現(xiàn)場(chǎng)總線式的漏水報(bào)警智能傳感器設(shè)計(jì)

火災(zāi)和有害氣體泄漏的報(bào)警監(jiān)控在國(guó)內(nèi)已有不少成果，而對(duì)水泄漏的監(jiān)控卻基本屬于空白。在美國(guó)漏水報(bào)警系統(tǒng)的應(yīng)用已有20多年的歷史，如同煙霧報(bào)警系統(tǒng)一樣已廣泛應(yīng)用在造紙、紡織、糧食儲(chǔ)藏、圖書(shū)館、計(jì)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(zhǎng)，供暖時(shí)間長(zhǎng)，暖氣水壓高，時(shí)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(bào)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(shí)也僅為傳統(tǒng)的DCS體系，需要大量的電纜和獨(dú)立電源。

本文設(shè)計(jì)一種現(xiàn)場(chǎng)總線式的漏水報(bào)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(guò)總線接口將自身地址以純數(shù)字信號(hào)發(fā)送出去，具有很強(qiáng)的抗干擾能力。如有必要，可直接完成對(duì)電磁閥的控制，在最短的時(shí)間內(nèi)控制住水的泄漏?？偩€長(zhǎng)度可達(dá)到千米以上，若干個(gè)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(shí)，傳感器和總線接口工作時(shí)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(jì)

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(duì)漏水的智能化監(jiān)控。

1.1　水感知電路

據(jù)試驗(yàn)測(cè)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(wú)水時(shí)，由于R10＜R13，2腳電平高于3腳電平，此時(shí)7腳輸出為高電平。當(dāng)探頭之間有水時(shí)，相當(dāng)于在R13兩端并入一個(gè)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(guó)Mirochip公司的PIC12C508單片機(jī)是目前功耗最低、體積最?。?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(wú)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(gè)傳感器供電?？偩€上的控制信號(hào)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T(mén)3的偏置電阻，C4(47 pF)為濾波電容，去除信號(hào)中的高頻干擾。

單片機(jī)由7腳發(fā)出的TTL信號(hào)，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(hào)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(shí)，單片機(jī)進(jìn)行三次重復(fù)檢查，以防止誤報(bào)。確認(rèn)有警情后，即向總線上發(fā)送自己的地址碼，并報(bào)告警情，同時(shí)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(shí)，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(shí)，系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間少于8 ms。

2　結(jié)　論

本智能漏水報(bào)警傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高，成本低，現(xiàn)已用于現(xiàn)場(chǎng)總線式漏水報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)中，效果良好。