78080

БЛОК КЕРУВАННЯ ГАЗОВОГО КОТЛА НА МК

Дипломная

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

У житлових приміщеннях комфорт визначається температурою, вологістю, швидкістю руху повітря, тепловою характеристикою конструкції будинку, температурою внутрішніх поверхонь кімнати і якістю кімнатного повітря, у робочих приміщеннях до цих параметрів додаються шум, вібрації тощо.

Украинкский

2015-02-07

1.32 MB

4 чел.

PAGE   \* MERGEFORMAT 5

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Вінницький національний технічний університет

Інститут радіотехніки, зв’язку та приладобудування

Факультет радіотехніки і телекомунікації

ЗАТВЕРДЖУЮ

Завідувач кафедри         РТ     .

                                   д.т.н., професор О.В. Осадчук

________ «____» _________2012р.

                                                                                                   (підпис)                                             .

БЛОК КЕРУВАННЯ ГАЗОВОГО КОТЛА НА МК

Пояснювальна записка

до бакалаврської дипломної роботи

бакалавр 6.050901 – Радіотехніка

08-36.БДР.011.00.000ПЗ

Керівник к.т.н., професор каф. РТ

В.Л. Кофанов

______ «____» _________2012р.

                                                         (підпис)

                               .

Розробив студент гр. РТр-08

В.І. Слободянюк.

______ «____» _________2012р.

                                                         (підпис)

Офіційний рецензент_______________________________________________

(науковий ступінь, вчене звання, кафедра)                    .

__________________________________

(підпис, ініціали та прізвище)

«____» _________2012р.

Вінниця ВНТУ 2012

ІНДИВІДУАЛЬНЕ ЗАВДАННЯ

ЗАТВЕРДЖУЮ

Завідувач кафедри         РТ     .

__________________________

(науковий ступінь, вчене звання,
ініціали та прізвище)                
.

______ «___» _________2012р.

(підпис)                                             .

ЗАВДАННЯ

на кафедральну комплексну бакалаврську дипломну роботу

бакалавр 6.050901 – Радіотехніка 

             (шифр і повна назва)

студента групи РТр-08 Слободянюка Віктора Івановича
                                      (шифр групи, ім’я, по-батькові  та прізвище)

Тема кафедральної комплексної бакалаврської дипломної роботи:

«Блок керування газового котла на МК»

Вхідні дані:

Тип мікроконтролера AVR ATmega16, тактова частота 8 МГц, живлення схеми від мережі 220 В 50 Гц, програму виконати мовою високого рівня С, виконати моделювання розроблюваного пристрою за допомогою програмного середовища Proteus.

Короткий зміст частин бакалаврської дипломної роботи

  1.  Графічна частина БДР повинна містити наступні складові:
  2.  Зовнішній вигляд мікроконтролера ATmega16 із призначенням виводів;
  3.  Блок-схему аналогово-цифрового перетворювача;
  4.  Схему електричну принципову пристрою.

  1.  Основна (пояснювальна записка) частина повинна містити наступні розділи:
    1) Огляд літературних джерел;
    2) Розділ по розробці схеми електричної принципової, розробки програмного забезпечення та перевірку їх роботи;
    3) Аналіз охорони праці;
    4) Висновки по проведеній роботі.

Завдання видав керівник роботи__________________________________

(науковий ступінь, вчене звання, ініціали та прізвище)

______ «___» _________2012р.

(підпис)                                             .

Завдання отримав студент_______________________________________

(підпис, ініціали та прізвище)                .

«___» _________2012р.

Дата попереднього захисту роботи________________________________

Консультанти з окремих розділів бакалаврської дипломної роботи:

І. СПЕЦІАЛЬНА ЧАСТИНА

____________________________________________________________

(науковий ступінь, вчене звання, ініціали та прізвище)

______ «___» _________2012р.

(підпис)                                             .

ІІ. ОХОРОНА ПРАЦІ

_____________________________________________________________

(науковий ступінь, вчене звання, ініціали та прізвище)

______ «___» _________2012р.

(підпис)                                             .

ІІІ. ДОТРИМАННЯ СТАНДАРТІВ

_____________________________________________________________

(науковий ступінь, вчене звання, ініціали та прізвище)

______ «___» _________2012р.

(підпис)                                             .

АНОТАЦІЯ

УДК 621.391

Слободянюк В.І. Блок керування газового котла на МК: бакалаврська дипломна робота з спеціальності «Радіотехніка» - Вінниця: ВНТУ 2012 р. – стор. 50,  рис. 13, табл. 10,  бібл. 6 – української мовою.

У даній бакалаврській дипломній роботі була проведена розробка блоку керування газового котла на МК.

У першому розділі пояснювальної записки розглянуто види систем керування та обгрунтувано доцільність розробки блоку керування газовим котлом на мікроконтролері.

У другому розділі розроблено програмне забезпечення мікроконтролера та розраховано елементну базу електричної схеми.

У третьому  розділі були розглянуті питання, що стосуються охорони праці. Розроблено організаційно-технічні  та санітарно-гігієнічні заходи щодо покращення умов праці на виробництві, проведено розрахунок захисного заземлення.

ANNOTATION

Slobodyanyuk V. Control unit of gas boilers on IC: undergraduate thesis on specialty "Radio" - Vinnitsa: VNTU in 2012. 50, Fig. 13, Table. 10, Ref. 6 - Ukrainian language.

This bachelor's thesis work was carried out to develop the control of gas boilers on IC.

The first section deals with explanatory note types of control systems and feasibility studies of development control unit gas boilers on the microcontroller.

The second section developed software and microcontroller designed electric circuit element base.

The third section examined issues related to safety. The organizational, technical and sanitary measures to improve conditions in the workplace, the calculation of the protective grounding.

ЗМІСТ

[1] ЗМІСТ

[2] ВСТУП

[3] 1 ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРНИХ ДЖЕРЕЛ

[3.1] 1.1 Системи управління електропобутовими пристроями

[3.2] 1.2 Автономні системи опалення

[4] 2 ЕЛЕКТРИЧНИЙ РОЗРАХУНОК ТА РОЗРОБКА ПРОГРАМНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ МК

[4.1] 2.1 Розрахунок елементів комутації навантаження

[4.2] 2.2 Розрахунок давачів котла

[4.3] 2.3 Розрахунок джерела живлення

[4.4] 2.4 Розробка програмного забезпечення МК

[4.5] 2.5 Моделювання роботи програми

[5] 3 ОХОРОНА ПРАЦІ

[5.1] 3.1 Небезпечні і шкідливі фактори при монтажних роботах

[5.1.1] 3.1.1 Аналіз умов праці

[5.2] 3.2 Технічні рішення з гігієни праці і виробничої санітарії

[5.2.1] 3.2.1 Мікроклімат

[5.2.2] 3.2.2 Склад повітря робочої зони

[5.2.3] 3.2.3 Виробниче освітлення приміщення

[5.2.4] 3.2.4 Виробничий шум

[5.2.5] 3.2.5 Виробничі вібрації

[5.3] 3.3 Пожежна безпека

[5.4] 3.4 Розрахунок захисного заземлення

[6] ВИСНОВКИ

[7] ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ

[8] Додаток А

[9] (Обов’язковий)

[10] Додаток Б

[11] (обов’язковий)

[12] Додаток В

[13] (обов’язковий)

[14] Додаток Г

[15] (обов’язковий)

ВСТУП

У житлових приміщеннях комфорт визначається температурою, вологістю, швидкістю руху повітря, тепловою характеристикою конструкції будинку, температурою внутрішніх поверхонь кімнати і якістю кімнатного повітря, у робочих приміщеннях до цих параметрів додаються шум, вібрації тощо.

Температура й вологість повітря у приміщенні є найважливішими параметрами, що визначають стан комфорту усередині приміщення. Організм людини постійно виділяє теплоту залежно від фізичної активності, доросла людина, що спокійно спить, виділяє в середньому близько 80Вт теплоти, при більших фізичних навантаженнях вже понад 300Вт[1]. Ця теплота повинна відводитись від людини, щоб не допустити перегрів. Виділяється це тепло головним чином шляхом теплообміну з навколишнім середовищем, тому, крім одягу, важливим показником теплового комфорту для людини є температура навколишнього середовища. Рекомендовані значення температури повітря у приміщенні за різними стандартами перебувають у межах 19-25°С.

Основним завданням нашої дипломної роботи є розробити пристрій який міг би підтримувати основні кліматичні параметри комфорту, а саме температуру, в межах, оптимальних для процесів життєдіяльності людини.

У даній роботі поставлена задача вирішується цифровими засобами радіотехніки. Це пов'язано з неупинним прогресом саме цифрової техніки.

Сучасні мікропроцесорні вимірювальні прилади можуть бути подані як засоби вимірювання, що здійснюють двосторонню взаємодію: з оператором і системою збирання інформації, і односторонньою: з об'єктом вимірювання і навколишнім середовищем. Застосування у вимірювальних приладах мікропроцесорів, що мають можливість програмної обробки інформації, вводить у прилад деякий «інтелект» і дозволяє не тільки поліпшити параметри приладу, але й надати йому абсолютно нових якостей.

У першому розділі, проводиться огляд літературних джерел та  обгрунтування доцільності розробки пристрою. Чітко вимальовується суть технічної проблеми, яка постала на даному етапі розвитку техніки та технології, пропонуються варіанти вирішення поставлених задач, уточнюються технічні вимоги до розробки.

Другий розділ вирішує технічні питання. У ньому проводяться електричні розрахунки каскадів пристрою та розробку програмного забезпечення.

Заключним розділом є третій розділ, який присвячено охороні праці. У ньому аналізуються умови праці, параметри мікроклімату, шуму, освітлення та електробезпеки. Також описані вимоги щодо норм пожежної безпеки, та здійснені розрахунки захисного заземлення.

1 ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРНИХ ДЖЕРЕЛ

1.1 Системи управління електропобутовими пристроями

Науково-технічний прогрес відкриває широкі перспективи для використання передових досягнень при розробці сучасних побутових електромашин і систем їх управління.

Вдосконалення споживних властивостей електропобутових машин пов'язано з підвищенням ступеня автоматизації і механізації їх роботи на основі застосування електронних систем управління. Сучасний стан напівпровідникових технологій і поява мікропроцесорів забезпечили новий підхід до конструювання електропобутових машин і систем їх управління. Поєднання мікропроцесора з напівпровідниковою пам'яттю і пристроями «вводу-виводу» дозволило створити мікроЕОМ, в яких функціональні можливості значно вищі за електромеханічні системи управління.

Ефективність застосування електропобутових машин з електронними системами управління можна Підвищувати шляхом створення базової системи управління, складність якої можна нарощувати, під'єднувати додаткові елементи, змінюючи програму, збільшуючи обсяг пам'яті [2].

Базова (універсальна) система управління застосовується в пральних, посудомийних, сушильних та інших побутових машинах. Основою електронних систем управління є цифрові (логічні) інтегральні мікросхеми. Цифрові пристрої поділяються на два великі класи: комбінаційні і послідовнісні.

Комбінаційні пристрої реалізовують функції, які залежать від комбінацій змінних, що до них входять у даний момент часу, і не залежать від стану пристрою в попередній момент часу.

Послідовнісні (від слова послідовність) пристрої реалізують функції, що залежать не тільки від комбінації змінних у даний момент часу, а ще й від стану пристрою в попередній момент часу: вони мають пам'ять.

Основою послідовнісних логічних пристроїв (пристроїв з пам'яттю) є тригери (від англ. trigger— заскочка). Тригер забезпечує запам'ятовування елементарного об'єму інформації 1 біт.

Тригери — це спускові імпульсні пристрої з позитивним зворотним зв'язком, що мають два постійні стани рівноваги і можуть переходити з одного стану у інший під дією сигналу, що перевищує деякий рівень — поріг спрацювання пристрою.

Тригери можуть бути побудовані на напівпровідникових приладах, що мають ділянку з негативною крутизною характеристики (наприклад, на тиристорах). Сучасні тригери, як правило, бувають на основі двокаскадних підсилювачів з позитивним зворотним зв'язком. Тригери в інтегральному виконанні будують на логічних цифрових елементах.

Використовуються тригери для таких цілей:

  •  перетворення імпульсу довільної форми у прямокутну, тобто, застосовуються як формувачі імпульсів прямокутної форми;
  •  створення електронних реле;
  •  створення пристроїв підрахунку імпульсів і ділення частоти надходження імпульсів (лічильників);
  •  зберігання інформації у двійковому коді.

Цифрові мікроелектронні пристрої являють собою дискретні цифрові автомати, виконані на інтегральних мікросхемах і призначені для обробки інформації, що представлена у вигляді цифрового коду. Вони використовуються для створення цифрових інформаційних, вимірювальних систем та систем керування.

Основними (найбільш вживаними) мікроелектронними цифровими пристроями є:

  •  дешифратори;
  •  мультиплексори; - лічильники імпульсів;
  •  регістри;
  •  цифро-аналогові та аналого-цифрові перетворювачі.
  •  Будуються ці пристрої на логічних елементах і тригерах.

Дешифратори (декодери) є комбінаційними пристроями, призначеними для перетворення кодових двійкових вхідних сигналів У сигнали керування виконавчими пристроями. У загальному випадку дешифратор має декілька входів (за кількістю розрядів двійкових чисел, що необхідно декодувати) і декілька виходів[3].

Кожній комбінації вхідних сигналів відповідає певна комбінація вихідних. Дешифратори як комбінаційні пристрої будуються на логічних елементах і їх випускають у вигляді інтегральних мікросхем.

Двійково-сегментний дешифратор перетворює двійкову комбінацію вхідних сигналів у комбінацію вихідних, необхідну для вмикання відповідної комбінації сегментів сегментного десяткового індикатора.

Мультиплексори (комутатори)— це комбінаційні пристрої, що підмикають до виходу вхід (передають на вихід інформацію з входу), номер якого задає комбінація з нулів і одиниць на адресних входах. Мультиплексори забезпечують комутацію не тільки цифрових, а й аналогових сигналів.

Однією з найрозповсюдженіших операцій у пристроях інформаційно-обчислювальної і вимірювальної техніки є фіксування кількості імпульсів— підрахунок їх кількості. Реалізують таку операцію лічильники імпульсів. Лічильники бувають прості (підсумовуючі, у яких код збільшується на одиницю після надходження на вхід кожного імпульсу; віднімаючи, у яких код відповідно зменшується після надходження на вхід кожного імпульсу) і реверсивні (суміщають властивості підсумовуючих і віднімаючих — можуть працювати у тому або іншому режимі за зовнішньою командою). Як правило, лічильники бувають на основі тригерів. Лічильники випускаються у вигляді інтегральних мікросхем.

Регістри, призначені для запам'ятовування і зберігання інформації, представленої у вигляді багаторозрядних двійкових чисел (двійкового коду), та її видачі за зовнішньою командою — це елементи короткочасної (оперативної) пам'яті.

Залежно від способу запису і видачі інформації регістри бувають:

  •  послідовні — запис інформації в них виконується послідовно одного двійкового розряду за іншим через один вхід;
  •  паралельні — запис інформації в них виконується одночасно (паралельно)у всі розряди;
  •  послідовно-паралельні — можуть працювати як послідовні або паралельні, залежно від сигналу на спеціальному вході керування.

Для узгодження цифрових пристроїв вимірювання і керування, що працюють з інформацією, представленою у двійковому коді, з датчиками і виконавчими пристроями, що мають аналогові відповідно вихідні і вхідні сигнали, застосовують цифро-аналогові і аналогово-цифрові перетворювачі.

Інтегральні мікросхеми — цифро-аналогові перетворювачі, як правило, являють собою резестивні матриці, елементи яких мають співвідношення опорів дільника напруги R-2R-4R-8R і т. д. До інтегральних мікросхем також входять транзисторні (частіше на польових метал-оксид-напівпровідниках — транзисторах) ключі, що забезпечують вмикання потрібної комбінації резисторів за сигналами двійкового коду.

Матриця R-2R підмикається до операційного підсилювача, утворюючи з ним інвертуючий підсилювач з програмованим коефіцієнтом підсилення. Вхідним сигналом підсилювача є опорна напруга, що визначає величину напруги, яка відповідає молодшому двійковому розряду. У результаті кожному значенню двійкового коду на входах керування цифро-аналогового перетворювача відповідає деяке значення напруги на виході оперативного підсилювача.

Аналого-цифровий перетворювач може бути побудований на основі цифро-аналогового перетворювача, лічильника імпульсів і компаратора. Слід зазначити, що елементарним пристроєм перетворення аналогової величини у дискретну є компаратор, що фіксує факт перевищення однієї напруги іншою і може мати на виході сигнали, що відповідають 0 або 1[3].

При побудові цифрових мікроелектронних пристроїв необхідні генератори імпульсів. їх часто будують на таких же інтегральних мікросхемах, що і весь пристрій в цілому: на логічних елементах або тригерах. При цьому є велика кількість схем для вирішення цього питання.

Оскільки для забезпечення генерації треба мати коефіцієнт підсилення відповідного пристрою, більший за одиницю, і фазовий зсув вхідного сигналу на 360 електричних градусів, то мультивібратор може бути побудований на двох логічних елементах з інверсією на виході.

Для побудови генераторів імпульсів використовують також спеціалізовані інтегральні мікросхеми.

Одна із них— інтегральна мікросхема таймера універсального призначення К1006ВН1 (міжнародний код 555). До складу інтегральної мікросхеми входять два спеціальні підсилювачі, тригер, комбінаційна логічна схема, два транзистори і вихідний підсилювач. Така схема дозволяє будувати мультивібратори з тривалістю імпульсів від десяти мікросекунд до однієї години і з частотою імпульсів до 500 кілогерц при точності 1 %.

Інтегральні мікросхеми таймера знайшли широке застосування в побутовій техніці (пральні машини, кондиціонери, мікрохвильові печі та ін.).

Із розвитком технології інтегральних мікросхем виникла можливість створення на одному кристалі цілого електронного пристрою, наприклад, вимірювального пристрою чи пристрою управління побутової техніки. Але зрозуміло, що при цьому великі інтегральні мікросхеми стають вузько спеціалізованими. І якщо у випадку застосування пристроїв масового призначення, що продукуються десятками тисяч (радіоприймач, вимірювальний пристрій), з цим можна змиритися, то з пристроями управляння виникають великі проблеми.

1.2 Автономні системи опалення

Автономні системи опалення призначені для постачання житлових приміщень теплом і гарячою водою. Переваги автономних систем опалення перед центральним опаленням очевидні: ви можете включати і вимикати опалення, коли хочете, температуру в усіх кімнатах ви теж регулюєте самі, а наявність гарячої води в будинку не залежить від комунальних служб. Але установку автономної системи опалення потрібно з комунальними службами узгодити і отримати спеціальний дозвіл. Автономні системи опалення дозволено встановлювати не вище 10 поверху.

Автономна система опалення складається з котла, батарей для опалення, труб (магістралей), різноманітної арматури (вентилів, кранів, засувок) та насосного обладнання. Центральна частина автономної системи опалення – це котел, в якому нагрівається вода. Котли бувають одноконтурні та двоконтурні [4]. Одноконтурний котел служить тільки для обігріву приміщення, а двоконтурний котел ще й нагріває проточну воду. У кожного виду котлів є свої переваги і недоліки. Двоконтурний котел зручний тим, що з ним у вас є і автономне опалення, і гаряча вода, але якщо він вийде з ладу – у вас не буде ні того, ні іншого. Одноконтурний котел можна поєднати з розширювальним баком для нагріву води, але така комбінація буде дорожче двоконтурного котла.

Двоконтурні котли підходять для обігріву приміщень порівняно невеликій площі – міських квартир і приватних будинків площею до 200 кв.м. Для обігріву більшого приміщення краще використовувати потужний одноконтурний котел, скомбінувавши його з бойлером для нагріву води.

Котли автономних систем опалення бувають підлоговими і настінними. Настінний котел підійде для міської квартири: його можна повісити, скажімо, в кухні, і багато місця він не займе. Але якщо у вас в будинку є підсобне приміщення – можете поставити там підлоговий котел.

За типом палива котли діляться на газові, електричні, твердо-та рідкопаливні та комбіновані. Вибирати тип палива варто, виходячи з його ціни та доступності. Газові котли найекономічніші: газопровід є практично в будь-якій квартирі, а газ – дуже дешевий вид палива. Опалення за допомогою електрики – екологічно чистий вид опалення, при ньому відсутні продукти горіння і вихлопні гази . У твердо-і рідкопаливних котлах використовують дрова, вугілля, дизельне паливо. Паливо для таких котлів потрібно заготовлювати заздалегідь, але вони підходять для місцевостей, в яких є перебої з газом та електрикою. Комбіновані котли дозволяють переходити з одного виду палива на інший, наприклад, з газу – на вугілля. Такі котли допоможуть вам не залишитися без опалення і гарячої води у разі різних аварій.

Автономні системи опалення забезпечені системою автоматики. Це система сприяє забезпеченню безпечної роботи котла і допомагає автоматично підтримувати в будинку оптимальну температуру. Деяким систем автоматики для роботи потрібно електрику, декому – ні. Багато автономні системи опалення оснащені датчиками кімнатної температури – такий датчик управляє роботою котла, грунтуючись на температурі повітря в кімнаті. Багато котлів для автономного опалення мають функцію зниженої роботи: котел працює на повну потужність вранці і ввечері, коли господарі знаходяться вдома. Вдень, коли господарі на роботі, і вночі, коли вони сплять, котел переходить в режим зниженого споживання палива.

Блок керування автоматичної системи опалення являє собою цифровий пристрій який відноситься до галузі кібернетики , автоматики та цифрової техніки. Він являє собою довершений пристрій, що повністю здійснює контроль за системою та керує її роботою. Функціональна схема наведена на рисунку 1, а загальна блок схема для систем керування системами опалення зображена на рисунку 2.

Рисунок 1.2.1 – Типова функціональна схема системи автоматичного керування


Рисунок 1.2.2 – Блок схема системи автономного керування системою опалення

Блок керування складається із безлічі пристроїв які керуються мікроконтролером. Керування поділяють на безпосереднє, а також на дистанційне (управління віддаленим пристроєм по дротовому або радіоканалу). Блок керування спочатку породжує процеси,  потім керує їх роботою за заданими параметрами, а потім зупиняє ці процеси . Все здійснює по спеціальному алгоритму який закладається інженером в блок керування, але деякі частини алгоритму можуть корегуватись, чи змінюватись користувачем. Змінюються як температура робочої речовини так і тривалість роботи котла (чи часові параметри роботи).

 

1.3 Критерії вибору мікроконтролера

В останні роки при розробці систем управління об'єктами різного типу та рівня складності все більше уваги приділяється мікроконтролерній техніці. Це пов'язано з її бурхливим розвитком і широким асортиментом пропонованої продукції. Використання мікроконтролерів дозволяє конструювати пристрої, що володіють такими якостями, як невеликі габарити, відносна дешевизна, простота і надійність, сумісність з персональним комп'ютером через стандартні інтерфейси.

При розробці пристрою виникає необхідність у виборі мікроконтролера, що задовольняє вимогам по продуктивності, надійності, умовам застосування і т.д.

Вибір мікроконтролера (МК) є одним з найбільш важливих рішень, від яких залежить успіх або провал усього проекту. При виборі мікроконтролера існують численні критерії, більшість з яких представлені в цьому розділі.

Основна мета - обрати мікроконтроллер з мінімальною ціною (щоб знизити загальну вартість системи), але в той же час задовольняє системної специфікації, тобто вимогам по продуктивності, надійності, умовам застосування і т.д. Загальна вартість системи включає все: інженерне дослідження і розробку, виробництво (комплектуючі і праця), гарантійний ремонт, оновлення, обслуговування, сумісність, простоту в обігу і т.д [5].

Другий крок - пошук мікроконтролерів, які задовольняють всім системним вимогам. Він звичайно включає підбір літератури, технічних описів та технічних комерційних журналів, а також демонстраційні консультації.

Остання стадія вибору складається з кількох етапів, мета яких - звузити список прийнятних мікроконтролерів до одного. Ці етапи включають в себе аналіз ціни, доступності, засобів розробки, підтримки виробника, стабільності та наявності інших виробників.

Проведення системного аналізу проекту дозволяє визначити вимоги до мікроконтролера:

Розрядність обчислювального ядра;

Набір вбудованих периферійних пристроїв (таймери, АЦП і т.п.);

Наявність бітових операцій;

Апаратна організація обробки даних (структура машинного циклу, співвідношення тактів ГТВ і машинних циклів);

Можливість робота по перериваннях, за зовнішніми сигналами готовності або по командах людини;

Кількість керованих портів введення / виводу, характер передачі -

байтовая або бітова, програмна настройка напрямку передачі;

Тип пристроїв введення / виводу, якими повинен управляти обираний МК в проектованої системі (термінали, вимикачі, реле, клавіші, датчики, цифрові пристрої візуальної індикації, аналого-цифрові і цифроаналогові перетворювачі, модулятори і т.д.);

Підтримувані способи завантаження програм в мікроконтроллер, можливість внутрішньосистемного програмування (ISP), використання при цьому стандартизованих інтерфейсів (SPI, I2C);

Тип напруги живлення;

Відмовостійкість джерела живлення;

Масогабаритні та естетичні обмеження;

Умови навколишнього середовища, необхідні для експлуатації.

Вибір прикладного мови програмування (наприклад, С або Паскаль замість асемблера) може сильно вплинути на продуктивність системи, яка потім може диктувати вибір 8 -, 16 - або 32-розрядної архітектури.

Тактова частота або, більш точно, швидкість шини визначає, скільки обчислень може бути виконано за одиницю часу. Деякі мікроконтролери мають вузький діапазон можливої ​​тактової частоти, в той час як інші можуть працювати аж до нульової частоти. Іноді вибирається спеціальна тактова частота, щоб згенерувати іншу тактову частоту, необхідну в системі, наприклад, для завдання швидкостей послідовної передачі (згадати 11059,2 кГц).

В основному, обчислювальна потужність, споживана потужність і вартість системи збільшуються з підвищенням тактової частоти. Ціна системи при підвищенні частоти збільшується через вартості не тільки мікроконтролера, але також і всіх потрібних додаткових мікросхем, таких як ROM, RAM, PLD та контролери шини.

При виборі МК важливо також взяти до уваги технологію, з використанням якої виготовлено процесор МК: N-канальний метал-оксид-напівпровідник (NMOS) в порівнянні з комплементарним MOS високого ступеня інтеграції (HCMOS). На відміну від ранніх NMOS - процесорів, в HCMOS сигнали змінюються від 0 до значення напруги живлення. Так як ця обставина може значно впливати на рівень перешкод у схемі, звичайно віддається перевага процесорам HCMOS. Крім того, HCMOS споживає меншу потужність і, таким чином, менше нагріваються. Геометричні розміри HCMOS менше, що дозволяє мати більш щільні схеми і, таким чином, працювати при більш високих швидкостях. Більш щільний дизайн також зменшує вартість, так як на кремнієвій пластині того ж розміру можна зробити більшу кількість чіпів. З цих причин більшість мікроконтролерів сьогодні виробляються з використанням HCMOS - технології.

Щоб досягти більш високого рівня інтеграції та надійності при більш низькій ціні, все мікроконтролери мають вбудовані додаткові пристрої. Ці пристрої під керуванням мікропроцесорного ядра мікроконтролера виконують певні функції. Вбудовані пристрої підвищують надійність, тому що вони не вимагають ніяких зовнішніх електричних ланцюгів. Вони попередньо тестуються виробником і звільняють місце на платі, так як всі електричні з'єднувальні ланцюга виконані на кристалі в мікроконтролері. Деякими з найбільш популярних внутрісхемних пристроїв є пристрої пам'яті, таймери, системний годинник / генератор і порти введення - виводу (I / O). Пристрої пам'яті включають оперативну пам'ять (RAM), постійні запам'ятовувальні пристрої (ROM), Перепрограмміруємая ROM (EPROM), електрично Перепрограмміруємая ROM (EEPROM) і електрично стирається пам'ять (EEM). Термін EEM, насправді, належить до інженерно розвивається версії мікроконтролера, де EEPROM замінює ROM, щоб знизити час розробки. Під таймерами розуміють як годинник реального часу, так і пристрої періодичного переривання. Слід брати до уваги діапазон дозволу таймера, так само як і інші підфункції, такі як порівняння стану таймера та / або вхідних ліній вимірювання сигналу.

До пристроїв введення-виведення відносять послідовні порти зв'язку, паралельні порти (I / O лінії), аналого-цифрові перетворювачі (A / D), цифро-аналогові перетворювачі (D / A), драйвери рідкокристалічного екрана (LCD) і драйвери вакуумного флуоресцентного екрана (VFD). Іншими, рідше використовуються, вбудованими ресурсами є внутрішня / зовнішня шина, таймер стеження за нормальним функціонуванням системи (COP), сторожова схема, система виявлення відмов тактового генератора, обрана конфігурація пам'яті та системний інтеграційний модуль (SIM). SIM зазвичай замінює зовнішню логіку, необхідну для взаємодії із зовнішніми пристроями через обрані контакти мікросхеми.

У більшість мікроконтролерів з внутрішньо-схемними ресурсами включається блок конфігураційних регістрів для управління цими ресурсами. Хоча конфігураційні регістри можуть спочатку налякати своєю складністю, вони вкрай цінні завдяки гнучкості при низькій вартості, так що одному мікроконтролеру можна знайти різні застосування.

У даній роботі було обрано мікроконтролер ATmega16 так як ATMEL - один з світових лідерів у виробництві широкого спектру мікросхем незалежної пам'яті, FLASH-мікроконтролерів і мікросхем програмованої логіки, узяла старт по розробці RISC-мікроконтролерів у середині 90-х років, використовуючи все свої технічні рішення, накопичені до цього часу.

Концепція нових швидкісних мікроконтролерів була розроблена групою розробників дослідницького центру ATMEL в Норвегії, ініціали яких потім сформували марку AVR. Перші мікроконтролери AVR ATtiny24 з'явилися у середині 1997 р. і швидко здобули розташування споживачів.

AVR-архітектура, на основі якої побудовані мікроконтролери сімейства ATtiny, об'єднує могутній гарвардський RISC-процесор з роздільним доступом до пам'яті програм і даних, 32 регістри загального призначення, кожний з яких може працювати як регистр- акумулятор, і розвинену систему команд фіксованої 16-біт довжини. Більшість команд виконуються за один машинний такт з одночасним виконанням поточної і вибіркою наступної команди, що забезпечує продуктивність до 1 MIPS на кожен Мгц тактової частоти.

32 регістри загального призначення утворюють регістровий файл швидкого доступу, де кожен регістр безпосередньо пов'язаний з АЛП. За один такт з регістрового файлу вибираються два операнди, виконується операція, і результат повертається в регістровий файл. АЛП підтримує арифметичні і логічні операції з регістрами, між регістром і константою або безпосередньо з регістром.

Регістровий файл також доступний як частина пам'яті даних. 6 з 32-х регістрів можуть використовуватися як три 16-розрядні регістри-покажчики для непрямої адресації. Старші мікроконтролери сімейства AVR мають у складі АЛУ апаратний помножувач.

Базовий набір команд AVR містить 120 інструкцій. Інструкції бітових операцій включають інструкції установки, очищення і тестування бітів.

Всі мікроконтролери AVR мають вбудовану FLASH-ROM з можливістю внутрішньо схемного програмування через послідовний 4-контактний інтерфейс.

Периферія МК AVR включає: таймери-лічильники, широко-імпульсні модулятори, підтримку зовнішніх переривань, аналогові компаратори, 10-розрядний 8-канальний АЦП, паралельні порти (від 3 до 48 ліній введення і висновку), інтерфейси UART і SPI, сторожеой таймер і пристрій скидання по включенню живлення. Всі ці якості перетворюють AVR-мікроконтролери на могутній інструмент для побудови сучасних, високопродуктивних і економічних контроллерів різного призначення.

В рамках єдиної базової архітектури AVR-мікроконтролери підрозділяються на три підродини:

Classic AVR - основна лінія мікроконтролерів з продуктивністю окремих модифікацій до 16 MIPS, FLASH ROM програм 2-8 Кбайт, ЕEPROM даних 64-512 байт, SRAM 128-512 байт;

mega AVR з продуктивністю 4-6 MIPS для складних додатків, що вимагають великого об’єму пам'яті, FLASH ROM програм 64-128 Кбайт, ЕEPROM даних 64-512 байт, SRAM 2-4 Кбайт, SRAM 4 Кбайт, вбудований 10-розрядний 8-канальний АЦП, апаратний помножувач 8х8;

tiny AVR - низьковартістні мікроконтролери в 8-вивідному виконанні мають вбудовану схему контролю напруги живлення, що дозволяє обійтися без зовнішніх супервізорних мікросхем.

Проаналізувавши ряд мікроконтролерів AVR оберемо для розробки блоку керування мікроконтролер АТmega16, який є досить зручним для реалізації даної задачі так як має необхідну кількість портів та досить добру перефирію.

2 ЕЛЕКТРИЧНИЙ РОЗРАХУНОК ТА РОЗРОБКА ПРОГРАМНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ МК

2.1 Розрахунок елементів комутації навантаження

Розрахуємо схему комутації насосу циркуляційної системи (рис.2.1.1):

Рисунок 2.1.1 – Схема комутації насоса циркуляційної системи

Насос котла Sprut GPD 25/6S-180   розрахований на напругу 220 В та має потужність 100 Вт. Споживаний ним струм становить 0,45 А. Для комутації такої потужності  оберемо реле із параметрами взятими із запасом 1,5 рази. Отже, реле повинно бути розраховане на напругу 220 В та струм 0,675 А. Заданим параметрам відповідає реле (TRG1-D-12VDC-S-Z) із такими характеристиками :

  •  Максимальний струм на силових контактах при змінній напрузі 240 В – 3 А;
  •  Напруга обмотки реле -  12 В;
  •  Потужність що споживає обмотка реле -  0,45 Вт;
  •  Опір обмотки реле – 320 Ом;
  •  Струм що протікає через обмотку – 0,0375 А.

Струм колектора транзистора визначається

 

                                              (2.1)

де - струм колектора транзистора;

- напруга живлення;

- напруга насичення транзистора (0,2 - 0,8 В);

-опір навантаження.

Знайдемо струм колектора транзистора ( формула 2.1)

На практиці для більшої надійності параметри елементів обирають із запасом. Отже, напруга колектор-емітер не менше , струм колектора не менше . По заданим параметрам підходить транзистор n-p-n типу КТ503А (,).

Струм бази визначається

                                              (2.2)

де - струм бази;

- струм колектора транзистора;

- статичний коефіцієнт передачі по току.

Значення , для даного току колектора.

Визначимо струм бази (формула 2.2)

При знайденому токові бази напруга база-емітер повинна становити .

Значення опору базового резистора (R1 рис.2.1.1):

                                              (2.3)

де - опір резистора бази;

- струм бази;

-напруга на виводі мікроконтролера ();

- напруга база-емітер.

Знайдемо значення базового резистора ( формула 2.3):

Із ряду опорів оберемо найближче значення резистора:

С2-23-0,125-5,2 кОм ±10% ОЖО.467.104 ТУ

Потужність яка розсіюється на транзисторі:

                                              (2.4)

де - струм колектора транзистора;

- напруга насичення транзистора (0,2 - 0,8 В).

 

Знайдемо потужність яка розсіюється на транзисторі ( формула 2.4):

Потужність розсіювана на транзисторі дуже маленька і не превищує номінальну розсіювану потужність задану в характеристиках транзистора тому радіатор не потрібен.

Діод VD1 являє собою захист транзистора від комутаційних токів, його параметри беруть з двократним запасом характеристик транзистора. Діод повинен бути розрахований на струм  не менше 0,08 А і напругу 80 В.

Розрахуємо схему комутації насосу циркуляційної системи (рис.2.1.2):

Рисунок 2.1.2 – Схема комутації вентилятора витяжної системи

Вентилятор котла Metrix WC170.3 розрахований на напругу 220 В та має потужність 68 Вт. Споживаний ним струм становить 0,31 А. Для комутації такої потужності  оберемо реле із параметрами взятими із запасом 1,5 рази. Отже, реле повинно бути розраховане на напругу 220 В та струм 0,464 А. Заданим параметрам відповідає реле TRG1-D-12VDC-S-Z із такими характеристиками :

  •  Максимальний струм на силових контактах при змінній напрузі 240 В – 3 А;
  •  Напруга обмотки реле -  12 В;
  •  Потужність що споживає обмотка реле -  0,45 Вт;
  •  Опір обмотки реле – 320 Ом.
  •  Струм що протікає через обмотку – 0,0375 А.
  •  Оскільки обране реле комутації таке ж саме то і транзистор буде таким же.

Отже, розрахована елементна база дозволяє комутувати навантаження із потужністю у чотири рази більшою, що робить плату універсальною та жорстко не обмежує використання елементів навантаження, тобто двигунів.

Діод VD2 являє собою захист транзистора від комутаційних токів, його параметри беруть з двократним запасом характеристик транзистора. Діод повинен бути розрахований на струм  не менше 0,08 А і напругу 80 В.

Розрахуємо схему комутації котушки запалення газу (рис.2.1.3):

Рисунок 2.1.3 – Схема комутації котушки запалення газу

Котушка запалення газу котла Brahma Code 15000001  розрахована на напругу 220 В та має потужність 462 Вт. Споживаний нею струм становить 2,1 А. Для комутації такої потужності  оберемо реле із параметрами взятими із запасом 1,5 рази. Отже, реле повинно бути розраховане на напругу 220 В та струм 3,15 А. Заданим параметрам відповідає реле  TRA3D-12VDC-S-2Z із такими характеристиками :

  •  Максимальний струм на силових контактах при змінній напрузі 240 В – 5А;
  •  Напруга обмотки реле -  12 В;
  •  Потужність що споживає обмотка реле -  0,72 Вт;
  •  Опір обмотки реле – 200Ом.
  •  Струм що протікає через обмотку – 0,06 А.

Знайдемо струм колектора транзистора ( формула 2.1):

На практиці для більшої надійності параметри елементів обирають із запасом. Отже, напруга колектор-емітер не менше , струм колектора не менше . По заданим параметрам підходить транзистор n-p-n типу КТ503А (,).

Визначимо струм бази (формула 2.2):

При знайденому токові бази напруга база-емітер повинна становити .

Знайдемо значення базового резистора ( формула 2.3):

Із ряду опорів оберемо найближче значення резистора:

 С2-23-0,125-4 кОм ±10% ОЖО.467.104 ТУ

Знайдемо потужність яка розсіюється на транзисторі ( формула 2.4):

Потужність розсіювана на транзисторі дуже маленька і не превищує номінальну розсіювану потужність задану в характеристиках транзистора тому радіатор не потрібен.

Діод VD3 являє собою захист транзистора від комутаційних токів, його параметри беруть з двократним запасом характеристик транзистора. Діод повинен бути розрахований на струм  не менше 0,08 А і напругу 80 В.

Розрахуємо елементи комутації клапаном газу Sit 845 SIGMA . Даний клапан має систему із двох клапанів ввімкнення/вимкнення обмотки яких розраховані на змінний струм та напругу живлення 220 В один та 24 В інший, та клапан модуляції газу, обмотка якого живиться напругою 12 В.

Схема комутації клапану газу зображена на рис.2.1.4:

Рисунок 2.1.4 – Схема комутації клапану газу

Одна з обмоток клапана газу L1( рис.2.1.4) розрахована на змінну напругу 220 В та має потужність 4,3 Вт. Споживаний нею струм становить 0,02 А. Обмотка клапана газу L2( рис.2.1.4) розрахована на змінну напругу 24 В та має потужність 4,6 Вт. Споживаний нею струм становить 0,2 А. Для комутації такої потужності  оберемо реле із параметрами взятими із запасом 1,5 рази. Отже, реле повинно бути розраховане на напругу 220 В та струм 0,3 А. Заданим параметрам відповідає реле   HJR1-2C-L-12VDC із такими характеристиками :

  •  Максимальний струм на силових контактах при змінній напрузі 240 В – 1А;
  •  Напруга обмотки реле -  12 В;
  •  Потужність що споживає обмотка реле -  0,45 Вт;
  •  Опір обмотки реле – 320Ом.
  •  Струм що протікає через обмотку – 0,0375 А.

Оскільки обране реле комутації по характеристикам котушки реле повністю співпадає із характеристикою котушки реле комутації насосу циркуляційної системи (рис.2.1.1)  то результати розрахунків будуть однаковими:

  •  Транзистор Т4 – n-p-n типу КТ503А (,);
  •  Резистор R4 – С2-23-0,125-5,2 кОм ±10% ОЖО.467.104 ТУ;
  •  Діод VD4 – на струм  не менше 0,08 А і напругу 80 В.

Розрахуємо транзистор комутації модуляційної котушки L3 яка слугує для модуляції полум’я пальника регулюючи подачу газу до нього. Зміна подачі об’єму газу відбувається за рахунок зміни положення діафрагми клапана, яка має пряму залежність від зміни потужності в обмотці клапану модуляції. Для того щоб була можливість змінювати подачу газу будемо регулювати струм обмотки методом широтно-імпульсної модуляції ( ШІМ), при цьому потужність виділена на обмотці буде прямо пропорційна площі додатного імпульсу ШІМ. Оскільки котушка повинна керуватись аналоговим сигналом, щоб не було паразитних коливань полум’я, потрібно використати інтегрувальну ланку, яку в нашому випадку  буде виконувати сама котушка клапана модуляції, при частоті ШІМ яка повинна бути не менше 10кГц, за рахунок інерційності струму в обмотці.

Обмотка котушки модуляції розрахована на постійну напругу 12 В, споживає потужність 1,6 Вт, струм обмотки становить 0,136 А, опір обмотки становить 88 Ом.

Знайдемо струм колектора транзистора Т5 ( формула 2.1):

На практиці для більшої надійності параметри елементів обирають із запасом. Отже, напруга колектор-емітер не менше , струм колектора не менше . По заданим параметрам підходить транзистор n-p-n типу КТ815А (,).

Визначимо струм бази (формула 2.2):

При знайденому токові бази напруга база-емітер повинна становити .

Знайдемо значення базового резистора ( формула 2.3):

Із ряду опорів оберемо найближче значення резистора:

С2-23-0,125-1,3 кОм ±10% ОЖО.467.104 ТУ

Знайдемо потужність яка розсіюється на транзисторі ( формула 2.4):

Потужність розсіювана на транзисторі дуже маленька і не превищує номінальну розсіювану потужність задану в характеристиках транзистора, тому радіатор не потрібен.

Діод VD5 являє собою захист транзистора від комутаційних токів, його параметри беруть з двократним запасом характеристик транзистора. Діод повинен бути розрахований на струм  не менше 0,3 А і напругу 80 В.

Розрахуємо струмообмежуючі резистори елементів індикації на світло діодах що зображені на рисунку 2.1.5:

Рисунок 2.1.4 – Схема елементу індикації на світлодіоді

Оскільки в схемі використовуються три світлодіода різних кольорів то оберемо їх відповідно до кольору. Світлодіоди розраховані на напругу 2,2 В та струм 20 мА.

КЛ101Б – жовтий, АЛ307Б – червоний, АЛ307В – зелений (ОЖО.654.243 ТУ ).

Опір резистора в колі світло діода:

                                              (2.5)

де - струм в колі;

- напруга падіння на опорі.

Знайдемо опір резистора із формули 2.4:

Із ряду опорів оберемо найближче значення резистора: С2-23-0,125-150 Ом ±10% ОЖО.467.104 ТУ

2.2 Розрахунок давачів котла

Розрахуємо давач контрою мережі живлення (рис.2.2.1):

Рисунок 2.2.1 – Давач контролю мережі живлення

Давач підєднується одразу після фільтруючого конденсатора блоку живлення та при нормальній напрузі живлення на його виході повинна бути напруга 3 В. Якщо ця напруга впаде то значить живлення мережі не достатнє для роботи всіх електричних вузлів і блоків котла, якщо напруга сягне максимального значення то на виході давача зявиться напруга 5 В, що свідчитиме про перенапругу мережі живлення.

Давач являє собою резисторний подільник напруги.

Розрахуємо номінали резисторів за формулою 2.5

Потужність резисторів

                                              (2.6)

де - струм в що протікає через резистор;

- напруга на резисторі.

Розрахуємо потужність яку необхідно забезпечити резисторами за формулою  2.6 при максимальній дії напруги на давач

Із ряду опорів оберемо найближче значення резисторів:

 С2-23-1-400 Ом ±10% ОЖО.467.104 ТУ;

С2-23-1-150 Ом ±10% ОЖО.467.104 ТУ.

Розрахуємо давач контрою температури (рис.2.2.2):

Рисунок 2.2.2 – Давач контролю температури

Оберемо терморезистор з від’ємним температурним коефіцієнтом опору (ТКО) із температурним діапазоном 00С…900С. Заданим умовам відповідає терморезистор КМТ-12 із такими характеристиками:

  •  Температурний діапазон –  -600С…1250С;
  •  Діапазон зміни  опору – 100Ом…10кОм;
  •  ТКО – 4,2…8,4 %/0С;
  •  Потужність – 700мВт.

Оскільки ТКО є досить малим ( температурна характеристика є практично лінійною) то ним можна знехтувати, так як для давачів температури не висувається особливих вимог по точності.

Розрахунок відношення опору температури до

                                              (2.7)

де - різнця максимального і мінімального значення температури;

- різнця максимального і мінімального значення опору.

Розрахуємо відношення температури до опору

Отже, максимальний опір буде при мінімальній температурі, а мінімальний при максимальній, звідси максимальний опір буде 6720 Ом, а мінімальний 1420 Ом, що відповідатиме температурам 0…900С відповідно.

Знайдемо опір резистора R2 рис.2.2.2 з формули 2.5

Знайдемо потужність резистора R2 з формули 2.6

Із ряду опорів оберемо найближче значення резистора:

С2-23-0,125-625 Ом ±10% ОЖО.467.104 ТУ.

Ще одним давачем є іонізаційний давач полум’я ДПЗ-01/24 УХЛ2, що виконаний окремим блоком та не потребує розрахунків.

2.3 Розрахунок джерела живлення

На рисунку 2.3.1 зображена схема електрична принципова джерела живлення:

Рисунок 2.3.1 - Схема електрична принципова джерела живлення

Потужність  яка буде споживатися електричною схемою

                                                  (2.8)

де  - потужність споживана n-ним елементом.

Підрахуємо потужність  яка буде споживатися електричною схемою блоку керування  газового котла на МК за формулою 2.8

Запобіжник F1 повинен бути розрахований на напругу 220В та струм 0,013А. Із стандартного ряду оберемо запобіжник на напругу 250В і струм 0,1А.

Діодний міст VDS1 повинен бути розрахованим на  напругу 50 В та струм не менше 0,1А. Із стандартного ряду оберемо діодний міст  MB4S , що розрахований на напругу 400В та струм 0,5А.

Діодний міст VDS2 повинен бути розрахованим на  напругу 24 В та струм не менше 0,3А. Із стандартного ряду оберемо діодний міст  MB10M  , що розрахований на напругу 1000В та струм 0,8А.

Ємність конденсатора фільтра

                                          (2.9)

де  - ємність конденсатора фільтра;

- максимальний струм навантаження.

  

Знайдемо із формули 2.9 значення ємностей

Із стандартного ряду оберемо ємності розраховані  на напругу 50В і ємність 1000 мкФ.

Використаємо для стабілізації напруги інтегральні мікросхеми стабілізатори напруги: DA1 - 7824F, DA2 - 7812F, DA3 - 7805F. Стабілізатори розраховані на струм 1А та можуть розсіювати потужність без радіатора не більше 12 Вт.

Знайдемо потужність яка розсіюється на стабілізаторах (формула 2.6)

Отже, потужність розсіювана на стабілізаторах є досить низькою тому використовувати додаткове охолодження не потрібно.

2.4 Розробка програмного забезпечення МК

Розробляючи програмне забезпечення для пристроїв із підвищеними параметрами безпеки слід враховувати безліч варіантів  збою програми, та по можливості усувати їх як на апаратному рівні так і на програмному.

Блок керування газового котла це пристрій на який накладаються високі вимоги безпеки. Тому програмне забезпечення повинно розроблятись таким чином, щоб окрім основного циклу роботи, паралельно проходив цикл забезпечення безпеки.

Текст программи:

#include <alcd.h>

#include <mega16.h>

#include <delay.h>

#include <1wire.h>

#include <ds1820.h>

#include <alcd.h>

#include <stdio.h>

#define ADC_VREF_TYPE 0x60

unsigned char devices;

int temp;

unsigned char a=0,c=0,d=0, gaz=0, n=0,m=0,v=0,b=0,w=0,i,j=1,t_kim=0,r=0,zt=0,kt=0,tk,ew=0, buffer=0, lcd_buffer[33];

char l=0,z;

unsigned int e=0;

 

interrupt [TIM0_OVF] void timer0_ovf_isr(void)     // відрахунок часу  зупинки рециркуляційної системи після припинення горіння газу ( одна хвилина =1838)

{

e++;

if (e>=459)PORTD.1=0;  // 15 секунд роботи витяжки після принення горіння //газу

if (e>=27570)PORTD.0=0; // 15 хвилин роботи рециркуляційної системи //після припинення горіння газу

if (e>=27570)TCCR0=0x00; // зупинити таймер

return;

}

unsigned char read_adc(unsigned char adc_input)  // зчитування даних з АЦП

{

ADMUX=adc_input | (ADC_VREF_TYPE & 0xff);

delay_us(10);

ADCSRA|=0x40;

while ((ADCSRA & 0x10)==0);

ADCSRA|=0x10;

return ADCH;

}

void zapusk (void) // запал газу із перевіркою датчиків

{

l=0;

gaz=0;

a=0;

b=0;

c=0;

d=0;

while(l==0)

{

if (PINC.4==0)delay_ms(50);

if (PINC.4==0)a=3;

else a=0;

if (PINC.5==0)delay_ms(50);

if (PINC.5==0)b=3;

else b=0;

if (PINC.7==0)delay_ms(50);

if (PINC.7==0)c=3;

else c=0;

               if (a==3)PORTD.0=1,PORTD.1=1;

               else PORTD.0=0,PORTD.1=0;   

                              

                       if (c==3)PORTD.6=1,d=5;

                       else PORTD.6=0,d=0;

                                                        

                              if ((a+b+d)==6)PORTD.2=1;

                              else PORTD.2=0;

                                             

                                             if ((a+b)==6)delay_ms(250);

                                             if ((a+b)==6)PORTD.3=1;

                                             else PORTD.3=0;

                                                

                                                   if (c==3)l=3;    //все в нормі газ горить  (l=3)

                                                   else l=0;      

                              

          delay_ms(500);             

          if (c==0)gaz++;   

                         

                           if(gaz>=15)PORTD.2=0,PORTD.3=0,l=6;    //немає газу, не робить датчик (l=6)

      

}

return;

}

      void stop (void)  // зупинка горіння газу

   {

 

       PORTD&=0b10110011;

                e=0;

                     TCCR0=0x05;  

                  

       

      return;

   }

void menu (void)

{

r=3;

lcd_clear();

while(r==3)

{

if (PINC.2==0)delay_ms(50);

if (PINC.2==0)r=0;

if (PINC.1==0)delay_ms(250);

if (PINC.1==0)t_kim++;

if (PINC.3==0)delay_ms(250);

if (PINC.3==0)t_kim--;

if (t_kim>=35)t_kim=35;

if (t_kim<=10)t_kim=10;

 

                    

          lcd_gotoxy(0,0);

             lcd_putsf("menu");  

                                       

                      sprintf(lcd_buffer,"t=%i\xdfC",t_kim);     

                           lcd_gotoxy(0,1);

                               lcd_puts(lcd_buffer);

}

EEAR=0x00;

EEDR=t_kim;// Запис даних в EEPROM

EECR=0x04;

EECR|=0x02;

 return;

}

void main(void)

{

PORTA=0x00;

DDRA=0x00;

   PORTB=0x00;

   DDRB=0xFE;

        PORTC=0xFF;

        DDRC=0x00;

            PORTD=0x00;

            DDRD=0xFF;

TCCR0=0x00;

TCNT0=0x00;

OCR0=0x00;

TCCR1A=0x21;

TCCR1B=0x05;

TCNT1H=0x00;

TCNT1L=0x00;

ICR1H=0x00;

ICR1L=0x00;

OCR1AH=0x00;

OCR1AL=0x00;

OCR1BH=0x00;

OCR1BL=0x00;

TIMSK=0x01;

ADMUX=ADC_VREF_TYPE & 0xff;

ADCSRA=0x85;

 

devices=w1_init();

lcd_init(16);

lcd_putsf("hello");

delay_ms(1000);

lcd_clear();

OCR1BL=128;

 

EEAR=0x00;

EECR=0x01;

t_kim=EEDR;// Зчитування даних з EEPROM

 

#asm("sei")

while (1)

{

     temp=ds1820_temperature_10(0)/80;   //Зчитування температури

           

    v=read_adc(0);

       ew=read_adc(1);

              n=read_adc(2);

                     m=read_adc(3);

                        w=read_adc(4);

        if(w<=127) //Якщо низька напруга  

        {

         TCCR1B=0x00;

         TCCR0=0x00;

        PORTD=0x00;

        lcd_gotoxy(3,0);

        lcd_clear();

        lcd_putsf("Nema meregi");

        while (w<=127)

        {

         PORTD.7=1;

         delay_ms(500);

         w=read_adc(4);

         PORTD.7=0;

         delay_ms(500);

        }

        }

         if(v<=50)  //Якщо нижче, датчик відключений   

         {

           TCCR1B=0x00;

         TCCR0=0x00;

        PORTD=0x00;

        lcd_gotoxy(0,0);

        lcd_clear();

        lcd_putsf("Nema datchuka");

        while (w<=50)

        {

         PORTD.5=1;

         delay_ms(500);

         w=read_adc(0);

         PORTD.5=0;

         delay_ms(500);

         }

         }

           if(ew<=50) // Якщо нижче, датчик відключений  

           {

               TCCR1B=0x00;

         TCCR0=0x00;

        PORTD=0x00;

        lcd_gotoxy(0,0);

        lcd_clear();

        lcd_putsf("Nema datchuka");

        while (ew<=50)

        {

           PORTD.5=1;

         delay_ms(500);

         w=read_adc(1);

         PORTD.5=0;

         delay_ms(500);

        }

           }

               if(n<=v)  // Якщо рівне, вода нагріта (контур 1 )  

               {

                OCR1BL=OCR1BL-read_adc(0);

               }

                   if(n<=b) //  Якщо рівне, вода нагріта (контур 2 )

                   {

                   OCR1BL=OCR1BL-read_adc(0);

                  

                   }

                        

                   if(temp>=t_kim) ;//Якщо температура кімнати стала в нормі  

                       {

                       

                       if (zt==3)  stop ();

                       zt++;

                       if (zt>=200)zt=200;

                        }

                        

                           if(temp<=t_kim-1) ;//Продовжуєо гріти

                       {

                       kt=6;

                       if (kt==6)  zapusk ();

                       OCR1BL=255;

                       }

                        if(l==6) // не спрацював датчик полумя через 15 сек, немає газу  

           {

               TCCR1B=0x00;

         TCCR0=0x00;

        PORTD=0x00;

        lcd_gotoxy(0,0);

        lcd_clear();

        lcd_putsf("Nema gazu");

        while (w<=50)

        {

           PORTD.6=1;

         delay_ms(500);

         w=read_adc(1);

         PORTD.6=0;

         delay_ms(500);

        }

                       kt++;

                       if (kt>=200)kt=200;

                        }

                       

       if(ew<=70) // Якщо нижче, ввімкнути антизаморозку системи  

           {

           tk=3;

        while (tk==3)

        {

            

        lcd_gotoxy(0,0);

        lcd_clear();

        lcd_putsf("Antuzamorozka");

        zapusk();

        tk=4;

        }

        tk++;

        if(tk>=200)tk=200;

        

           }  

           

           if(ew<=70)

           {

          if( tk==0);

           while (tk==3)

           {

           stop();

           tk=4;

           }

            tk++;

        if(tk>=200)tk=200;

           }

           

           if(PINC.4==1)delay_ms(50);

           if(PINC.4==1) //Нема тиску в системі  

           {

         TCCR1B=0x00;

         TCCR0=0x00;

        PORTD=0x00;

        lcd_gotoxy(0,0);

        lcd_clear();

        lcd_putsf("Nema tusku");

        while (PINC.4==1)

        {

           PORTD.5=1;

        }

         PORTD.5=0;

        }

                        

if (PINC.0==0)delay_ms(50);

if (PINC.0==0)menu();

            sprintf(lcd_buffer,"t.vod=%i\xdfC",(v-51)/4);                 

          lcd_gotoxy(0,0);

          lcd_puts(lcd_buffer);   

            sprintf(lcd_buffer,"t.kim=%i\xdfC",temp);                 

          lcd_gotoxy(0,1);

          lcd_puts(lcd_buffer);        

                          

    

                

     }

}

2.5 Моделювання роботи програми

Промоделюємо основні підпрограми блоку керування у програмі Poteus.

На рисунку 2.5.1 зображено відтворення підпрограми перевірки напруги мережі, в даному випадку напруга мережі є низькою для роботи блоку керування.

Рисунок 2.5.1 – Стан системи при низькій вхідній напрузі

Зайдемо в підпрограму меню блоку керування, яка дозволяє встановлювати температуру в приміщенні (рис.2.5.2) підпрограма не впливає на роботу котла.

Рисунок 2.5.2 – Стан системи при виведенні меню

На рисунку 2.5.3  відображується основний режим роботи блоку керування, а саме нагрів води.

Рисунок 2.5.3 – Стан системи при звичайній роботі

З наведених вище рисунків можна зробити висновок, що система вміє реагувати на зміни подій, та реагувати на них.

3 ОХОРОНА ПРАЦІ

Розглядаємо вимоги охорони праці до приміщення майстерні де здійснюється монтаж блока керування газового котла.

У приміщенні проводяться монтажні роботи з використанням пайки, обпалу ізоляції провідників, а також проводиться налагоджування пристрою. Технологічний процес пайки включає в себе обпал ізоляції і луження. Ці технологічні процеси супроводжуються забрудненням повітряного середовища парами свинцю, олова, сурми та інших елементів, які входять у склад припоїв. У повітря робочої зони також виділяються пари каніфолі і різних рідин (флюсів, кислот) які застосовуються для пайки, змивання і розчинення лаків якими покривають друковані плати.

Роботи виконуються на спеціальних робочих місцях, обладнаних місцевою витяжною вентиляцією, комбінованим освітленням.

Дія живлення паяльників при пайці передбачена електрична мережа напругою 36 В. Стіни, віконні рами, прилади для опалення, повітроводи мають гладку поверхню і покриті фарбами світлих тонів. Підлога у приміщенні водонепроникна, має підвищену міцність і опір стиранню, не має щілин і має уклон до трапів каналізації.

У приміщенні є джерела електромагнітних випромінювань. Це блоки передавачів, пристрої сумування потужностей, розділяючі фільтри, антенні комутатори, антенні системи, генератори.

3.1 Небезпечні і шкідливі фактори при монтажних роботах

3.1.1 Аналіз умов праці

При роботі в приміщенні на працюючих можуть діяти небезпечні та шкідливі виробничі фактори:

  •  підвищена запиленість і загазованість повітря робочої зони при пайці, обпалюванні та луженні провідників;
  •  підвищена в теплий період року, або знижена в холодний період року температура повітря робочої зони;
  •  підвищений рівень шуму від працюючого обладнання та обладнання , яке знаходиться в сусідніх приміщеннях;
  •  підвищена або знижена вологість повітря;
  •  підвищена або знижена рухливість повітря при природному провітрюванні та при роботі систем вентиляції;
  •  підвищене значення напруги в електричній мережі , замикання якої може відбутися через тіло людини;
  •  відсутність або недостача природного світла; недостатня освітленість робочого місця працюючого;

Хімічні небезпечні і шкідливі виробничі чинники це токсичні гази, пари і пил, які попадають у приміщення та виділяються при технологічних процесах. По характеру впливу на організм людини вони можуть бути токсичні, подразнюючі, сенсибілізуючі, канцерогенні, мутагенні, впливаючі на репродуктивну функцію. Проникати в організм людини хімічні шкідливі речовини можуть через органи дихання, шлунково-кишковий тракт; шкіряні покрови і слизові оболонки.

Психофізиологічні небезпечні і шкідливі виробничі чинники можуть бути: нервово-емоційні перевантаження, монотонність праці.

Вимоги до виробничих приміщень приведені у ССБТ, ГОСТ 12.2.032 [7] та іншій нормативній літературі. При цьому враховуються небезпечні та шкідливі виробничі чинники, які можуть виникати на данному виробництві.

Об'єм приміщення на одного працюючого повинен бути не менше 20м3 площа не менше 6м2, висота не менше 2,5м. У приміщенні повинна підтримуватись чистота. Регулярно необхідно проводити вбирання приміщення, підлогу необхідно мити.

 

3.2 Технічні рішення з гігієни праці і виробничої санітарії

3.2.1 Мікроклімат

З метою створення нормальних умов праці установлені норми мікроклімату  (ГОСТ 12.1.005-88). Ці норми встановлюють оптимальні і припустимі  величини температури, вологості і швидкості руху повітря для робочої зони виробничих приміщень з врахуванням надлишку явного тепла, ваги роботи, що виконується і сезонів року.

Для виконання робіт розглянутих у бакалаврській дипломній роботі (БДР), згідно з вимогами ГОСТ 12.1.005-88, повинні бути забезпечені оптимальні параметри мікроклімату, наведені у таблиці 3.1 (згідно з категоріями складності робіт). Роботи які проводяться з розроблюваною апаратурою можна віднести до категорії 1Б.

Таблиця 3.1 – Оптимальні параметри мікроклімату виробничих приміщень

Період року

Карегорія робіт

Температура, 0С

Відносна вологість, %

Швидкість руху повітря, м/с

Холодний

Легка 1б

21…23

40…60

0,1

Теплий

Легка 1б

22…24

40…60

0,2

Для   забезпечення    необхідних   за   нормативами    параметрів   мікроклімату роботою передбачено:

  1.  Вентиляцію виробничих приміщень;
  2.  Встановлення кондиціонерів для підтримання вологості і температури.

3.2.2 Склад повітря робочої зони

Забруднення      повітря     робочої     зони      регламентується      граничнодопустимими концентраціями (ГДК) в мг/м3 [7] (Додаток Б).

Знаходячись у запиленій атмосфері, робітники підлягають впливу пилу та покриву. Разом із забрудненням повітряного середовища забруднюються робочі поверхні, одяг та шкіряні покриви робітників.

Вміст шкідливих речовин у повітрі робочої зони не повинен перевищувати гранично допустимі концентрації (ГДК). ГДК шкідливих речовин у повітрі робочої зони наведені у табл. 3.2.

Таблиця 3.2 – ГДК шкідливих речовин у повітрі робочої зони

Найменування

ГДК, мг/м3

Агрегатний стан

Клас небезпеки

Дія на організм

Ацетон

Каніфоль соснова

Олово

Свинець

Спирт етиловий

200

-

10

0,1

1000

Пари

Пари

Аерозоль

Аерозоль

Пари

IV

-

III

I

IV

-

-

-

-

Алегрія

Компоненти припоїв:

  •  олово (уражує бронхи, викликає проліферативно-кліткову реакцію легень; при довгочасній дії можливий пневмоконіоз);
  •  свинець (при отруєнні спостерігається ураження нервової системи, крові, серцево-судинної системи, шлунково-кишкового тракту, статевої системи).

Компоненти флюса:

  •  каніфоль соснова (має подразнюючі властивості; при довготривалій дії на шкіру викликає дерматит);
  •  спирт етиловий (наркотична та подразнююча дія; викликає зміни у печінці, серцево-судинній системі, сухість шкіри при довготривалому контакті).

Для забезпечення складу повітря робочої зони роботою передбачені такі рішення:

  1.  Вентиляцію виробничих приміщень;
  2.  Вентиляцію окремих робочих місць, для відвернення отруєння працюючих;
  3.  Технічні перерви для працюючих.      

 

3.2.3 Виробниче освітлення приміщення

Для загального освітлення виробничих приміщень рекомендують світильники таких типів:

  •  глибоковипромінювач емальованого прямого світла для ламп розжарювання потужністю 300-750 Вт і ламп ДРЛ – 400 та 700 Вт.
  •  широковипромінювачі СО прямого світла з лампою розжарювання 500 Вт.
  •  люмінісцентний двохламповий з дифузним відбивачем типу ОД-2 прямого світла потужністю ламп 40 або 80 Вт.

Основним гігієнічним вимогам в якості штучного (електричного) освітлення є створення нормативного освітлення приміщень, робочих зон або робочих місць.

Природне освітлення приміщення забезпечується бічним освітленням, коли світло в приміщення проникає через вікна. Згідно зі Сніп ІІ-4-79 значення КЕО нормується в залежності від характеристики зорової роботи. Тип роботи з друкованими платами відповідає зоровій роботі середньої точності IV – го розряду, підрозряду зорової роботи „В” (0,5÷1 мм).

Норми освітленості при штучному та суміщеному освітленні наведені в таблиці 3.3 .

Таблиця 3.3 – Норми освітленості при штучному та суміщеному освітленні

Найменший розмір об’єкту розрізнення, мм                       

0,3 – 0,5

Підрозряд зорової роботи

В

Контраст об’єкту розрізнення з фоном

середній

Характеристика фону

середній

Освітленість при штучному комбінованому освітленні, лк

750

Коефіцієнт природної освітленості

1,2

Місто Вінниця розміщене в IV – ому поясі світлового клімату південніше 500 північної широти. Для нього коефіцієнт сонячності клімату рівний С=0,7, а коєфіцієнт світлового клімату m=0,9 (що визначається в залежності від розміщення споруди у поясі світлового клімату). Нормоване значення коефіцієнта природної освітленості

eIV=eIIImC,

eIV=1,5*0,9*0,7=0,945%.

Для забезпечення нормативного значення комбінованого освітлення передбачено:

  1.  Використання високо потужних ламп, для забезпечення достатнього освітлення кожного робочого місця;
  2.  Наявність в виробничому приміщені достатньої кількості вікон, для загального освітлення приміщень.

3.2.4 Виробничий шум 

Враховуючи те, що при експлуатації пристроїв крім усього іншого обладнання використовується устаткування, робота якого супроводжується шумом, необхідно передбачити захист від шуму. З метою запобігання травмуванню працівників під дією шуму він підлягає нормуванню. В табл.3.4 приведені допустимі рівні звукового тиску та еквівалентні рівні звуку на робочих місцях у  приміщеннях згідно із санітарними нормами допустимих рівнів шуму СНиП 3223-85 [7].

Для того, щоб рівні виробничого шуму не перевищували встановлених норм, необхідно періодично здійснювати контроль рівнів шуму. Згідно до положення ГОСТ 12.1.003 – 83 і ,,Санітарних норм допустимих рівнів шуму на робочих місцях”, нагляд і контроль повинен проводитися не рідше одного разу в рік.

Таблиця 3.4 – Допустимі рівні звукового тиску, рівні звуку і еквівалентні рівні звуку на робочих місцях

Вид робочого

місця

Рівні звукового тиску, дБ, в октавних

смугах з середньогеометричними

частотами, Гц

Рівні звуку  та

еквівалентні

рівні

звуку, дБА

31,5

63

125

500

1000

2000

4000

8000

Приміщення конструкторських бюро, програмістів обчислювальних машин, лабораторій для теоретичних робіт та обробки даних

86

71

61

49

45

42

40

38

50

Для забезпечення допустимих параметрів шуму (поліпшення шумового клімату) в приміщенні роботою передбачено:

  1.  Необхідно своєчасно проводити профілактичний ремонт обладнання;
  2.  Більш активно застосовувати вимушене змащування рухомих частин механічного обладнання;
  3.  Зниження аеродинамічного шуму, причиною якого є робота системи вентиляції, здійснюється шляхом звукової ізоляції джерела;
  4.  Розміщення на шляху поширення звукових хвиль звукоізолюючого огородження у вигляді стін та перегородок.

3.2.5 Виробничі вібрації 

 Основними гігієнічними характеристиками вібрації є середньоквадратичні значення віброшвидкості (м/с) і її логарифмічні рівні (дБ) в октавних смугах частот. Згідно ГОСТ 12.1.012-90 процес виготовлення даного пристрою відповідає певній категорії вібрації по санітарним нормам і відповідно їй критерії оцінки, а саме 3 тип ”в” комфорт. Відповідно до цього наведемо санітарні норми показників вібраційного навантаження на робітника (таблиці 3.5), санітарні норми спектральних показників вібраційного навантаження на робітника загальної вібрації і локальної (таблиці 3.6 і 3.7  відповідно).

Таблиця 3.5 – Санітарні норми одночислових показників вібраційного навантаження на робітника для довготривалої зміни 8 годин

Вид

вібрації

Категорія вібрації по санітарним нормам

Напрямок

дії

Нормативні, корективні по частоті і

еквівалентні корективні значення  

віброприскорення

віброшвидкість

м·с-2

дБ

м·с-2

дБ

Локальна

–    

ХЛ, ХЛ, ХЛ 

2.0

126

2,0

112

Загальна

3 тип „в”

ХО, ХО, ХО 

0,014

83

0,028

75

  

Таблиця 3.6 – Санітарні норми спектральних показників вібраційного навантаження на робітника. Загальна вібрація, категорія 3, тип „в” 

Середньо-

геометричні

частоти смуг,

Гц

Нормативні значення в напрямках ХО, УО

віброприскорення

віброшвидкість

м·с-2

дБ

м·с-2

дБ

в 1/3

окт.

в 1/1

окт.

в 1/3 окт.

в 1/1 окт.

в 1/3 окт.

в 1/1 окт.

в 1/3 окт.

в 1/1 окт.

2

4

8

16

31,5

63

0,011

0,008

0,008

0,016

0,032

0,063

0,02

0,014

0,014

0,028

0,056

0,112

81

78

78

84

90

96

86

83

83

89

95

101

0,09

0,032

0,016

0,016

0,016

0,016

0,18

0,063

0,032

0,028

0,028

0,028

85

76

70

70

70

70

91

82

75

75

75

75

Таблиця 3.7. – Санітарні норми спектральних показників вібраційного навантаження на робітника. Локальна вібрація

Середньо геометричні

частоти смуг,

Гц

Нормативні значення в напрямках ХО, УО

віброприскорення

віброшвидкість

м·с-2

дБ

м·с-2

дБ

8

16

31,5

63

125

250

500

1000

1,4

1,4

2,7

5,4

10,7

21,3

42,5

85,0

123

123

129

135

141

147

153

159

2,8

1,4

1,4

1,4

1,4

1,4

1,4

1,4

115

109

109

109

109

109

109

109

Для зменшення дії вібрацій на працюючих роботою передбачено:

  1.  Відстроювання від режиму резонансу;
  2.  Динамічне гасіння коливань (приєднання до об’єкта системи, що захищається, реакції якої зменшують розмах вібрації об’єкта в крапках приєднання системи);
  3.  Активний вітрозахист (введення додаткового джерела вібрації, що діє в протифазі).

3.3 Пожежна безпека

Важливе значення щодо виконання вимог пожежної безпеки має ступінь вогнестійкості виробничого приміщення. На підставі СНиП 2.01.02-85 для виключення можливості швидкого поширення полум’я під час пожежі між окремими цехами та дільницями, або учбовими класами і з урахуванням категорії пожежо-вибухонебезпеки потрібно забезпечити IІ ступінь вогнестійкості, до яких належать будівлі з несучими і огороджувальними конструкціями з природних та штучних кам'яних матеріалів, бетону та залізобетону із застосуванням листових і плитових негорючих матеріалів.

Загальні вимоги пожежної безпеки регламентуються відповідно до документу ДБН В.1.1-7-2002. Згідно вибухонебезпеці та пожежонебезпеці приміщення, в якому знаходиться лабораторія відноситься до категорії Д, адже в ньому розташовуються негорючі речовини та матеріали в холодному стані.

Показником вогнестійкості є межа вогнестійкості конструкції, що визначається часом від початку вогневого випробовування за стандартним температурним режимом до настання одного з граничних станів конструкції: втрати несучої спроможності (R); втрати цілісності (Е); втрати теплоізольованої спроможності (І). Відповідно до СНиП 2.01.02-85, для приміщення II ступеня вогнестійкості, мінімальні межі вогнестійкості будівлі наведені в таблиці 3.8. Максимальна межа розповсюдження полум'я в приміщенні даного типу дорівнює нулю.

Таблиця 3.8 – Мінімальні межі вогнестійкості будівлі

Стіни

Колони

Сходові площадки,

балки

Плити,
настили

Елементи перекриттів

Несучі

Самонесучі

Зовнішні несучі

Внутрішні несучі

Плити, настили, прогони

Балки, ферми,
рами

Мінімальна межа вогнестійкості, хв

REI

120

REI

60

Е

15

ЕІ

15

R

120

R

60

RЕІ

45

RЕ

15

R

30

Для приміщень категорії Д не існує допустимої межі поверхів та площ поверхів в межах пожежного відсіку.

3.4 Розрахунок захисного заземлення

Небезпека ураження обслуговуючого персоналу електричним струмом виникає при використання та експлуатація електрообладнання. Небезпечна для людини напруга з’являється на металевих частинах конструкції устаткування при їх випадковому контакті з неізольованим струмоведучим провідником. Одним із технічних засобів забезпечення безпеки експлуатації устаткування в такому аварійному режимі є захисне заземлення.

 Захисне заземлення – це навмисне електричне з’єднання з землею або її еквівалентом металевих частин, що не є струмоведучими, але можуть виявитися під напругою. Принцип дії захисного заземлення – зниження до безпечних значень напруги дотику та кроку, зумовлених замиканням на корпус.

  Нижче в таблицях наведено значення опорів заземлюючих пристроїв та питомий опір грунтів [7].

Таблиця 3.9 –  Найбільші значення опорів заземлюючих пристроїв в електро-установках

Характеристика установок

Найбільші опори заземлюючого

пристрою, Ом

1

2

Установки напругою вище 1000 В:

З великими струмами замикання на землю (500 А та більше)

0,5 у будь-який час

року

3 малими струмами замикання на землю (до 500 А):

а) якщо заземлюючий пристрій, одночасно використовується для електроустановок напругою до1000 В;

б) якщо заземлюючий пристрій використовується тільки для електроустановок напругою вище 1000 В

125/І

І - розрахунковий

струм замикання на

землю, А

250/1, але не більше

10 Ом

Установки напругою до 1000 В

З глухозаземленою нейтраллю:

а) опір заземлюючого пристрою, з урахуванням природних заземлювачів і заземлювачів повторних заземлень  нульового проводу для мережі 380/220 В;

б) опір заземлюючого пристрою, розташованого в безпосередній близькості від нейтралі або одиночного повторного заземлення нульового робочого проводу                                                                 для мережі 380/220В;

в) загальний опір розтіканню заземлювачів усіх повторних заземлень нульового робочого проводу для мережі 380/220 В.

4

30

10

Продовження табл. 3.9

1

2

З ізольованою нейтраллю:

10 Ом і з контролем опору ізоляції

Пересувні установки, що живляться від пересувних автономних джерел живлення з ізольованою нейтраллю

25

Для установок напругою до 1000 В із глухозаземленою нейтраллю допускається збільшувати опір розтіканню заземлюючих пристроїв при питомому опору ґрунту

ρ > 100 Ом·м у 0,01 ρ разів, але не більше десятикратного, для інших установок допускається підвищити опір заземлюючих пристроїв, при питомому опорі ґрунту > 500 Ом х м десятикратно

Опори ВЛ напругою вище 1000 В при питомому опорі землі, Ом х м:

до 10²

більше 10² до 5 х 10²

більше 5 х 10² до 10 х 10²

більше 10 х 10² до 50 х 10²

більше 50 х 10²

10

15

20

30

6 х 10ˉ³ ρ

Для опор висотою більше 40 м на ділянках ВЛ, захищених тросами, опір заземлюючих пристроїв, повинен бути в два рази меншим порівняно з приведеними

Опори ВЛ напругою до 1000 В

50

Таблиця 3.10 –  Наближені значення питомих електричних опорів різних ґрунтів і води

Ґрунт, вода

Питомий опір, Ом-м

Можливі межі коливань

При вологості ґрунту 10-20% до маси ґрунту

Ґрунт: глина

8-70

40

суглинок

40-150

100

пісок

400-700

700

супісок

150-400

300

торф

10-30

20

чорнозем

9-53

20

садова земля

30-60

40

         

Продовження таблиці 3.10

кам'янистий

500-800

-

скелястий

104-107

-

Вода: морська

0,2-1

-

річкова

10-100

-

ставкова

40-50

-

ґрунтова

20-70

-

у струмках

10-60

-

Контрольний вимір опору пристроїв для заземлення цехових електроустановок повинен проводитися не рідше одного разу в рік.

Результати замірів опору заземлення оформляються протоколом.

 Вимір опору заземлювачів, а також питомого опору грунту: влітку – при найбільшому просиханні, або зимою – при найбільшому промерзанні грунту.

Штучний заземлювач, являє собою замкнутий контур з 3 труб, довжиною 2 м і діаметром 0,04 м, встановленими на глибину 1,5 м і з'єднаних смугою, що заземлює [7].

Опір розтікання струму від однієї труби:

,

де  Ом/см – питомий опір ґрунту;

м – довжина труби;

м – діаметр труби;

см – глибина установки заземлення;

(Ом).

Опір розтікання струму системи заземлення:

,

де– число труб;

=0,56– коефіцієнт, що враховує екранування труб;

=0,78– коефіцієнт, що враховує екранування смуги і труб;

(Ом).

Довжина замикаючої смуги для замкнутого кола:

,

де  м – відстань між трубами.

(м).

Опір розтікання струму сталевої смуги, що заземлює:

,

де  см – ширина смуги, що заземлює,

м – довжина сторони вічка в моделі

Ом.

Загальний опір заземлення:

Ом.

Опір розтікання струму в захисному пристрої, що заземлює, для установок до 1000 В. повинно бути не більш 4 Ом.

Опір проектованого заземлення:

Ом < 4 Ом,

Отже, дане спроектоване захисне заземлення відповідає стандартам з ОП в повній мірі, та забезпечить захист  персоналу від ураження електрострумом.

ВИСНОВКИ

У даній бакалаврській дипломній роботі було розроблено блок керування газового котла на основі мікроконтролера ATmega16. При проектуванні приладу було розроблено програмне забезпечення, яке забезпечує  надійність блоку керування на мікроконтролері та максимально убезпечує користувачів від нещасних випадків. Програма  написана мовою С із використанням підпрограм для створення максимальної швидкодії та універсальності.

На першому етапі було детально розглянуто основні теоретичні відомості та головні характеристики систем автоматичного управління та мікроконтролерів. Також було наведено інформацію стосовно застосувань та реалізації блоків керування газовими котлами.

Згідно поставленої задачі при проектуванні за основу було обрано існуючі напрацювання в області реалізації  блоків управління газовими котлами. Результати теоретичних розрахунків були перевірені у системі моделювання Proteus, в результаті чого було підтверджено правильність теоретичного проектування. Також було створено ефективну програму функціонування, яка була написана у програмному середовищі Code Vision. Програма була перевірена та порівнянна  з теоретичними даними, які були отримані у попередніх пунктах.

У першому розділі пояснювальної записки розглянуто види систем керування та обгрунтувано доцільність розробки блоку керування газовим котлом на мікроконтролері.

У другому розділі розроблено програмне забезпечення мікроконтролера та розраховано елементну базу електричної схеми.

У третьому  розділі були розглянуті питання, що стосуються охорони праці. Розроблено організаційно-технічні  та санітарно-гігієнічні заходи щодо покращення умов праці на виробництві, проведено розрахунок захисного заземлення.

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ

  1.  Ревич Ю. В. Практическое программирование микроконтроллеров Atmel AVR на языке ассемблера. — 2-е изд., испр. — СПб.: БХВ-Петербург, 2011. — 352 с: ил. — (Электроника)
  2.  Калабеков Б.А. Цифровые устройства и микропроцессорные системы: Учебник для техникумов связи. – М.: Горячая линия – Телеком, 2002. –  336 с. – Популярне викладення основ ЦП на ІС жорсткої          структури.
  3.  Кофанов В.Л. Математичні та схемотехнічні основи цифрових пристроїв: Навч. посібник. – Вінниця: УНІВЕРСУМ-Вінниця, 2005. –     165 с. – Теоретичні відомості щодо логічних функцій, методика їх мінімізації і проектування на рівні логічних елементів, приклади.
  4.  Кофанов В.Л. Лабораторні роботи з цифрових пристроїв: Навч. посібник – Вінниця: УНІВЕРСУМ-Вінниця, 2006. – Методика проектування ЦП і використання САПР Quartus II.
  5.  Зубчук В.І., Сигорский В.П., Шкуро А.Н. Справочник по цифровой схемотехнике. – К.: Техніка, 1990. – 448 с.

6. Методичні вказівки до виконання розділу “Охорона праці” в дипломних проектах і роботах студентів електротехнічних спеціальностей /Уклад. О.В. Кобилянський, О.П. Терещенко – Вінниця .: ВНТУ, 2004.            - 45 с.

Додаток А

(Обов’язковий)

 ЗАТВЕРДЖУЮ

Завідувач кафедри РТ

 д.т.н., проф. Осадчук О. В.

“ ” 2012р.

ТЕХНІЧНЕ ЗАВДАННЯ

на бакалаврську дипломну роботу

БЛОК КЕРУВАННЯ ГАЗОВОГО КОТЛА НА МК

08-36.БДР.011.00.000 ТЗ

Керівник проекту

к.т.н., проф. Кофанов В.Л.___

“___”_______________2012р.

 

Розробив студент гр. РТр-08

Слободянюк В.І.__________

“___”_______________2012р.

Вінниця ВНТУ 2012

Технічне завдання розроблено на основі індивідуального завдання на дипломний проект та наказу ректора по ВНТУ №11 від 18.01.2011 р.

На розробку пристрою: «Блок керування газового котла на МК».

1 Область застосування: Побутова техніка.

2 Основа розробки –бакалаврська дипломна робота.

3 Мета та експлуатаційне призначення:

а) мета – отримання практичних навичок розрахунків та розробка електричної схеми пристрою, а також розробка програми для його реалізації;

б) призначення розробки –бакалаврська дипломна робота.

4 Технічні вимоги

4.1 Варіанти виконання

Пристрій виконується у виді окремого вузла, живлення здійснюється від мережі 220 В 50 Гц.

4.2 Код програми повинен бути написаний мовою С.

4.3 Вихідний код програми повинен бути легким для розуміння і простим для редагування.

4.4 Програма повинна бути повністю протестована на ЕОМ перед початком завантаження її до МК.

5 Кліматичні умови

Забезпечити стабільну роботу пристрою за умов його експлуатації в температурному діапазоні -10ºС…+50ºС і відносній вологості повітря до 100% та тиску – 720-740 мм.рт.ст..

6 Конструктивні вимоги

6.1 Пристрій виконується у вигляді окремого функціонального вузла, що з’єднується за допомогою роз’ємів з іншими пристроями.

6.2 Маса пристрою становить 0,5 кг

7 Термін служби пристрою не менше 20000 год.

8 Вимоги до рівня уніфікації та стандартизації

При розробці пристрою слід максимально використовувати стандартні і уніфіковані деталі.

9 В розробці передбачити виготовлення пристрою без додаткового спеціального обладнання, По можливості використовувати комплектуючі вітчизняного виробництва.

 10 При розробці і експлуатації пристрою дотримуватись усіх вимог з техніки безпеки при роботі з електроприладами.

 11 Графічна та текстова документація розробленого пристрою повинна відповідати всім діючим стандартам України: ДСТУ 2.105 – 95; ГОСТ 2.705 – 75;  ГОСТ 2.704 – 76; ГОСТ 2.304 – 81.

Розробив студент групи  РТр-08                            Слободянюк В.І

                                                                                           (підпис, прізвище та ініціали)  

Додаток Б

(обов’язковий)

БЛОК КЕРУВАННЯ ГАЗОВОГО КОТЛА НА МК

Схема електрична принципова

Додаток В

(обов’язковий)

БЛОК КЕРУВАННЯ ГАЗОВОГО КОТЛА НА МК

Конфігурація виводів мікроконтролера

Додаток Г

(обов’язковий)

БЛОК КЕРУВАННЯ ГАЗОВОГО КОТЛА НА МК

Блок-діаграма АЦП мікроконтролера


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

2663. Микропроцессоры и микро-ЭВМ 166.7 KB
  Целью изучения дисциплины “Микропроцессоры и микро-ЭВМ” является формирование у студентов знания общей методологии, а также конкретных методов проектирования основных разновидностей современных микропроцессорных средств. Необходимо...
2664. Экология как наука. Предмет и задачи экологии 237 KB
  Предмет и задачи экологии. Предмет экологии – совокупность связей между организмом и средой. Экология – наука изучающая взаимодействия организмов с окружающей средой и друг с другом. Сюда относятся и все условия существования, как неорганиченные...
2665. Социальная психология. Особенности предмета исследования социально психологии 1.8 MB
  Настоящее издание предпринято через восемь лет после последнего выхода учебника в свет. Как минимум два обстоятельства потребовали существенных изменений. Прежде всего, это значительные изменения в самом предмете исследования, т.е. в социально-психо...
2666. Биоэнергетика – альтернативное моторное топливо 1.39 MB
  Мир вступает в эру биоэкономики, т. е. экономики, основанной на биотехнологиях, использующих возобновляемое сырье для производства энергии и материалов. Международная энергетическая ассоциация (IEA) прогнозирует, что к 2030 г. производство биотоплив...
2667. Основы стандартизации как инструмента обеспечения качества 441.5 KB
  Стандартизация является инструментом обеспечения качества продукции, работ и услуг – важного аспекта многогранной коммерческой деятельности. Проблема качества актуальна для всех стран независимо от зрелости их рыночной экономики. Чтобы стать уч...
2668. Исследование характеристик конструкционных материалов 145.5 KB
  Диаграмма состояния железо-цементит. Проведена вертикальная линия соответствующая 0,2% содержания углерода. Точки 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 соответствуют изменениям сплава при медленном охлаждении. На промежутке от точки 1 до 2, сплав...
2669. Основы общей психологии 1.51 MB
  Классический труд С.Л. Рубинштейна Основы общей психологии относится к числу наиболее значительных достижений отечественной психологической науки. Широта теоретических обобщений в сочетании с энциклопедическим охватом исторического и экспериментал...
2670. Механическая обработка детали на универсальных станках с ЧПУ 591.31 KB
  Главными направлениями повышения эффективности народного хозяйства страны являются ускорение научно-технического прогресса, перевод экономики на интенсивный путь развития, рост производительности труда, повышение качества и количества выпуск...
2671. История Кыргызстана 683 KB
  История Кыргызстанаэ Первобытнообщинный строй. Первые следы человеческой деятельности на Тенир-Тоо. Первые достоверные следы человека на территории Кыргызстана относятся к палеолиту — древнекаменному веку (800—100 тыс. лет). Самые древни...