[冷库安装]开发蒸汽压缩制冷循环的教学平台

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　　摘要：为了改善机械实验室仪器的性能缺陷，即蒸汽压缩式制冷循环试验台，基于STM32F103的数据采集板旨在提高精度和数据采集的稳定性。于C＃语言的实验软件被组合和组合。

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　　ASP.NET技术实现了实验过程和远程学习功能的自动化。
　　文实现了上述功能的实施过程，并详细分析了重要基准绩效指标的不确定性。果表明，该实验平台能够满足现有教学经验的要求，对类似实验装置的研究和开发具有一定的参考价值。键词：制冷循环;数据采集​​;远程教育;实验站中图分类号：TN919？ 34; TP23文件代码：A货号：1004？ 373X（2015）02？ 0039？ 04用蒸汽压缩循环制冷实验平台的开发陈真？南，丁强，江周？ shuAbstract：为了提高蒸汽压缩制冷循环实验平台的性能，设计了一种基于STM32F103的数据采集板，以提高数据采集的准确性和稳定性。用基于C＃语言和ASP.NET技术的软件，实现了实验过程自动化和远程实验学习的功能，详细阐述了实现上述功能的过程。验平台重要性能指标的不确定性是结果表明该平台能够满足existi Ng的要求是一种教学经验，对研究和实验具有一定的参考价值。似实验设备的开发。键词：制冷循环;数据采集​​;远程教育;体验平台简介目前在压缩制冷循环教学中使用的大多数测试台仍然存在。金实验机械仪[1]。验者仍然需要手动记录每次温度和压力的测量值，实验条件严重影响实验数据的准确性和实验的重复性，不利于理论比较。

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　　教学过程中分析实验结果。
　　于存在的问题，已经开发了用于自动数据采集和实时数据处理的测试台。于需要蒸汽压缩制冷循环的性能分析功能，因此建立了自动控制和测量系统以执行诸如工作条件的配置，获取和评估之类的功能。据显示，曲线模拟和历史查询，极大地减少了人类数据记录产生的实验数据。烦改善了体验的真实性[2？ 3]。
　　外，为了提高实验室的开放性和效率，实验者使用Web技术通过PC浏览器访问体验服务器数据库以进行远程实验。个系统设计系统的整体工作流程如图1所示。验台采用热平衡法测量其制冷性能[4]。拟量的温度，压力，流量等待测试分别通过信号调理，高精度A / D采集和STM32采集控制温度仪表进行测量，并将数据传输到上位机监控软件进行显示和弯曲RS 485总线。据存储在数据库中，用于历史请求和B / S网络的教学访问。外，主机可以定义温度控制仪器的实验条件。过RS 485.根据冷凝水和蒸发水箱的温度，仪表通过调节晶闸管[5]来控制加热管的输出功率，这样水箱的温度就是等于设定温度并达到热平衡。统硬件模块设计系统的温度，压力和流量采集功能的结构如图2所示。主要由最小的STM32系统板，传感器模块电路组成。号调理电路，功能模块485的电路，采样电路A / D，电源电路和复位电路。图1系统的工作流图2系统的硬件模块，以改善的实验数据的精度和准确度。统选择四行的温度传感器的压力传感器使用了横河FP201E测量压力前和膨胀阀之后，使用Sigma公司LWGY™25用于测量所述冷凝物流的涡轮流量计。体的传感器参数如表1所示。

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　　1传感器参数温度采集电路设计系统温度采集选用高精度，高线性度的四线Pt100传感器。应由功率放大器OP07和功率差动放大器INA132产生需要用于其操作的恒定电流，产生一恒定电流2.5 [VrefR19]，该电路被如图3所示。E：现代电子技术汪阀嗯201502Image30T3.tif>图3的电路的恒流源的Pt100四子利用差分电压采集：在AD623的差分电压信号转换为相对模拟电压信号，然后退出作为AIN1 如图所示，高精度24位CS5550 AD芯片将其转换为a用于处理STM32分辨率的数字忽略。图4 Pt100电压处理电路设计压力和流量采集电路冷凝，蒸发压力和冷却水循环流量选用4~20 mA标准信号输出变送器[6]，精度为1％的100Ω电阻转换成0.4~2 V的电压信号，并跟随绝缘电压通过采集CS5550实现的三路运算放大器LM324得到了补充。信电路设计采集板和主机利用RS 485通信技术进行数据交互（图5）。了避免数字信号和通信信号之间的任何干扰，该电路通过光耦合器6N137和PC817 [7]光学隔离STM32与MAX485信号;与连接相对的TVS管确保485AB线上的通信电平在-7和15V之间。为通信电路保护的一部分。数据采集卡处理的数据由光耦6N137转换成对应的信号，然后差分信号经由转换MAX 485.类似地，来自信号传输到主机的数据接收机MAX 485将主机转换为信号.TTL信号由6N137隔离，并通过RX引脚传输到STM32接收器。中，MAX485是半双工传输[8]，收发器的状态由STM32 CTRL引脚控制。统软件设计软件主要分为两部分：上位机监控软件和网络教学模块软件。软件主要基于Visual Studio 2008平台，并以C＃面向对象语言实现[9]。于实际教学的功能需求，结合面向对象的编程思想，计算机优越的监控软件功能的主界面设计如图6所示。E：技术现代电子王方201502Image30T6.tif>图6主机主机接口主机的功能主要包括通讯检测，数据库存储，呼叫显示，曲线追踪。历史查询，报告导出，操作参数记录和动态制冷性能分析。验条件稳定。合智能数据采集和分析，减少了实验误差，保证了数据的真实性，提高了实验效率。
　　软件设计中，多线程和自信技术使用委托处理，以改善加入[10]，以及收集和发送数据的功能被放置在一个金属丝横séparé.L'appel控制在不同的线程平稳运行软件。机软件的功能结构如图7所示。络教育的设计旨在提高实验设备的开放性和使用效率，解决实验设备之间的矛盾问题。验设备数量有限，学生人数众多。络教学模块被添加到系统设计中，学生可以通过网络平台参与远程实验。Web平台采用Web应用程序，由ASP.NET技术和C＃语言开发，本地计算机配置为服务器，网页由IIS发布，用于访问教学网络[11]，其网络数据接口如图1所示。
　　图7设计的软件功能图8平台网络教学数据时，服务器充当站教学功能转移，主要是补充本地和远程网络数据信息的交互，功能流程如图9所示。验者通过远程浏览器发送服务请求。务器已获取请求，将其传递给ASP.NET，并根据ASP.NET要求在SQL Server 2005数据服务器上执行操作。后将结果返回到ASP.NET。
　　务器将结果返回给浏览器显示并完成远程测试。图9数据服务流程图实验不确定度分析温度采集不确定度计算热平衡法压缩机性能测试，温度测量使用关系式的Pt100传感器，电阻和温度采用建议的公式计量中国科学院上海[12]：[RT = R01 α 10-2ααT-10-4ασ2α= R100R0-1100] （1）其中：[R0]，[RT]，[R100] Pt100电阻值[0℃] [T°C]，[100℃]和[σ= 1.507]是一个常数。据不确定性原则：？ R100 =10-4T2σ-1 10-2σTα1 102σ-2×10-4Tσ？ 1100R0？ T' RT =1αR01 10-2σ-2×10-4Tσ]（2）其中：[UR0]，[uR100]，[UT]是标准不确定度[R0]，[RT]，[R100]中。验台选择精度等级为B的Pt100，最大误差为±0.1Ω，根据正态分布，间隔为95％，包括因子k = 1.96 [13] 。[uR0 = uR100 = 1k×0.1 =0.051Ω]（3）实验中使用的STM32采集卡由多个传感器和采集卡校准，测试精度为0.1％，误差均匀分布，置信系数为[3]。度测量范围为0至60°C。据不确定度计算方法，[uRT = 13×0.5％×T]（4）计算收集的不确定度flow根据涡轮流量计的产品规格，流量误差是均匀的。布，置信水平为[3]，则测量精度为0.5％和由传感器引入的相对不确定度是如下：UL1 = 13×0.5％= 0.289％]（ 5）测量通道由采集卡测量，冷库安装引入相对不确定度。为：[UL2 = 13×0.1％= 0.058％]（6）因此，不确定性合成式流量计是：[ULL = Lu2L1 u2L2 95L = 0.002（7）表中的不确定性计算温度控制仪的蒸发温度控制采用UT550 UTKOGAWA根据产品说明书，测量精度0.1％，错误遵循均匀分布和不确定性测量路径为：[uRT = 13×0.1％×T]（8）用[uT]表达式替换，可以得到温度控制仪的测量不确定度。据仪器的增量PID关系和0.07，121.5，30.3的三个参数，仪器输出的相对不确定度大约为：[u仪器11 = UT？ KP KI KD2 kP的 2kD2 k2D16×100％×33％= UT]（9）的热和冷却的不确定性的测量是间接测量，通过热平衡方法来计算。

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　　算过程如下：[Q =热厘米ΔTT= CLT1 - T2]（10根据间接测量的不确定性原理：???? [C Q =热热热T1uT12 LuLL2 Q Q？热T2uT22 = CT1-T22uLL2 L2uT12 - ？L2uT22]（11）类似地，根据计算系统[Q冷=βQ管]，其中，[Q管]加热管的冷却能力的方法蒸发器加热1，900 W，[β]是温度控制板的输出，然后：[u cold = u meter？Q cold]（12）以30°的冷凝水箱为例C和蒸发器罐在15℃。凝器出口水[T1]的温度为34.23℃，冷凝器入口水温[T2]为30.20°C，水流量[L]为0.106 [kg / s]，蒸发器水箱温度为14.94°C，仪器实际功率为温度控制是65％，实际功率压缩机是[Q压力= 405.1 W]，它是获得：[Q热= 4187×0.106×34.13 30.20到= 1730.9 WQ冷65％= 900×1 = 235.0 Wε= Q cold Q Heat-Q heat Q cold Q heat×100％= 5.54％u heat = 130.8 Wu cold = 1，235×0.17×33％= 69.3 W]（13其中[ε]为系统的热平衡系数，产生热量，相对不确定度为7.56％，冷却能力相对不确定度为5.61％，相当于系统精度要求。论开发了一种新的蒸汽压缩制冷循环性能实验研究实验平台，实现了数据采集过程的实时自动化和实验过程的分析。ASP.NET技术用于满足远程实验的功能要求。
　　确定性分析表明，实验台可以满足教学研究的需要，可以作为类似实验台发展的参考。
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