T-Cool anturipaketti

Älykäs kylmäkonemittari: Suunnitelma ammattilaiskäyttöön

Tässä on suunnitelma Raspberry Pi -pohjaiselle, kustannustehokkaalle lämpötila- ja painemittarille, joka on suunnattu yli 3 kg kylmäaineluvat omaaville suomalaisille kylmäkoneasentajille. Laite mahdollistaa jatkuvan mittauksen, datan lähettämisen pilveen sekä toimii tehokkaana työkaluna kylmäkoneiden häiriöiden diagnosoinnissa ja säädössä.

Järjestelmän konsepti

Laitteen ytimenä toimii Raspberry Pi -pienoistietokone, joka kerää, käsittelee ja lähettää dataa. Järjestelmä rakentuu seuraavista pääkomponenteista:

• Aivot: Raspberry Pi (esim. Pi 4 tai Pi Zero 2 W)
• Aistit: Tarkat paine- ja lämpötila-anturit
• Tiedonsiirto: Wi-Fi- tai 4G-yhteys datan lähettämiseksi pilvipalveluun, BLE datan siirtämiseksi läheltä Raspberry PI:stä Android -puhelimeen
• Käyttöliittymä: Paikallinen, Android sovellus tai selainpohjainen käyttöliittymä, josta asentaja näkee reaaliaikaiset mittaustulokset, sekä tulistuksen ja alijäähdytyksen.

Pilvipalvelun avulla dataa voidaan tallentaa pitkältä aikaväliltä, analysoida trendejä ja mahdollisesti luoda automaattisia hälytyksiä poikkeamista. Tämä auttaa ennakoivassa huollossa ja vikojen nopeammassa havaitsemisessa.

Tarvittavat anturit ja niiden määrä

Jotta järjestelmällä voidaan luotettavasti mitata tulistus ja alijäähdytys sekä diagnosoida yleisimmät viat, tarvitaan vähintään neljä anturia.

Perusmittauskokoonpano (4 anturia):

1. Paineanturi (matalapaine): 1 kpl. Mittaa höyrystimeltä kompressorille tulevan imukaasun painetta.
2. Paineanturi (korkeapaine): 1 kpl. Mittaa kompressorilta lauhduttimelle lähtevän kuumakaasun painetta.
3. Lämpötila-anturi (imukaasu): 1 kpl. Mittaa imukaasun lämpötilan tulistuksen laskemista varten.
4. Lämpötila-anturi (nestelinja): 1 kpl. Mittaa nestelinjan lämpötilan alijäähdytyksen laskemista varten.

Laajennettu diagnostiikkakokoonpano (6+ anturia):

Edistyneempää vianetsintää varten voidaan lisätä:

• Lämpötila-anturi (kuumakaasu): Mittaa kompressorilta lähtevän kaasun lämpötilan. Auttaa arvioimaan kompressorin kuntoa.
• Lämpötila-anturi (sisäilma/ulkoilma/lauhduttimen tuloilma): Tarjoaa tärkeää tietoa lauhduttimen toiminnasta ja olosuhteiden vaikutuksesta prosessiin.
• Virtamittari (lisäosa): Kompressorin virrankulutuksen mittaaminen antaa lisätietoa sen kuormituksesta ja mekaanisesta kunnosta. Magneettiventtiilille jännite/virtamittaus

Antureiden sijoittaminen kylmäkoneeseen

Antureiden oikea sijoittelu on kriittistä mittaustarkkuuden ja luotettavuuden kannalta.

Paineanturit:

• Matalapaineanturi: Kytketään järjestelmän matalapainepuolen huoltoventtiiliin (imupuoli), tyypillisesti lähellä kompressoria.
• Korkeapaineanturi: Kytketään järjestelmän korkeapainepuolen huoltoventtiiliin (painepuoli), kompressorin jälkeen.

Lämpötila-anturit:

• Tulistuksen mittaus: Lämpötila-anturi kiinnitetään imukaasuputkeen, höyrystimen ja kompressorin väliin, mahdollisimman lähelle kompressoria. Tämä on kriittinen mittaus kompressorin suojaamiseksi nesteiskuilta.
• Alijäähdytyksen mittaus: Lämpötila-anturi kiinnitetään nesteputkeen, lauhduttimen ja paisuntaventtiilin väliin. Oikea alijäähdytys varmistaa, että paisuntaventtiilille tulee vain nestemäistä kylmäainetta, mikä parantaa järjestelmän tehokkuutta.

On tärkeää, että putkeen kiinnitettävät lämpötila-anturit ovat tiiviisti kontaktissa putken pintaan ja eristetty ympäröivästä ilmasta tarkkojen lukemien varmistamiseksi.

Toiminnallisuus ja diagnostiikka

Tulistuksen ja alijäähdytyksen laskenta:

Raspberry Pi laskee reaaliaikaisesti tulistuksen ja alijäähdytyksen. Tämä tapahtuu seuraavasti:

1. Tulistus (Superheat): Laite mittaa imukaasun paineen ja lämpötilan. Paineen perusteella se hakee kylmäaineen höyrystymislämpötilan (kyllästymislämpötila) sisäisestä tietokannasta. Tulistus on mitatun imukaasun lämpötilan ja höyrystymislämpötilan erotus.
2. Alijäähdytys (Subcooling): Laite mittaa korkeapaineen ja nestelinjan lämpötilan. Paineen perusteella se hakee kylmäaineen lauhtumislämpötilan. Alijäähdytys on lauhtumislämpötilan ja mitatun nestelinjan lämpötilan erotus.

Häiriöiden diagnosointi:

Kerätyn datan avulla asentaja voi nopeasti diagnosoida yleisiä ongelmia. Esimerkiksi:

• Liian korkea tulistus: Voi viitata kylmäaineen vajaukseen tai tukkeutuneeseen paisuntaventtiiliin.
• Liian matala tulistus: Voi aiheuttaa kompressorille vaarallisen nesteiskun ja viitata liialliseen kylmäainetäytökseen tai vialliseen paisuntaventtiiliin.
• Liian korkea painepuolen paine: Johtuu usein likaisesta lauhduttimesta, lauhdutinpuhaltimen viasta tai järjestelmässä olevasta ilmasta.
• Poikkeavat lämpötilaerot: Kertovat lämmönsiirtimien (höyrystin ja lauhdutin) tehokkuudesta ja mahdollisesta likaantumisesta.

Jatkuva mittaus ja datan tallennus pilveen mahdollistavat myös hitaasti kehittyvien ongelmien, kuten kylmäainevuotojen tai kompressorin kulumisen, havaitsemisen ennen kuin ne aiheuttavat laiterikon. Tämä tarjoaa merkittävän edun perinteisiin pistemittauksiin verrattuna.

Selainkäyttöliittymän protoilua:

Käyttöönotto/huoltopöytäkirja:

Laiteiden asennuksen tai huoltokäynnin yhteydessä:

• Käyttöönottopöytäkirja: Mittaukset tallentuvat palvelimelle ja siitä voidaan lähettää asiakkaalle raportti.
• Huoltopöytäkirja: Myös aiemmat pöytäkirjat ovat saatavilla, joista näkee miten kylmäkoneisto on säädetty ja historiatietoja voidaan verrata nykyhetkeen. Isommissa kylmäkoneissa säännölliset huolto ovat lakisääteisiä.
• Tyyppikilven skannaus: Kännykällä voidaa ottaa kuva kylmäkoneen tyyppikilvestä, josta haetaan mm. koneen merkki, malli, sarjanumero, kylmäaine ja määrä AI:n avulla ja esitäytetään tiedot pöytäkirjaan. Käytännössä kännykällä otettu tyyppikilven kuva lähetetään T-Cool Android sovelluksella palvelimelle, joka tekee ensin Google Vision API:n avulla OCR tekstintunnistuksen kuvasta. Tunnistettu teksti lähetetään kokonaisuudessaan Googlen Gemini-2.5-pro -kielimallille REST API kutsuna, jossa on mukana myös AI Prompt, joka pyytää etsimään tekstistä laitteen tiedot.

Vikatietopankki:

Kylmäasentajien käyttöön mallikohtaiset tyyppiviat sekä apuja vianetsinnässä:

• Yleisimmät viat: Hakusanoilla ja sopivilla parametreillä voi etsiä yhteisestä vikatietopankista mahdollisia ratkaisuja.
• Vianetsintä: Sopivilla toimenpiteillä, tarkistuksilla ja mittauksilla voi haarukoida ongelma-alueen. Tarvittaessa joku muu voi osallistua vianetsintään, kun saa mittaukset ja tarkistuslistan käyttöön.

Ohjelmistoarkkitehtuuri:

• Minitietokone Raspberry PI: Python
• Taustajärjestelmä (backend): PHP, MySQL (perus-hostingpalvelu, 5e/kk riittää muutamalle kylmäkoneelle)
• Selainkäyttöliittymä (frontend): NodeJS, JavaScript, Material UI
• Android-sovellus: Kotlin (jakelu Google Play) https://play.google.com/store/apps/details?id=com.tcool

Yhteystiedot:

android.timo@gmail.com