現(xiàn)場總線式漏水檢測智能傳感器的研制

0　前　言
　　對火災(zāi)、有害氣體和水的泄漏的監(jiān)控對國民經(jīng)濟(jì)有著十分重大的意義�；馂�(zāi)和有害氣體泄漏的報警監(jiān)控在國內(nèi)已有不少成果，而對水泄漏的監(jiān)控卻基本屬于空白［1］。在美國漏水報警系統(tǒng)的應(yīng)用已有20多年的歷史，如同煙霧報警系統(tǒng)一樣已廣泛應(yīng)用在造紙、紡織、糧食儲藏、圖書館、計算機(jī)房、辦公樓、實(shí)驗(yàn)室、醫(yī)院、電子、化工企業(yè)、商店等領(lǐng)域。尤其在北方地區(qū)，冬季漫長，供暖時間長，暖氣水壓高，時常由于漏水而造成重大損失，因而應(yīng)用前景尤為廣闊。但以往的漏水報警傳感器多為獨(dú)立式，不能有效的控制警情，在構(gòu)成系統(tǒng)時也僅為傳統(tǒng)的DCS體系，需要大量的電纜和獨(dú)立電源［2］。
　　本文設(shè)計一種現(xiàn)場總線式的漏水報警智能傳感器，將智能化功能結(jié)合到傳感器中，能夠可靠地發(fā)現(xiàn)漏水警情，并通過總線接口將自身地址以純數(shù)字信號發(fā)送出去，具有很強(qiáng)的抗干擾能力［3］。如有必要，可直接完成對電磁閥的控制，在最短的時間內(nèi)控制住水的泄漏�？偩€長度可達(dá)到千米以上，若干個傳感器串接即可監(jiān)控較大范圍，節(jié)省了大量的導(dǎo)線。同時，傳感器和總線接口工作時的電源，也由總線上取得，節(jié)省了大量的獨(dú)立電源。

1　電路設(shè)計
　　智能傳感器主要由水感知電路和數(shù)據(jù)發(fā)送電路兩部分組成：兩者緊密結(jié)合，完成對漏水的智能化監(jiān)控。電路設(shè)計如圖1所示。

1.1　水感知電路
　　據(jù)試驗(yàn)測定，水的電阻在30～600 kΩ之間，感知電路核心部分采用一片LM311電壓比較器芯片，R11（10 kΩ），R10（300 kΩ）、R12、R14（均為200 kΩ），R13（400 kΩ），C5（1　μF），構(gòu)成外圍電路。當(dāng)探頭1與探頭2之間無水時，由于R10＜R13，2腳電平高于3腳電平，此時7腳輸出為高電平。當(dāng)探頭之間有水時，相當(dāng)于在R13兩端并入一個30～600 kΩ的電阻，由于R10＞R并，2腳電平低于3腳電平，7腳輸出翻為低電平。這樣，根據(jù)LM311芯片7腳電平的高低，即可判斷探頭之間是否有水。
1.2　數(shù)據(jù)發(fā)送電路
　　在智能傳感器中，采用了一片PIC12C508單片機(jī)，它是數(shù)據(jù)發(fā)送的控制者，也是傳感器智能化的核心。美國Mirochip公司的PIC12C508單片機(jī)是目前功耗最低、體積最�。�8腳）的單片機(jī)之一［4］，可方便地嵌入各種儀表、傳感器中，實(shí)現(xiàn)其智能化。
　　D1～D4（IN4003）構(gòu)成整流橋，以實(shí)現(xiàn)無極性連接，T1為三端穩(wěn)壓管78L05，與R1（200 kΩ），C1（22 μF），C2（10 nF）,構(gòu)成5 V直流電源電路，為整個傳感器供電。總線上的控制信號經(jīng)C3(10 nF)，R6（200 kΩ）耦合到三極管T3（C9014）經(jīng)T3整形后送入PIC12C508的5腳。R7（10 kΩ）、R8（300 kΩ）、R9（4.7 kΩ）為T3的偏置電阻，C4(47 pF)為濾波電容，去除信號中的高頻干擾。
　　單片機(jī)由7腳發(fā)出的TTL信號，經(jīng)由T2（C9014）向總線上的50 Ω終端負(fù)載發(fā)送20 mA的電流脈沖，在總線上形成0.7～1.0 Vpp的信號波形。該電流大小可由R4（50 Ω）和R5（330 kΩ）調(diào)整，R3（1 kΩ）為限流電阻。
　　單片機(jī)監(jiān)視著6腳電平的變化。當(dāng)電平發(fā)生變化時，單片機(jī)進(jìn)行三次重復(fù)檢查，以防止誤報。確認(rèn)有警情后，即向總線上發(fā)送自己的地址碼，并報告警情，同時關(guān)閉相應(yīng)的電磁閥，將泄漏控制住。
　　當(dāng)通訊波特率定為9 600 bit/s時，單片機(jī)每 104 μs發(fā)送或接收一位數(shù)據(jù)。因此當(dāng)信息中含8位地址和8位命令及一位起始位和一位停止位共18位數(shù)據(jù)時，系統(tǒng)響應(yīng)時間少于8 ms。

2　結(jié)　論
　　本智能漏水報警傳感器結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，成本低，現(xiàn)已用于現(xiàn)場總線式漏水報警監(jiān)控系統(tǒng)中，效果良好。

參考文獻(xiàn)
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