Verfasst von Winna Heidemarie (heidemarie . winna [AT] mistelbach . lk-noe . at) am 20. Mai 2003 um 10:49:07:
Maturaarbeit der HTL Elektronik-Informationstechnologie
Folgende Aufgabe muss gelöst werden - jedoch bis Mittwoch, den 21.Mai 2003 - bis 19.00 Uhr!
Aufgabenstellung: Regelung einer Gas-Zentralheizung
Für eine Gaszentralheizung eines Einfamilienhauses ist eine Mikro-Controller-Ansteuerung zur Bedienung und Regelung zu entwerfen. Das System soll die Bedienung und die Einhaltung einer vorgegebenen Temperatur unter unterschiedlichen Umwelt-Bedingungen ermöglichen, wobei die Gasmenge für den Brenner und die Fördergeschwindigkeit der Umwälzpumpe geregelt werden soll. Die Regelung soll eine Programmierung der Solltemperatur abhängig von der Tageszeit erlauben.
Das System soll über Tasten die Aktivierung und die Einstellung von Soll-Temperaturen für jeweils vier Sechsstunden-Intervalle ermöglichen. Über Tastenbedienung sollen wahlweise Außen-, Innen- und Solltemperatur im Bereich -50 bis +50°C mit einer Auflösung von 0.1°C angezeigt werden.
Die Spannungsversorgung soll über ein Netzteil erfolgen.
Die einzustellende Gasmenge ist über einen Analog-Ausgang (0-5V für 0-20kW Brennerleistung) auszugeben.
Die Heiz-Strecke sei als PT1-Glied anzunehmen, wobei bei Anlegen einer Temperatur-Sprung-Funktion folgende Charakteristik gegeben sei:
Bei -20°C Außentemperatur und Starttemperatur erbe eine Heizleistung von 20 kW einen Temperaturbeiwert von 20 °C mit einer Zeitkonstante von 180 Minuten.
Bei -0°C Außentemperatur ergebe eine Heizleistung von 20kW einen Temperaturendwert von 30 °C mit einer Zeitkonstante von etwas 120 Minuten (abhängig von Isolationsbeiwerten).
Die Umwälzpumpe soll in zwei Geschwindigkeiten steuerbar sein (über zwei TTL-Eingänge; niedrigere Umwälzgeschwindigkeit für kleine Heizleistung verringert den Geräuschpegel).
Auszuarbeiten sind folgende Unterlagen
1. Ausarbeitung eines Systemkonzepts mit Auswahl der wesentlichen Komponenten für die Meßwert-Erfassung und Meßwert-Verstärkung, die Analog-Digital-Wandlung, die Datenausgabe und die Energieversorgung (mit Begründung der Wahl)
2. Ausarbeitung der detaillierten Schaltung.
3. Diskussion der möglichen Regelungsalgorithmen unter Berücksichtigung einer raschen und zweckmäßigen Erreichung der Soll-Temperatur, der zu erwartenden Zeitkonstanten und einer möglichen Vorgangsweise zur Optimierung derselben.
4. Erstellung des Softwarekonzepts inklusive der Beschreibung der Programmstruktur, der internen Darstellung der Zahlenwerte und der Flußdiagramme, und des Programm-Codes.
5. Konstruktion der gedruckten Schaltung der Gesamtschaltung mit Bestückungshinweisen, Bauteilliste und Prüfvorschriften.
Besonderes Gewicht ist auf die praktische Realisierbarkeit der Entwicklung zu legen.
Wesentlich ist eine umfassende Funktionsbeschreibung, eine detaillierte Schaltung und eine gut dokumentierte Software.