پایان نامه ارشد رشته کشاورزی و زیست شناسی

دانشگاه اراک

دانشکده فنی مهندسی

کارشناسی ارشد مکاترونیک

هوشمند سازی یک سیستم تبرید بوسیله سنسور مادون قرمز

استاد راهنما

دکتر مهدی مدبری فر

استاد مشاور

دکتر حسن مراد زاده

پائیز 93

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

چکیده

همانطور که می دانید، کولر گازی دستگاهی پر مصرف است و سیکل تبریدی فریونی دارد،. آنچه که شرکت ها را به سمت تولید اینورتر کشاند، رفع نقیصه کولرهای گازی در مصرف بالای انرژی بود. برای بهبود مصرف انرژی در هر قسمت از صنعت باید به پارامترهای متعددی توجه کرد، بهتر است برای داشتن سیستم سرمایشی بهینه، تمامی قسمتهای آن را بازنگری کرده و بهبود داد. و در کل از سیستم هایی مثل اینورتر و کلکتورهای خورشیدی و سنسورهای مختلف استفاده کرد در کلکتورهای خورشیدی در واقع بخشی از نیروی مورد نیاز از انرژی خورشیدی تامین می شود که حدود 20 الی 30 درصد است و برای بهبود بیشتر باید بر روی سنسور ها از جمله سنسور لیزری تمرکز کرد تا به این مهم دست یافت. با استفاده از سنسور دماسنج مادون قرمز می توان افراد را شناسایی کرده و در صورت نبود آنها مصرف سیستم را کم کرده و در نهایت خاموش کرد. با این روش حدود 10 الی 20 در صد در مصرف انرژی این سیستم ها صرفه جویی می شود.

کلمات کلیدی: هوشمند سازی ، سنسور مادون قرمز ، تبرید ، تهویه مطبوع

فهرست مطالب

1- مقدمه

1-1  تاریخچه سیستم تبرید و تهویه مطبوع……………………………………………………………2

1-1-1 تبرید مصنوعی……………………………………………………………………………………………….3

1-1-2 سیستم های تبرید حرارتی………………………………………………………………………….15

1-1-3 سیستم های لوله گردابی……………………………………………………………………………..16

1-1-4 اصول کار سیستم های تراکمی ………………………………………………………………….17

1-1-5 تکنیک بکار رفته در سیستم های تبرید برای کاهش مصرف انرژی…………19

1-1-5-1  اینورتر (Invertor) دار کردن سیستم های تهویه مطبوع…………………19

1-1-5-2 اسپیلت خورشیدی…………………………………………………………………………………21

1-1-5-3 استفاده از سنسورها………………………………………………………………………………..23

1-1-5-3-1 مقاومت حساس به دما یاRTD ………………………………………………………23

1-1-5-3-2 ترمیستور……………………………………………………………………………………………..24

1-1-5-3-3 سنسور فتوسل لیزری ……………………………………………………………………….25

1-2 اهداف و ضرورت های انجام پایان نامه……………………………………………………………25

1-3 رئوس مطالب پایان نامه……………………………………………………………………………………26

2- اصول طراحی سیستم هوشمند تبرید و انتخاب سنسور

2-1 اهدف و ضرورت طراحی سیستم هوشمند تبرید…………………………………………29

2-2 بررسی انواع سنسورهای تشخیص انسان……………………………………………………….30

2-2-1 سنسورهای آلتراسونیک……………………………………………………………………………..30

2-2-2 استفاده از دوربین وب کم (Webcam) و Open CV (Open Source Computer Vision) ………………..32

2-2-3 سنسور های مادون قرمز غیر فعالPIR (Passive infrared sensor) …….35

2-2-4 استفاده از سنسور دماسنج مادون قرمزIR (Infra Red)………………………….40

2-3 بررسی و انتخاب سنسور مادون قرمز مناسب…………………………………………………45

2-4 الزامات طراحی سیستم هوشمند و جانمایی سنسور…………………………………….48

3- طراحی و ساخت سیستم هوشمند تبرید

3-1 طراحی و الگوریتم عملکرد سیستم هوشمند…………………………………………………..53

3-2 اجزاء سیستم ساخته شده هوشمند تشخیص انسان……………………………………….55

3-2-1 میکرو کنترلر…………………………………………………………………………………………………55

3-2-2 سنسور دماسنج مادون قرمز Mlx90614bci………………………………………………57

3-2-3 نمایشگر LCD…………………………………………………………………………………………….57

3-2-4 سروو موتور……………………………………………………………………………………………………58

3-2-5 واحد تغذیه……………………………………………………………………………………………………61

3-2-6 هشدار دهنده ها……………………………………………………………………………………………62

3-2-7 پایه سیستم…………………………………………………………………………………………………..63

3-3 برنامه عملکردی دستگاه……………………………………………………………………………………63

4- آزمایشات و نتایج بدست آمده در سیستم هوشمند تبرید

4-1 نتایج آزمایشات سیستم هوشمند تبرید…………………………………………………………67

4-2 مقایسه دماسنج جیوه ای با سنسور دماسنج مادون قرمز…………………………….74

4-3 آزمایش نکرار پذیری………………………………………………………………………………………..76

4-4 مقایسه عملکرد یک سیستم تبرید با استفاده از سیستم هوشمند و بدون استفاده از سیستم هوشمند………77

5- بحث و نتیجه گیری

5-1 بحث و نتیجه گیری………………………………………………………………………………………..81

فهرست منابع………………………………………………………………………………………………………………………82

ضمائم

ضمیمه الف برنامه نوشته شده برای میکرو……………………………………………………………84

ضمیمه ب دیتاشیت سنسور MLX906145bci……………………………………………….88

ضمیمه ج نتایج طراحی به وسیله نرم افزار کریر……………………………………………………..96

فهرست جداول

جدول (4-1) دمای اندازه گیری شده از یک هدف با لباس تی شرت و دمای محیط 28 درجه سانتیگراد در فواصل مختلف…………………………………………………………………………………………………68

جدول (4-2) دمای اندازه گیری شده از یک هدف با لباس تی شرت و دمای محیط 23 درجه سانتیگراد در فواصل مختلف…………………………………………………………………………………………………70

جدول (4-3) دمای اندازه گیری شده از یک هدف با لباس تی شرت و دمای محیط 26 درجه سانتیگراد در فواصل مختلف…………………………………………………………………………………………………71

جدول (4-4) دمای اندازه گیری شده از یک هدف با لباس تی شرت و کاپشن پشمی در دمای محیط 14 درجه سانتیگراد در فواصل مختلف…………………………………………………………………….73

جدول (4-5) مقایسه دمای اندازه گیری شده بوسیله دماسنج جیوه ای با دمای اندازه گیری شده بوسیله سنسور مادون قرمز به فاصله 5 سانتیمتر…………………………………………………….75

جدول (4-6) نتایج آزمون تکرار پذیری سیستم تبرید هوشمند ساخته شده در فواصل زمانی 5 دقیقه و در دمای محیط 23 درجه سانتیگراد در فواصل مختلف…………………………………….77

جدول (4-7) کاتالوگ مشخصات اسپیلت 12000 معمولی به زیر را دارد ……………………..78

جدول (4-7) میزان روشن وخاموش بودن اسپیلت……………………………………………………………79

فهرست تصاویر

شکل (1- 1) سیکل تبرید بسته برای تولید یخ به وسیله اتر تحت مکش………………………………..5

شکل (1- 2) شماتیک پایه ای و اولیه از سیستم تبرید تراکمی………………………………………………..8

شکل (1- 3) اجزای ضروری سیستم تبرید جذبی…………………………………………………………………….9

شکل (1- 4)اجزای ضروری سیستم تبرید جذبی…………………………………………………………………….10

شکل (1- 5) شماتیک اولیه ای از نوع باز سیستم تبرید چرخه هوا………………………………………..13

شکل (1- 6) شماتیک سیستم تبرید جت بخار……………………………………………………………………….14

شکل (1- 7) سیستم تبرید حرارتی به وسیله مواد نیمه هادی……………………………………………….16

نمودار (1-8) تغییرات دما بر اساس استارت کردن کمپرسور برای سیستم معمولی و اینورتر.21

شکل (1- 9) یونیت خارجی اسپیلت خورشیدی کلکتوری……………………………………………………..22

شکل (1-10) چرخه تبرید اسپیلت خورشیدی کلکتوری………………………………………………………..23

شکل (1-11) تغییرات مقاومت بر اساس تغییرات دما برای یک نمونه RTD………………………24

شکل (1-12) تغییرات مقاومت بر اساس تغییرات دما برای یک نمونه ترمیستور………………….25

شکل (2-1) اصول عملکرد سنسورهای آلتراسونیک تشخیص انسان………………………………………31

شکل (2-2) نحوه بازسازی سه بعدی چهره انسان با استفاده از دوربین و پردازش تصویر……..34

شکل (2-3) نحوه عبور فرد و حس کردن سنسورPIR………………………………………………38

شکل (2-4) دو نمونه سنسورPIR مورد استفاده در سیستم های روشنایی ساختمانها………….38

شکل (2-5) طیف طول موج مورد اندازه گیری در سنسورهای دماسنج مادون قرمز…………….42

شکل (2-6) میزان تشعشع یک جسم در دماهای متفاوت……………………………………………42

شکل (2-7) پرتوهایی که در یک محیط از هدف به یک سنسور مادون قرمز می­رسد…………..43

شکل (2-8) مخروط اندازه گیری سنسورهای مادون قرمز………………………………………………………44

شکل (2-9) یک نمونه از سنسور Mlx90614BCI بهمراه زاویه میدان دید آن………………..47

شکل (2-10) موقعیت فرد در پهنای دید سنسور در دوحالت مفروض…………………………………..49

شکل (2-11) موقعیت سنسور و زاویه چرخش برای اسکن کردن محیط مورد اندازه گیری…50

شکل (2-12) فضای مورد بررسی و بهترین مکان قرار گیری سیستم سنسور……………………….51

شکل (3-1) بلوک دیاگرام عملکردی سیستم هوشمند تبرید…………………………………………………54

شکل (3-2) میکرو کنترلر atmega 32 و پورتهای آن …………………………………………………………56

شکل  (3-3) نحوه اتصال سنسور MLX91614 به میکروکنترلر…………………………………………..57

شکل (3-4) نحوه اتصال LCD به میکرو کنترلر به وسیله برنامه پروتئوس…………………………..58

شکل (3-5) الف) شکل و ابعاد سروو موتور sg90

ب) رنگ سیم های سروو و مشخصات طول پالس های آن……………………………………………………..59

شکل (3-6) نحوه اتصال سروو موتور و کریستال خارجی به میکرو در پروتئوس…………………..60

شکل (3- 7) بلوک دیاگرام عملکرد رگولاتور……………………………………………………………………………61

شکل (3-8) نحوه اتصال بوق اخطار و LED به میکرو در پروتئوس………………………………………..62

شکل (3- 9) شبیه سازی پروژه در  پروتئوس………………………………………………………………………….64

شکل (3- 10) عکس دستگاه ساخته شده……………………………………………………………………………….65

شکل (3- 11) فلوچارت نحوه عملکرد سیستم هوشمند ساخته شده…………………………………….66

شکل (4-1) تغییرات دمای اندازه گیری شده شده از یک هدف با لباس تی شرت و دمای محیط 28 درجه سانتیگراد در فواصل مختلف…………………………………………………………………………68

شکل (4-2) نمایش خروجی های سنسور در آزمایشات…………………………………………………………69

شکل (4-3) تغییرات دمای اندازه گیری شده شده از یک هدف با لباس تی شرت و دمای محیط 23 درجه سانتیگراد در فواصل مختلف…………………………………………………………………………70

شکل (4-4) تغییرات دمای اندازه گیری شده شده از یک هدف با لباس تی شرت و دمای محیط 23 درجه سانتیگراد در فواصل مختلف…………………………………………………………………………72

شکل (4-5) تغییرات دمای اندازه گیری شده شده از یک هدف با لباس تی شرت و کاپشن پشمی و دمای محیط 14 درجه سانتیگراد در فواصل مختلف……………………………………………….74

شکل (4-6) مقایسه نتایج اندازه گیری دماسنج جیوه ای با سنسور مادون قرمز…………………76

فصل اول

مقدمه

1-1 تاریخچه سیستم تبرید و تهویه مطبوع

آسایش و راحتی زندگی انسان یکی از اهداف پیشرفت های بشری بوده و انسانها همواره در پی ابداع و ساخت وسایلی برای رسیدن به این هدف بوده اند. یکی از مصادیق راحتی زندگی، تأمین درجه حرارت مطلوب برای مکان زندگی انسان بوده تا در دماهای بالای تابستان و پایین زمستان امکان زندگی بدون مشقت برایش فراهم شود. این امر مستلزم استفاده از سیستم خنک کننده در تابستان ها و گرمایش در زمستان ها می باشد. استفاده از سیستم خنک کننده در تابستان ها علاوه بر تأمین راحتی زندگی، امکان نگهداری سالم مواد غذایی فاسد شدنی را نیز فراهم می کند. بدین منظور سیستم های تبرید توسعه و بهبود پیدا کرده اند. این سیستم ها برای تأمین راحتی انسان و تهویه مطبوع استفاده می شوند. در واقع از تهویه مطبوع می توان به عنوان نوعی درمان هوا برای انسان نام برد، یعنی به طور همزمان وظیفه کنترل دما، رطوبت، پاکیزگی، بو را به عهده دارد. موضوع تبرید و تهویه مطبوع که نیاز انسان برای حفظ مواد غذایی و آسایش انسان است با گذشت زمان تکامل یافته و تاریخ آغاز آن به قرن ها پیش بر می گردد. هر جنبه ای از تاریخ تبرید بسیار جالب است، در دسترس بودن مبرد، محرک اول و تحولات در کمپرسور و روش های تبرید همه بخشی از این تاریخ است[1].

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید