Разработка устройства пожарной сигнализации стационарных объектов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Аннотация

В данной курсовой работе производится разработка устройства пожарной сигнализации. Целью курсовой работы является ознакомление с основами конструирования и реализация электронных приборов. Изучение различных способов преобразования и обработки сигналов различной физической природы, используемых в системах пожарной сигнализации, способов согласования отдельных электронных блоков, входящих в состав разрабатываемой системы.

Введение

Система безопасности - это комплекс технических и организационных мер, направленных на защиту от любых нежелательных воздействий как извне, так и изнутри. Под технической системой безопасности понимается комплекс оборудования и технических решений, предназначенных для охраны и контроля. Современные системы безопасности - это высокотехнологичные программно-аппаратные комплексы, объединяющие в себе системы видео наблюдения, охранную, пожарную сигнализацию, систему управления и контроля доступа, другое специализированное оборудование, а также их системной интеграции.

Пожарные датчики предназначены для детектирования возникновения пожара на ранних его стадиях. Существуют температурные и дымовые пожарные датчики. Температурные датчики фиксируют увеличение температуры в помещении. В помещениях, для которых нехарактерно возникновение дыма, применяются дымовые пожарные датчики. Этот тип пожарных датчиков фиксирует изменение коэффициента преломления воздуха в помещении, вызванное задымлением.

Датчик утечки газа. Чувствительный элемент датчика анализирует окружающий воздух и при превышении концентрации газа сверх определенного предела (10-20 %), микропроцессор подает команду на реле имеющего НР и НЗ контакты. Одновременно включается световая и звуковая сигнализация.

Пожарная сигнализация предназначена для круглосуточного контроля охраняемого объекта, а в частности для раннего обнаружения об обнаружения пожара по одному из наиболее вероятных для данного объекта признаков и выдаче сигналов об его обнаружении.

С применением технической терминологии установка пожарной сигнализации это совокупность технических средств для обнаружения пожара, обработки, представления в заданном виде потребителям извещения о пожаре, специальной информации и (или) выдачи команд на включение автоматических установок пожаротушения, включения или отключении инженерных систем в соответствии с предусмотренным алгоритмом автоматизации. Любой объект может быть оборудован одной или несколькими установками пожарной сигнализации, объединяемыми в систему. [1]

Охранно - пожарная сигнализация

Система охранно-пожарной сигнализации (ОПС) - это сложный комплекс технических средств, служащих для оперативного обнаружения вторжения или пожара на контролируемой территории. Как правило, Опс интегрируется в комплекс, объединяющий системы безопасности и инженерные системы здания, обеспечивая достоверной информацией системы оповещения, пожаротушения, дымоудаления, контроля доступа.

Пожарная сигнализация предназначена для своевременного обнаружения места возгорания и формирования управляющих сигналов для систем оповещения о пожаре, пожаротушения и дымоудаления.

Система пожарной сигнализации (СОПС) - это совокупность совместно действующих технических средств, которая состоит из следующих основных частей:

1)Чувствительные элементы (извещатели, датчики) - Извещатели, в соответствии с назначением предназначены для получения информации об опасной ситуации на объекте, и, в соответствии с проектным решением, образуют зоны контроля пожарной сигнализацией - совокупности площадей, объемов помещений объекта, появление в которых факторов пожара будет обнаружено пожарными извещателями. Извещатели устанавливаются в шлейфы пожарной сигнализации - соединительные линии, прокладываемые от пожарных извещателей до распределительной коробки или приемно-контрольного прибора.

2) Приемно-контрольный прибор (ПКП) предназначен для формирования сигналов управления автоматическими средствами пожаротушения (АСПТ), контроля их состояния, управления световыми и звуковыми оповещателями, а также другими системами и приборами.

3) Пульты управления - это один из внешних интерфейсов управления и диспетчеризации системы ОПС. Они предназначены для запароленного снятия и постановки на охрану системы ОПС. Также на пульт можно выводить информацию о состоянии системы ОПС, задавать режим охраны и даже настраивать центральное устройство и всю систему ОПС.

4) Оповещатели тревоги - устройство, формирующее тот или иной, необходимый потребителю, вид тревоги (звук, свет, звук + свет, автодозвон и т.д.).

5)Соединительные линии связи - проводные кабельные линии, связывающие все элементы СОС,СОПС друг с другом. В ряде систем связь между извещателями и ПКП осуществляется по радиоканалу малой мощности.

6)Источники питания - устройство, обеспечивающее электропитание СОС, СОПС. Как правило, это устройства бесперебойные, т.е. имеющие аккумуляторную поддержку.

Система пожарной сигнализации это совокупность установок пожарной сигнализации, смонтированных на одном объекте и контролируемых с общего пожарного поста. Необходимость оборудования зданий и сооружений пожарной сигнализацией регламентируется нормативными документами по пожарной безопасности, в частности НПБ 110.

Оптимальный выбор оборудования пожарной сигнализации определяется, как правило, такими характеристиками здания, как защищаемая площадь, назначение объекта, характеристика возможного пожара и т.д.

В настоящее время можно выделить три основных типа станций пожарной сигнализации: неадресные, адресные, адресно-аналоговые. [14]

Принципы работы систем пожарной сигнализации

Принцип работы систем АПС определяется в зависимости от ее типа и, соответственно, от вида формируемого сигнала неадресной, адресной и адресно-аналоговой пожарной сигнализацией. Принцип работы неадресных систем заключается в приеме сигнала при срабатывании по одному из признаков пожара пожарных извещателей, установленных в шлейфах приемно-контрольных приборов, и выводе его в виде световых и звуковых сигналов на приемную станцию с указанием номера шлейфа.

В адресных системах анализ состояния окружающей среды и формирование сигнала также производится самим извещателем, но, в дополнение к вышеизложенному, в шлейфе сигнализации реализуется протокол обмена, позволяющий установить, какой именно извещатель сработал. В каждом извещателе или монтажном цоколе расположена схема определения адреса и система определяет конкретное место формирования сигнала о пожаре.

Адресно-аналоговые системы сигнализации является наиболее надежными и представляют собой центр сбора телеметрической информации, поступающей от извещателей. Постоянно ведется мониторинг состояния оборудования и окружающей среды. Так, для теплового извещателя станция постоянно контролирует температуру воздуха в месте его установки, для дымового - концентрацию дыма. По характеру изменения этих параметров именно пожарная станция, а не извещатель, как в случае адресных систем, формирует сигнал о пожаре. Это позволяет существенно повысить достоверность определения очага возгорания. Также адресно-аналоговые системы позволяют, не прерывая работу пожарной сигнализации, программно изменять фиксированный порог чувствительности извещателей при необходимости их адаптации к условиям эксплуатации на конкретном объекте. Отличительной конструктивной особенностью адресной сигнализации является применение кольцевого шлейфа, а также возможность подключение к контрольной панели адресно-аналоговой сигнализации адресных шлейфов.

Весь перечень организационно-технических мероприятий на объекте во время пожара имеет одну главную цель - спасение жизни людей. Поэтому на первое место выходят задачи раннего обнаружения возгорания и оповещения персонала, что и является основной функцией пожарной сигнализации. Выполнение пожарной сигнализацией своих функций обеспечивается различными техническими средствами. Для обнаружения пожара служат автоматические и ручные пожарные извещатели, для обработки, протоколирования информации и формирования управляющих сигналов тревоги - приемно-контрольная аппаратура и приборы.

Кроме этих функций, с помощью приборов управления формируются управляющие сигналы или команды на включение автоматических установок пожаротушения и дымоудаления, систем оповещения о пожаре, отключение технологического, электротехнического, вентиляционного и другого инженерного оборудования объектов. [2]

Пожарная сигнализация может быть как самостоятельной, так и объединенной с охранной сигнализацией в единую комплексную систему охранно-пожарной сигнализации.

Анализ технического задания

Исходя из требований технического задания, устройство пожарной сигнализации реализуется на основе микроконтроллера. Так же в это устройство входит разнообразные функциональные узлы обработки сигналов различных форм. Здесь используется МК MC68HC908RF2. Функции МК - обработка сигналов о наличии задымления в камере, о снижении уровня питающего напряжения и изменении чувствительности камеры, поступающих с выходов микросхемы датчика дыма, и обслуживание протокола для передачи данных по радиоканалу. В систему входят датчики температуры, сигнализирующих о повышении температуры. Могут совместно использоваться и другие датчики, например датчики дыма , датчики открытого огня. В устройстве должны присутствовать системы звукового и светового оповещения. В качестве светового оповещения используются информационные светодиоды. Для звукового оповещения можно воспользоваться любым звуковоспроизводящим устройством или динамиком. В разрабатываемой схеме так же должен присутствовать ЖКИ-индикатор, для отображения текущего состояния устройства. Наличие клавиатуры необходимо для задания режимов работы устройства, его отключения и включения. Так же необходимо реализовать батарею аварийного питания на случай если основное питание сети будет отключено. Время автономного функционирования должно быть не менее 4 часов. На основе этих данных и будет реализовано устройство пожарной сигнализации.

Структурная схема пожарной сигнализации

Альтернативная структурная схема

Пожарные извещатели. В качестве пожарных извещателей могут выступать датчики задымления, датчики температуры и датчики открытого огня. В свою очередь каждые из этих датчиков подразделяется на типы. Датчики температуры делятся на линейные и дифференциальные, так же получили распространение цифровые датчики температуры. Датчики дыма подразделяются на ионизационные и оптические. В ионизационном дымовом датчике используется способность ионов воздуха притягиваться дымовыми частицами. В оптическом датчике обнаружение дыма основано на изменении характеристик создаваемого в измерительной камере светового потока при попадании в него дымовых частиц. Датчики открытого огня делятся на ультрафиолетовые и инфракрасные. Ультрафиолетовый датчик пламени с помощью высоковольтного газоразрядного индикатора постоянно контролирует мощность излучения в спектральном диапазоне 220-280 мкм. Инфракрасный датчик пламени с помощью ИК-чувствительного элемента и оптической фокусирующей системы регистрирует характерные всплески ИК-излучения при появлении открытого пламени. Инфракрасный извещатель пламени позволяет определять в течение 3 секунд наличие пламени размером от 10см на расстоянии до 20м при угле обзора 90^о; [3]

Микроконтроллер - управляющее устройство, которое производит опрос датчиков, сравнивает их с пороговыми значениями, и в случае ее превышения выдает команду на исполнительные элементы. Так же с помощью МК осуществляется вывод информации о текущем состоянии системы на ЖКИ. [6]

ЖКИ. Жидко-кристаллические (ЖК)-модули являются одними из основных средств вывода информации для современных цифровых систем. Представляют собой недорогое и удобное решение, позволяющее сэкономить время и ресурсы при разработке новых изделий. Обеспечивают отображение большого объема информации при хорошей различимости и низком энергопотреблении, благодаря чему широко используются в измерительных приборах, медицинском оборудовании, промышленном оборудовании, информационных системах, аппаратуре с автономным питанием.

Клавиатура - предназначена для задания режимов работы МК, а так же для задания пороговых температурных значений датчиков;

Звуковой и световой извещатели сигнализируют о пожарной тревоге. Их можно использовать как отдельные устройства, так и объединенное в одно комбинированное устройство.

Flash память предназначенный для хранения данных. Архитектура Flash-памяти имеет в основе архитектуру однотранзисторной ячейки. Подобно EEPROM, Flash-память можно программировать в составе системы побайтно, хотя предварительно ее необходимо стереть; причем процесс стирания выполняется поблочно. Исходя из этих соображений, производитель в спецификациях на изделие именует Flash-память МК Flash/EE-памятью (электрически стираемой Flash-памятью). Массив Flash/EE-памяти данных имеет размер 640 байт. Эта область памяти доступна для программных записи и чтения и может быть задействована в целевой программе как память данных общего применения; [7]

Генератор - устройство вырабатывающее импульсы для синхронизации работы всех узлов устройства;

АЦП. Принцип работы АЦП состоит в измерении уровня входного сигнала и выдачи результата в цифровой форме. В результате работы АЦП непрерывный аналоговый сигнал превращается в импульсный с одновременным измерением амплитуды каждого сигнала;

Источник аварийного питания на 4 часа.

Разработанная структурная схема

Разработка схемы функциональной

Функциональная схема устройства состоит из следующих функциональных элементов:

1. В основе МК находится ядро. Принято решение использование наиболее распространенное и простое ядро 8051. Первый МК на основе ядра 8051 является МК Intel 8051. Эти МК изначально производились с использованием n-МОП технологии , в дальнейшем они использовали КМОП-технологию , что уменьшило потребление мощности. Рассмотрим характеристики присущие этому типу МК:

Ядро высокого быстродействия с одноцикловыми командами

Внешний кварцевый резонатор на 32 кГц

Программируемая система ФАПЧХ (12.58 МГц, Макс)

3 счётчика/таймера по 16 разрядов

26 программируемых линий ввода - вывода

11 Источников Прерывания с двумя уровнями приоритета

2 указателя данных

11 разрядный указатель стека

Микроконтроллеры обычно классифицируют по разрядности данных, обрабатываемых арифметико-логическим устройством (АЛУ):

1) 4-х разрядные - самые простые и дешевые;

2) 8-ми разрядные - наиболее распространенная группа. К этой группе относятся микроконтроллеры серии MCS-51 (Intel) и совместимые с ними, PIC (MicroChip), HC68 (Motorola), Z8 (Zilog) и др.

3) 16-ти разрядные - более высокопроизводительные, но более дорого стоящие;

4) 32-х разрядные - обычно являющиеся модификациями универсальных микропроцессоров.

Отдельно рассматриваются:

1) программируемые логические интегральные схемы(ПЛИС) - как замена микросхем железной логики;

2) ЦПОС - цифровой процессор обработки сигналов (ЦПОС)- (DSP - Digital Signal Processor), ориентированные на использование в системах обработки сигналов.

3) Микропроцессорные модули или «системы на кристалле» -это модули со встроенными микропроцессорами и требуемой периферией, другими словами микроконтроллер с ПЛИС и/или ЦПОС.

Внутри каждой группы МК делятся на CISC- и RISC-устройства. Наиболее многочисленной группой являются CISC-МК, но в последние годы среди новых МК преобладает RISC-архитектура; [6]

2. Матричная клавиатура. Для ввода информации применена клавиатура, которую можно представить в виде матрицы в три строки и три столбца. Она подсоединяется к портам Р2.0 - Р2.5, Р3.3. Интерфейс клавиатуры реализован на элементах: S1-S9 - кнопки, расположение которых представляют матрицу 3*3; DD2.1, DD2.2 - логическая схема формирующий сигнал на входе внешнего прерывания при нажатии на любую кнопку; R1-R3 - подтягивающие резисторы. Работа с клавиатурой основана на системе прерываний от внешнего источника. Сигнал прерывания формируется комбинационной логической схемой на элементах DD2.1 и DD2.2.

Низкий уровень сигнала на входе P3.3 МК вызывает прерывание от внешнего источника, в данном случае от клавиатуры. [6]

3. ЖКИ модуль. Для соединения ЖКИ-модуля с управляющей системой используется параллельная синхронная шина, насчитывающая 8 линий данных DB0-DB7, линию выбора регистра RS и линию синхронизации E. Кроме линий управляющей шины имеются две линии для подачи напряжения питания 5В - GND и Vcc и линия для подачи напряжения питания драйвера ЖКИ-V₀. Для соединения модуля с управляющей системой можно выбрать один из двух вариантов: по 8-ми или 4-х разрядной шине. В первом случае потребуется 11 сигнальных линий, во втором - только 7. [6]

4. Цифровые датчики температуры, подключенные при помощи интерфейса I2C. МК аппаратно поддерживает обмен по двухпроводному последовательному интерфейсу, совместимому со стандартом I2C. Интерфейс I2C использует те же выводы микросхемы и внутреннюю логику, что и встроенный в МК интерфейс SPI. Выбор (разрешение работы) одного из этих двух интерфейсов может быть произведен программно, путем установки или сброса бита SPE специального регистра SPICON. Интерфейс I2C можно программно сконфигурировать как «программный ведущий» или как «аппаратный ведомый». В режиме «программный ведущий» обмен данными возможен на скоростях до 140 кбит/с, а в режиме «аппаратный ведомый» - до 3,4 Мбит/с. Имеющиеся на кристалле цепи фильтрации подавляют выбросы на линиях интерфейса SDATA и SCLOCK длительностью менее 50 нс с целью предотвращения ошибок при обмене. Для организации шины I2C используются линии, которые, в общем случае, должны быть «подтянуты» к «плюсу» источника питания с помощью внешних нагрузочных резисторов. В МК «подтягивающие» резисторы уже имеются на кристалле, однако, по замечанию производителя, в системах с нескольким «ведомыми» могут понадобиться дополнительные внешние резисторы.

5. Оптопара. Оптронами называют такие оптоэлектронные приборы, в которых имеются источник и приемник излучения (светоизлучатель и фотоприемник) с тем или иным видом оптической и электрической связи между ними, конструктивно связанные друг с другом. Принцип действия оптронов любого вида основан на следующем. В излучателе энергия электрического сигнала преобразуется в световую, в фотоприемнике, наоборот, световой сигнал вызывает электрический отклик. Практически распространение получили лишь оптроны, у которых имеется прямая оптическая связь от излучателя к фотоприемнику и, как правило, исключены все виды электрической связи между этими элементами.

Транзисторные оптопары рядом своих свойств выгодно отличаются от других видов оптронов. Это прежде всего схемотехническая гибкость, проявляющаяся в том, что коллекторным током можно управлять как по цепи светодиода (оптически), так и по базовой цепи (электрически), а также в том, что выходная цепь может работать и в линейном и в ключевом режиме. Механизм внутреннего усиления обеспечивает получение больших значений коэффициента передачи тока Кi , так что последующие усилительные каскады не всегда необходимы. Важно, что при этом инерционность оптопары не очень велика и для многих случаев вполне допустима. Выходные токи фототранзисторов значительно выше, чем, например, у фотодиодов, что делает их пригодными для коммутации широкого круга электрических цепей. Наконец, следует отметить, что все это достигается при относительной технологической простоте транзисторных оптопар. [11]

6. Реле - это устройство для автоматической коммутации электрических цепей по сигналу извне. Любое релейное устройство, как и реле для коммутации электрических цепей, состоит из релейного элемента (с двумя состояниями устойчивого равновесия) и группы электрических контактов, которые замыкаются (или размыкаются) при изменении состояния релейного элемента. Реле широко применяются в устройствах автоматического управления, контроля, сигнализации, защиты, коммутации и т.д. Наиболее распространены коммутационные реле, реле давления, перемещения, расхода, реле времени, защитные реле.

В зависимости от физической природы входного (управляющего) сигнала реле подразделяются на механические (сила, давление, скорость, ускорение), магнитные, тепловые, оптические, электрические (ток, напряжение, мощность, сопротивление).

Электромагнитные реле, как и другие электрические реле, по роду управляющего и коммутируемого тока могут быть постоянного и (или) переменного тока.

По чувствительности входного сигнала и величине коммутируемого тока электромагнитные реле подразделяют на сверхчувствительные (10-7 - 10-10 Вт) реле, регистрирующие сверхмалые токи, а также высоко - и нормально чувствительные слаботочные (10-6 - 25 А).

Более мощные реле, коммутирующие токи более 50 А и напряжения более 1000 В, называются, соответственно, контакторами и высоковольтными реле.

Слаботочные реле стали в настоящее время самостоятельным классом электрических реле, включающим в себя наиболее распространенные электромагнитные реле с подвижным якорем, герконовые реле, электротепловые и слаботочные реле времени. К классу слаботочных реле относят также и другие виды неэлектрических слаботочных реле, например, тепловые реле. [12]

7. Элементы оповещения. В качестве элементов оповещения используются комбинированное устройство. Оно включает в себя звуковое и световое оповещение, и служит для предупреждения персонала о возгорания.

8. Блок аварийного питания. В него входят АС\DC, DC\DC преобразователи; аккумулятор, обеспечивающий 4 часа аварийного питания системы, в случае отключения основного питания.

В AC/DC преобразователях, благодаря внутреннему мостовому выпрямителю, защита от обратной полярности не требуется. Для защиты по выходу, все AC/DC преобразователи имеют защиту от работы на холостом ходу и от короткого замыкания на выходе. Кроме того, существуют и дополнительные меры защиты (тиристорная защита или второй, независимый контур управления). Семейство W AC/DC и специальные модели семейств LOK, Т, M, H, S, K, KP могут работать в режиме зарядного устройства кислотных батарей (с номинальными напряжениями 12В, 24В, 36В, 48В, 60В). Эти устройства обеспечивают правильную и безопасную зарядку батарей.

DC/DC преобразователи (для защиты от обратной полярности включения) снабжены внутренним защитным диодом или предохранителем. Некоторые модели снабжены защитным отключением преобразователя при выходе входного напряжения за пределы указанного диапазона входного напряжения. [13]

Разработанная функциональная схема

Блок схема алгоритма функционирования разработанного устройства

В начале идёт инициализация МК, затем на клавиатуре задается режим работы т.е задание порогового значения температуры. Затем опрос датчиков (т.е. превышает ли измеренная температура порогового значения, заданный на клавиатуре), затем полученная информация выводится на ЖК индикатор. В соответствии с опросом датчиков, если температура не выше порогового значения, цикл повторяется. Если же выше, то формируется сигнал на исполнительный элемент и вывод информации на ЖК индикатор. Далее формируется время задержки. Если время задержки выше времени, заданного на клавиатуре, и процесс начинается сначала.

Выбор и обоснование элементной базы

Система пожарной сигнализации состоит из следующих компонентов:

1. Чувствительный элемент - датчики;

2. Устройства управления - микроконтроллер;

3. Устройства оповещения - сирена звуковая и световая;

4. Клавиатура для управления режимами работы;

5. ЖКИ для отображения текущего состояния.

МК принято взять ADuC845, так как он обладает всеми необходимыми ресурсами и возможностями для реализации разрабатываемого устройства. МК ADuC845 является функционально законченным контроллером интеллектуального датчика, включающим в себя: два аппаратных модуля сигма-дельта АЦП высокого разрешения (24-разрядное и 16-разрядное), 8-разрядное микропроцессорное устройство управления и встроенную Flash-память программ и данных. Кроме двух независимых модулей АЦП в составе устройства имеется датчик температуры и прецизионный программируемый усилитель, что позволяет МК выполнять прямые измерения малых уровней напряжения. АЦП с встроенным цифровым фильтром предназначены для измерения низкочастотных сигналов в широком динамическом диапазоне. Так же он включает в себя порты последовательного обмена UART, SPI, I2C, три таймера - счетчика, сторожевой таймер. В состав МК включены также 12-разрядный ЦАП с выходом напряжения, два источника тока, монитор источника питания. Устройство питается от однополярного источника с напряжением +3…+5 В. При напряжении источника +3 В потребляемая микроконвертором мощность составляет менее 10 мВт. [7]

В качестве устройства отображения информации о текущем состоянии разработанного устройства используется ЖКИ-модуль на основе контроллера HD44780 фирмы HITACHI. Он обладает малым энергопотреблением и простым интерфейсом. ЖКИ состоит из 2 строк, по 16 символов в каждой, что вполне достаточно для эффективного отображения информации. Для соединения ЖКИ-модуля с управляющей системой используется параллельная синхронная шина, насчитывающая 8 линий данных DB0-DB7, линию выбора регистра RS и линию синхронизации E. [6]

Клавиатура используется для ввода информации, задания режимов работы устройства. Клавиатура, используемая в данном устройстве, является матричной и имеет размер 3х3, работа которой основана на системе прерываний.

Датчики - предназначенные для измерения температуры помещения и последующей передачей сведений об этом в МК для обработки. В качестве температурного датчика используется датчик ТМР175 компании Кемпел. Основным достоинством этих датчиков является сверхмалое потребление энергии и миниатюрное исполнение. Устройства содержат полупроводниковый температурный сенсор, 12-ти битный АЦП, тактовый генератор, регистр конфигурации, регистр измеренного значения температуры, регистры верхнего и нижнего порогового значений температуры, схему сброса и логику реализации последовательного интерфейса. У всех ИМС этого семейства имеется схема слежения, формирующая сигнал тревоги, при переходе измеряемой температуры за определенное пользователем пороговое значение. Датчики имеют возможность передачи данных при помощи интерфейса I2C. Интерфейс I2C позволяет подключение до 120 цифровых датчиков. [4]

Устройства оповещения предназначены для уведомления о наличии пожара. В качестве оповещателя выбран комбинированный оповещатель СВИРЕЛЬ-2 включающий в себя световое и звуковое оповещение. Источник питания постоянный 12В, ток потребления 350мА. [5]

В качестве гальванической развязки использована оптопара РС816. Краткие характеристики: максимальный выходной ток 50мА, максимальный прямой ток через входной светодиод 50мА, напряжение изоляции 5кВ, тип корпуса DIP4. [8]

В качестве коммутационного элемента используется электромагнитное реле РЭС60 РС4.569.435-02.01, (12В). С помощью этого реле производится коммутация цепи питания устройства оповещения СВИРЕЛЬ-2 Технические параметры: ток питания обмотки постоянный; число коммутационных положений двухпозиционное; номинальное рабочее напряжение 12В; ток срабатывания 22.4 мА; ток отпускания 4.8 мА; максимальное коммутируемое постоянное напряжение 25В, максимальный коммутируемый постоянный ток 0.50А; время срабатывания 3.5 мс; время отпускания 1.5 мс.

Устройство аварийного питания включает в себя АС/DC и DC/DC преобразователи, аккумулятор емкостью на 4-е часа работы.

В качестве АС/DC выбрана модель ECA150.10120 15Вт AC/DC 12В. Выбор объясняется тем, что напряжение питания аккумулятора составляет 12В, так же это напряжение служит для питания пожарного оповещателя. Технические характеристики: входное напряжение переменное 176-242В; напряжение выходное постоянное 12В; мощность 15Вт; номинальный выходной ток 1.25 А.

В качестве DC/DC преобразователя выбрана модель TMA1205S DC-DC, 1Вт, вход 12V, выход 5V/200mА. DC/DC преобразователь понижает напряжение с 12В до 5В, для возможности подключения МК ADuС845, датчиков, ЖКИ и клавиатуры. Технические характеристики: номинальное входное напряжение 12В; номинальное выходное напряжение 5В; номинальный выходной ток 0.2 А; мощность 1Вт.

В качестве аккумулятора выбран DT 12-2.2. Технические характеристики: номинальная емкость 2.2 А.ч; напряжение питания 12В; зарядный ток при 20 ч 20мА.

В качестве диодов выбраны диоды типа FR157 , который входит в зарядное устройство. Технические характеристики: Максимальное постоянное обратное напряжение 1кВ; прямой ток 1.5А; Максимальный обратный ток 5мкА. [9]

Разработка схемы электрической принципиальной

Схема электрическая принципиальная

Принцип работы устройства заключается в следующем:

Основным блоком в данной схеме является управляющее устройство, которое представляет собой микропроцессорную систему или МК. Рассмотрим три отличительные особенности данного микроконвертора в серии ADuC845: двухканальном сигма-дельта АЦП, тактовом генераторе, реализованном на стандартном «часовом» кварцевом резонаторе на 32,768 кГц и режимах программирования (модификации) внутренней FLASH/EE памяти. Данный блок управляет всем процессом, который происходит в системе, в частности измерение температуры. Датчик используется в данной схеме для непрерывного измерения температуры рабочей поверхности. Датчики температуры преобразуют значение температуры в цифровой сигнал и по средствам интерфейса I2C передают данные на МК. Далее информации о температуре выводится на ЖКИ. При помощи сигнала на линии RS микропроцессор сообщает контроллеру индикатора о том, что именно передается по шине: команда или данные. Сигнал на линии Е является стробом, сопровождающим сигналы на шине «команды/данные». Запись информации в ЖКИ происходит по спаду этого сигнала. Микроконтроллер проверяет входы, подключенные к матричной клавиатуре, если находит изменение уровня, переходит на выходы. Проводит также проверку выходов. Находится клавиша, которая находится на пересечении входа и выхода, уровень напряжения, которых изменился. И уже на другой вход микроконтроллера подается последовательность, которая соответствует нажатой клавише. МК находиться в постоянной проверке входов и выходов клавиатуры. Чтобы устранить пустую проверку необходимо использовать блок формирования прерываний. Теперь при нажатии клавиши случается прерывание, и уже потом МК начинает проверять изменение уровня напряжения на входах и выходах. Она присоединяется к портам P2.0-P2.5, P3.3. МК производит сравнение измеренной температуры с заданным на клавиатуре пороговым значением. Если оно не превышает порогового значения, то МК повторно производит опрос датчиков. В случае если измеренное значение превышает пороговое, МК вырабатывает сигнал на выходе Р1.1, которому подключено через оптопару реле. Реле при подаче сигнала замыкает цепь питания пожарного оповещателя, и происходит срабатывание его. Оповещатель производит световую и звуковую сигнализацию. Аварийное питание устройства обеспечивает аккумулятор.

R1 = U/I = 5v/ 250mkA = 10 kOm

R2 = U/I = 5v/ 250mkA = 10 kOm

R6 = U/I = 12v/ 125mA = 100 Om

Заключение

охранная пожарная сигнализация

В данном курсовом проекте было разработано устройство пожарной сигнализации. В ходе выполнения проекта были приобретены навыки проектирования цифровых устройств, получен опыт обоснования и выбора оптимального варианта элемента из группы альтернативных однотипных элементов, их согласование. В данной курсовом проекте были разработаны структурная, функциональная и принципиальная электрическая схемы, блок - схема функционирования устройства пожарной сигнализации. Были изучены технические данные МК ADUC845, его интерфейс.

Спроектированная система предназначена для пожарной безопасности жилых помещений.

Список литературы:

1. Общие сведения о пожарной сигнализации с сайта www.negorin.ru

2. Сведения о пожарной сигнализации с сайта www.vsetut.com

3. Общие сведения о пожарных извещателях с сайта www.armosystems.ru

4. Выбор датчика с сайта компании Компел поставщика электронных элементов www.compel.ru/catalog/sensors/temperature

5. Интернет магазин www.video-dozor.ru

6. Курс лабораторных работ по дисциплине МУСУ

7. Техническая документация ADuC845

Размещено на Allbest.ru