Hoboken, NJ, USA, 2008; ISBN 9780470512944. DOI: https://doi.org/10.1002/9780470987667.ch6.
  11. Yeo, T.L.; Sun, T.; Grattan, K.T.V. Fibre-optic sensor technologies for humidity and moisture measurement. Sens. Actuators A Phys. 2008, 144, 280–295. DOI: https://doi.org/10.1016/j.sna.2008.01.017.
  12. Leal-Junior, A.; Frizera-Neto, A.; Marques, C.; Pontes, M.J. A Polymer Optical Fiber Temperature Sensor Based on Material Features. Sensors 2018, 18, 301.  DOI: https://doi.org/10.3390/s18010301.
  13. Li, C.; Ning, T.; Zhang, C.; Li, J.; Wen, X.; Pei, L.; Gao, X.; Lin, H. Liquid level measurement based on a no-core fiber with temperature compensation using a fiber Bragg grating. Sens. Actuators A Phys. 2016, 245, 49–53. DOI: 10.1016/j.sna.2016.04.046.
  14. Churenkov, A.V. Resonant micromechanical fiber optic sensor of relative humidity. Measurement 2014, 55, 33–38. DOI: https://doi.org/10.1016/j.measurement.2014.04.032.
  15. Wang, Y.; Shen, C.; Lou, W.; Shentu, F. Fiber optic humidity sensor based on the graphene oxide/PVA composite film. Opt. Commun. 2016, 372, 229–234. DOI: https://doi.org/10.1016/j.optcom.2016.04.030
  16. Ascorbe, J.; Corres, J.M.; Matias, I.R.; Arregui, F.J. High sensitivity humidity sensor based on cladding- etched optical fiber and lossy mode resonances. Sens. Actuators B Chem. 2016, 233, 7–16. DOI: https://doi.org/10.1016/j.snb.2016.04.045.
  17. Berruti, G.; Consales, M.; Cutolo, A.; Cusano, A.; Breglio, G.; Buontempo, S.; Petagna, P.; Giordano, M. Radiation hard humidity sensors for high energy physics applications using polymide-coated Fiber Bragg Gratings sensors. Sens. Acuators B Chem. 2013, 177, 94–102. DOI: https://doi.org/10.1088/1748-0221/9/03/C03040
  18. Zhu, T.; Ke, T.; Rao, Y.; Chiang, K.S. Fabry-Perot optical fiber tip sensor for high temperature measurement. Opt. Commun. 2010, 283, 3683–3685. DOI: https://doi.org/10.3390/s22155722.
  19. Liu, Y.; Peng, W.; Liang, Y.; Zhang, X.; Zhou, X.; Pan, L. Fiber-optic Mach-Zehnder interferometric sensor for high-sensitivity high temperature measurement. Opt. Commun. 2013, 300, 194–198. DOI: https://doi.org/10.1016/j.optcom.2013.02.054.
  20. Rogério da Silva Marques, R.; Prado, A.R.; da Costa Antunes, P.F.; de Brito André, P.S.; Ribeiro, M.R.N.; Frizera-Neto, A.; Pontes, M.J. Corrosion resistant FBG-based quasi-distributed sensor for crude oil tank dynamic temperature profile monitoring. Sensors 2015, 15, 30693–30703.  DOI: https://doi.org/10.3390/s151229811.
  21. Tapetado, A.; Pinzon, P.J.; Zubia, J.; Vazquez, C. Polymer Optical Fiber Temperature Sensor With Dual- Wavelength Compensation of Power Fluctuations. J. Lightwave Technol. 2015, 33, 2716–2723. DOI: https://doi.org/10.1109/JLT.2015.2408368.