Анализ исходных данных

 

Описываемое устройство предназначено для определения наличия в воздухе повышенной концентрации метана, пропана, бутана и их смесей.

Сигнализатор устанавливают в контролируемом помещении так, чтобы за показаниями можно было наблюдать. Учитывая, что газы, на которые реагирует датчик MQ–214 тяжелее воздуха, его следует устанавливать в нижней части контролируемого помещения, подальше от источников тепла, согласно техническому заданию.

 Сигнализатор выполнен на базе микроконтроллера PIC16F627, имеющего встроенный модуль десятиразрядного АЦП. После занесения в МК кодов, сигнализа­тор окажется на­строенным на работу от внутреннего тактового RC гене­ратора (4 МГц) при включенном сторожевом таймере. За­груженная во FLASH-память МК про­грамма, по­стоянно следит за напряжением, по­ступающим с датчика и выдает на выходы МК сигналы уп­равления двухцветным светодиодом и звукоизлучателем со встроенным генератором.

Сигнализация о превышении концентрации – световая и звуковая.

В случае присутствия опасного газа срабатывает звуковая и красная световая сигнализация. В случае отсутствия опасного газа светодиод светится зелёным цветом.

На семисегментном светодиодном индикаторе отображается информация текущегозначения сопротивления нагрузки датчика.

Питание сигнализатора загазованности воздуха осуществляется напряжением 9…12В – от встроенного гальванического элемента типа «крона», или от внешнего AC/DCадапрера.

Конструктивное исполнение – переносное, для удобства расположения прибора в потенциально опасных зонах.

 

СХЕМОТЕХНИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

Разработка электрической структурной схемы

Схема электрическая структурная сигнализатора загазованности воздухапредставленав графической части дипломного проекта БНТУ.31303113.100Э1.

Схема состоит из десяти блоков:

–датчик газа;

– микроконтроллер;

– световая сигнализация (зелёная);

– световая сигнализация (красная);

–семисегментная индикация;

– звуковая сигнализация;

– блок питания;

– гальваническая батарея;

– устройство переключения питания;

– стабилизатор 1;

– стабилизатор 2.

  Сигнализатор загазованности воздуха может запитываться от блока питания –AC/DCпреобразователя, с напряжением выхода 9В или от гальванического элемента типа «крона» 9В.

Датчик газа расположен внутри прибора. С его помощью происходит измерение уровня газа.

Измеренное значение параметра поступает на микроконтроллер, преобразуется с помощью встроенного АЦП в дискретный (цифровой код), после поступает в регистр памяти. Значения регистра и заданного порога срабатывания, который записан изготовителем в ППЗУ, сравниваются на цифровом компараторе, и в случае присутствия опасного газа срабатывает звуковая и красная световая сигнализация. В случае отсутствия опасного газа светодиод светится зелёным цветом.

Световая сигнализация представляет собой двухцветный светодиод, который имеет два цвета свечения: красный и зелёный.

Светодиодная семисегментная индикация изображает значение диапазона сопротивления нагрузки.

Звуковая сигнализация представляет собой звукоизлучательэлектромагнитный со встроенным генератором.

Устройство переключения питания находится в гнезде прибора и представлено в виде контактов, в случае замыкания которых происходит питание сигнализатора от AC/DCпреобразователя. Если контакты находятся в разомкнутом состоянии, то питание осуществляется от внутреннего источника – гальванической батареи типа «крона».

Стабилизаторы 1 и 2 питают микроконтроллер и датчик, соответственно.

 

Разработка электрической принципиальной схемы

 

Схема электрическая принципиальная сигнализатора загазованности воздухаприведена в графической части дипломного проекта БНТУ.31303113.100 Э3.

Cигнали­затор вы­полнен на базе микроконтроллера DD1 PIC16F627, имею­щего встроенный модуль десятираз­рядного АЦП. После занесения в МК кодов, сигнализа­тор окажется на­строенным на работу от внутреннего тактового RC гене­ратора (4 МГц) при включенном сторожевом таймере. За­груженная во FLASH-память МК про­грамма, переключив вывод 1 на работу в качестве аналогового входа АЦП, по­стоянно следит за напряжением, по­ступающим с датчика В1 и выдает на выходы порта GPIO МК сигналы уп­равления двухцветным светодиодом HL1 и звукоизлучателем со встроенным генератором НА1. [2],[3],[5]

Микросхема DA1 – стабилизатор напряжения питания 6 В с максимальным током потребления около 6 мА. [2]

Микросхема DA2– стабилизатор напряжения питания 5 В с максимальным током потребления около 6 мА.[2]

В зависимости от концентрации опасных газов, происходит изменение сопротивления датчика. Резистор R2 совместно с соединен­ными параллельно резисторами R3…R5 образуют делитель напряжения, который преобразовывает изменение сопротивления датчика в изменение напряжения, поступающее на МК. Так же бла­годаря делителю напряжения, в случае замыкания в цепи датчика, напряжение на аналого­вом входе МК не превысит максималь­но допустимого 5 В.

Звукоизлучательэлектромагнитный со встроенным генератором HCM1205Xиспользуется в качестве источника звукового сигнала.[2]

Конденсаторы С1,С3,С4,С5 необходимы для фильтрации напряжения и исключения генерации микросхем стабилизаторов.

Двухпозиционный переключатель SА1 необходим для включения и отключения питания.[3]