利用自制的热型的Arduino研究节能

有什么可以用两块砖头,瓦片和Arduino的普通电成像仪来完成?我节省了大量的电费!由于所有这些东西都是相互关联的,可以在本文中找到。一路上,我不得不从TAU(自动控制理论)解决了一些东西,但我试图摆脱枯燥的数学,并详细讲解“低于$ 100型热成像仪”在这个过程中的作用。
d57444de03.jpg


慎重下切,有一个很“肥”,而是一个漂亮的图片!而大量的文字!


如今,几乎每个人在家庭中有电加热器 - 瓷砖,电水壶,加热器和锅炉很好,在最坏的情况。在一般情况下,它们的工作原理可描述为 - 电流流过镍铬丝并使其受热,以及坚固的设计甩头米。所有加热器有这么多“吃”电,所以发生了。然而,有一个出路!

事实上,每一个机构都有自己的“热惯性”,你可以把可能不完全准确,但据了解,一个大的圆形鹅卵石的比喻:
试想一下,你需要回滚的鹅卵石在十几米的距离。你可以对他立刻扑向所有的负担,整个地区有一些推动力量,因此将其移动到所需的位置。第一个努力可以移动,然后轻按。当然,在第二种情况下,我们得到累以下。所以类比的第一种方式 - 它是包括了加热器的直接进入网络,和第二 - 利用节能控制算法。

这意味着我们可以应用的特殊形式的电加热元件,这将达到所需温度,但较少功率(千瓦小时)的输入电压。当然,心动不采取从空中。并有它是由于增加加热时间,并且有更多的时间 - 的相应更大节约!如何计算这个操作 - 有着悠久的历史,在本文中也将受到影响只是表面(为马滩)
。 因此,让我们举个例子来说,学习常见的灶具,容量为1千瓦。并把她的两个硅酸盐砖 - 提高相同的“热惯性”(因为你已经了解的时间越长,更加宏伟的储蓄%的这是什么名义价值)。这里是一个美丽:
566fc3c8a7.jpg

我同意,它不看!她已经看到了很多在他的生活,但继续担任科学,更加的名称。
计算该电加热器在首位的节能控制,有必要进行拟定其最简单的数学模型的任务。它可以是,例如,由一微分方程,或者,如在此情况下,传递函数。 Wikipedia中的语言,传递函数是微分算子,表达的线性固定系统的输入和输出之间的连接。并知道输入信号和所述系统的传递函数,能够恢复的输出。
在电加热器输入值<一个href="http://electricalschool.info/spravochnik/electroteh/566-dejjstvujushhie-znachenija-toka-i.html">действующее电压和输出 - 的物体的温度。和具有对象的热传递函数,我们可以通过提交到220V的输入电压,输出是温度,并且因此具有真正的数学模型。
开幕TAU任何一本教科书,我们可以看到,物种的传递函数有这么多。那么,你如何知道哪一个是最准确地描述研究的对象?这需要一种“认同”为科学的 - 该设施的鉴定。这听起来严重,并且在实践中是如下:为使网络,并测量整个加热时间的温度。这是在灶台的情况下会发生什么:
1e48b44175.jpg

基于函数的形式,你可以放心地得出这样的结论炉子准确地传递函数,称为描述二阶非周期性链接 I>。这是它的外观:
366f5a58ba.jpg

在此,输入值U(t)表示它可以是在时间上恒定的电压(220,是指以有效值),并通过任何上述法律改变。输出值x(t)的 - 的温度。从照片可以看到,在这个水平上有它自己的参数 - K,T1和T2,这是所谓的增益和时间常数。正如其名称所暗示的,在K值表示通过链路发送的信号的变化量,和时间常数是直接依赖于对象的相同的“热惯性”。这些因素可以从以前的时间表来估计。而且,很明显,它们影响的数学模型的精确度,并且因此能量的节省量。
我会告诉你 - 这瓷砖一年以上,学生数最节能控制(为什么它如此寒酸)。而一次又一次,要严格识别对象(当然,要获得上述图表)热电偶在砖的中间。所以,很自然的问题出现了 - 并且如果你把移动的温度传感器在一个非常不同的地方,如何改变对象的参数?每次一个不同的体验保持热电偶的位置将是极长的 - 如从上面的图中可以理解,一个实验是近三个小时。然后当时最适合用在Arduino的热成像仪。
该装置的刚提到的主要缺点 - 很长时间成像中的红外线是几乎没有作用 - 实验很长相比扫描的时间。但作为一个结果,证明不是温度变化的一个图形中一个点多达768!按照32x24像素温谱图的分辨率。
因此,通过使用热成像仪,一个类似的实验进行了关于对象的识别 - 25热图像被摄制数小时。扫描区域覆盖砖的几乎整个横向表面,如图中的图片:
35e8c66e89.jpg

但这样是加热的红外(IR排序时间推移的)的过程:
2705​​9999

值得注意的是,在热图像中的伪色被自动根据最大和最小测量的温度,和遵守的梯度和动态地改变分配。
这一发现的事实是,在加热的中心向左偏移,即使照相机指向正拦腰砖块。这很可能是由于内的加热元件的下砖或瓷砖设计不均匀性。
基于热的Arduino的工作原理如下 - 空间矩阵的温度下第一组分,然后它已经以假色图像呈现。这证明了一个巨大的加 - 因为系统的输出不只是一个漂亮的图片,但图像矩阵,它在研究的重大作用。取在随机点五个这些矩阵(25)的,就有可能跟踪温度变化的动态:
233b93f661.jpg

这是图形看起来瞬变(如温度对时间的称呼)在五个选择的点和一个热电偶进行比较:
e3da1e4ac1.jpg

图表用热成像仪笨只是简单地基于25分,而从热电偶数据来自每两秒钟。另外,肉眼可以看到在与热成像仪的热电偶和温度的图表的差异。也许这是由于测量方法的身体差异 - 如果热电偶的位置,因为它是“内部”对象,热红外传感器扫描的它的表面上,这反过来又影响水分和空气对流的蒸发过程

此外,从这些图,你可以得到最好的系数(K,T1和T2)创建电动的数学模型。但是这一次,我们将有不是一个,而是六种型号!
省略它的数学部分值得指出的是,在研究过程中,看到有趣的特点 - 的系数依赖于温谱图的点的关于该中心加热的位置 - 这是红色区域的温谱图的底部。而他们的关系几乎是线性的:
6bcbea497a.jpg

80168a1630.jpg

因为我们知道,该图不撒谎,着眼于测量点的位置,在原则上,有可能确定所述系数的几乎每一个点的对象,而不诉诸施工时间表对所有768
然而,五个选择点之一以前,在节约能源的最佳结果表明左点。作为基于从这个点接收的数据所配置的系统控制器的一部分:
3444d6656d.jpg

要比较与用在加热的能量是通过简单的夹杂物进入插座电至80度的节省的百分比被认为是。应该如何更改一个烤盘上的电压,以节省近40%的电力,你可以看这个图:
fdc8006fa1.jpg

这里,最佳控制是由U(t)的指示,对应的瓦片在此施用的温度 - T(FINE)。为了比较,电压和瓦片温度的通过简单的包含到网络中的图形。正如你所看到的,通过增加加热时间获得的节省是近三倍。

总结: B>
所以,如果你是整篇文章的问题,为什么你需要热砖炉子上,阅读是什么神秘的节省,如果在实践中,没有人需要痛苦的,那么这里有一个像样的答案:事实砖是研究对象的直接模拟的火炉阻力。 800千瓦(例如)该产业的怪物能力不仅消耗了很多,但大量电力的大幅提升。 ,因此,能源效率是非常不适当的。
在这种情况下,热成像仪,发挥了巨大的作用,使打造电器的操作过程中发生的过程中最完整的画面,而这些数据的基础上获得的物体的节能模式方面更准确,而且,而且,找到最后重要的应用程序作为一个完整的单元。

资料来源: habrahabr.ru/post/226313/

标签

另请参见

新&值得注意