Температурный датчик ds18b20
Для контроля температуры анализируемой среды используется температурный датчик DS18B20 (рисунок 9).
Рисунок 9 - Температурный датчик DS18B20
Данный датчик является термометром с цифровым вводом/выводом, работающий с точностью от 0,5 °С до 0.0625°C, что удовлетворяет требованиям технического задания. Удобство использования данного датчика заключается в том, что он имеет один информационный вход/выход, что позволяет легко встроить в основную конструкцию устройства.
Данные считываются через 1-проводную последовательную шину в дополнительном от 9 до 12 битном (программируется пользователем) коде с ценой младшего разряда от 0.5°C до 0.0625°C. Диапазон измеряемых температур данным датчиком составляет -40 °C .. +85 °C. Рабочее напряжение питания от 3.0В до 5,5В. Данные характеристики удовлетворяют требованиям технического задания.
Разработка алгоритма работы устройства
Для процесса контроля воздушных сред был разработан алгоритм работы устройства. Блок-схема данного алгоритма приведена на рисунке 10.
Рисунок 10 - Блок-схема
Программа для работы данного устройства написана на языке Assembler для микроконтроллеров серии MCS-51.
Алгоритм работы программы включает в себя:
Установка начальных значений (максимально-допустимое изменение скорости звуковой волны, уровень опорного сигнала на компараторе, интервал времени для регистрации принятого сигнала, инициализация дисплея)
Формирование зондирующего импульса, запуск счетного устройства
Регистрация сигнала, остановка счетного устройства
Обработка результатов измерений
Вывод результатов измерений
Программа имеет дополнительные функциональные возможности для настройки и модификации режима работы установки. Кроме того, для увеличения длительности работы устройства от автономного источника питания предусмотрены алгоритмы прерываний, обеспечивающих меньшее потребление энергии.
Программа заносится в микропроцессор, позволяющий осуществлять его многократное перепрограммирование, и поэтому может быть легко модифицирована для изменения процедуры измерений или подстройки под конкретные требования.
Разработка конструкции устройства
Разрабатываемое устройство представлено на рисунке 11. К плате подключены акустическая ячейка, температурный датчик, ЖКИ. Температурный датчик закреплен на поверхности ячейки. Для повышения теплопередачи поверхности датчика и ячейки промазываются теплопроводной пастой. Основными факторами, влияющими на конструкцию стали размеры двусторонней печатной платы, на которой выполняется соединение выбранных ранее электронных компонент, размеры символьного индикатора, а так же необходимость наличия разъема COM, и отсека для батарейки типа «Крона».
Рисунок 11 - Разрабатываемое устройство для контроля газовых сред
Основные узлы разрабатываемого устройства выполняются на базе современных электронных компонентов. Схема анализа принятого сигнала и принятия решения реализуется программно с помощью микроконтроллера. Построенный по такому принципу прибор контроля газовых сред имеет малые габариты и вес, незначительное энергопотребление.