Системи і датчики для контролю параметрів зовнішнього середовища

Міністерство Освіти та Науки України

Вінницький Державний Технічний Університет

ІнАЕКСУ

Кафедра МПА

Системи і датчики для контролю параметрів зовнішнього середовища

Виконала: ст. гр. 1АМ-01

Баковська Н.О.

Перевірив: Шабатура Ю.В.

2003

Зміст

Вступ

1. Моніторинг як система спостереження і контролю навколишнього середовища

2. Системи радіаційного контролю

а) Автоматизована система контролю радіаційної обстановки (АСКРО)

в) Спектрометричний пост контролю (СПК)

г) Пост контролю забруднення повітряного середовища

д) Технічні пристрої системи АСКРО

е) Засоби контролю радіаційної обстановки СКРО-01

3. Вимірювальні перетворювачі температури і вологості

а) Вимірювальні перетворювачі температури і вологості серії ИПТВ 056

б) Вимірювальні перетворювачі температури і вологості серії ИРТВ 5215

4. Перетворювачі вимірювальні тиску

а) Перетворювачі вимірювальні тиску АИР 2 - інтелектуальні датчики нового покоління

Висновок

Список використаної літератури:

Вступ

В наш час, як ніколи раніше, став актуальним контроль за параметрами зовнішнього середовища. Це - наслідок багатьох причин. З одного боку, це наростання екологічних кризи навколишнього середовища. Забруднене природне середовище може негативно впливати на "реципієнтів" (людей, промислові , транспортні і житлово-комунальні об'єкти, сільськогосподарські угіддя, ліси, водойми і т.п.). Ці негативні впливи виявляються в основному в підвищенні захворюваності людей і погіршення їхніх життєвих умов, у зниженні продуктивності біологічних природних ресурсів, прискорення зносу будинків, споруджень і устаткування. Охорона навколишнього середовища і раціональне використання її ресурсів в умовах бурхливого зростання промислового виробництва стала однією з найактуальніших проблем сучасності. Саме тому, багато фірм кинуло всі свої сили на виробництво якісних приладів для контролю параметрів зовнішнього середовища, щоб слідкувати за станом середовища і запобігати його несприятливим змінам. З іншого боку, це науково-технічний розвиток, коли для впровадження нових технологій необхідно також контролювати температуру, вологість та інші параметри навколишнього середовища. Отже, ми бачимо невпинне зростання виробництва різноманітних систем і датчиків, призначених спеціально для контролю параметрів зовнішнього середовища. З кожним роком їх стає все більше і більше.

1. Моніторинг як система спостереження і контролю навколишнього середовища

Моніторинг – система спостережень, збирання, обробки, передачі, збереження та аналізу інформації про стан довкілля, прогнозування його змін і розроблення науково-обгрунтованих рекомендацій для прийняття рішень про запобігання негативним змінам стану довкілля та дотримання вимог екологічної безпеки.

У систему моніторингу повинні входити наступні основні процедури:

    виділення (визначення) об'єкта спостереження;

    обстеження виділеного об'єкта спостереження;

    складання інформаційної моделі для об'єкта спостереження;

    планування спостережень;

    оцінка стану об'єкта спостереження й ідентифікація його інформаційної моделі;

    прогнозування зміни стану об'єкта спостереження;

    представлення інформації в зручній для використання формі і доведення її до споживача.

Види моніторингу:

      медико-біологічний – контроль факторів, що пов’зані із здоров’ям людини;

      екологічний – контроль стану екосистеми;

      кліматичний – контроль за станом клімату.

2. Системи радіаційного контролю

а) Автоматизована система контролю радіаційної обстановки (АСКРО)

Автоматизована система контролю радіаційної обстановки (АСКРО) призначена для ведення автоматичного безперервного контролю радіаційної, хімічної, екологічної обстановки на об'єкті (локальна система) або в регіоні (територіальна система).

Система забезпечує:

    автоматичний збір і аналіз даних у реальному масштабі часу. У системі реалізований збір даних про радіаційну, хімічну і метеорологічну обстановку. Можливе додавання нових типів датчиків і постів контролю.

    оперативне представлення моніторингової інформації на електронній карті регіону.

    установку з центра в пости контролю уставок і необхідних параметрів.

    автоматичну подачу тривожного сигналу в центрі при перевищенні уставок контрольованих параметрів.

    підготовку вихідних документів і звітів;

    ведення бази даних за весь період роботи

    зв'язок з іншими додатками.

б) Гамма-спектрометр СПИН-2000

Гамма-спектрометр СПИН-2000 призначений для автоматичного моніторингу радіаційної обстановки. Спектрометр СПИН-2000 дозволяє визначити концентрації окремих радіонуклідів у досліджуваному середовищі. Гамма-спектрометр СПИН-2000 може експлуатуватися в польових, цехових і лабораторних умовах.

В даний час гамма-спектрометр СПИН-2000 використовується в складі:

    спектрометричного поста контролю аерозолей (радіометр спектрометричного типу),

    поста контролю радіоактивності води.

в) Спектрометричний пост контролю (СПК)

СПК побудований на базі спектрометра СПИН-2000 і представляє із себе пристрій, здатний в автоматичному або керованому ззовні режимі накопичувати, аналізувати (попередньо) і передавати в центр по телефонному каналу як самі спектри, так і результат їхнього попереднього аналізу.

Внутрішня пам'ять спектрометра дозволяє зберігати до 128 спектрів при стандартному часі набору 1 година. Час набору може бути оперативно змінений з центра. СПК може поставлятися з фільтро-вентиляційною установкою (ФВУ). У цьому випадку він являє собою високочутливий аналізатор аерозолей.

Датчик спектрометра, що знаходиться в центрі фільтра, що концентрує аерозолі, дозволяє в реальному масштабі часу вимірювати енергетичний розподіл радіонуклідів, що утримуються в аерозолях. Програма оперативної обробки спектра дозволяє ідентифікувати як природні, так і техногенні нукліди.

г) Пост контролю забруднення повітряного середовища

Використовує блок ПЗПД (пристрій збору і передачі даних). У даному випадку, до порту RS-232 блоку ПЗПД підключаються або відповідні виходи газоаналізатора, або комплексу з набором вимірників.

Побудова постів контролю

Структурна схема

Б
азовим пристроєм для побудови постів контролю (ПК) служить блок ПЗПД (пристрій збору і передачі даних). Разом з радіаційним датчиком типу УДРГ-50, датчиком вітру типу М-127м (М-128), автоматизованими датчиками контролю забруднення атмосфери, інформаційним табло "біжучий рядок" і іншими пристроями в різних їхніх сполученнях ПЗПД дозволяє створювати пости контролю різноманітного призначення. Можливість прийому ПЗПД із високою вірогідністю команд керування (інформації) з центра дозволяє будувати на його базі системи з дистанційним керуванням.

Найбільш розповсюдженим і дешевим є пост з 1 датчика УДРГ, блоку ПЗПД, встановленого в приміщенні без контейнера і підключеного до каналу зв'язку АТС. Приймаючи в увагу складність виділення окремого номера на місцях, ПЗПД може підключатися паралельно (крім факсів і модемів) до існуючого номера, не ущемляючи основного користувача.

Основні характеристики

Характеристика

Значення

Кількість датчиків УДРГ-50 на один ПК із розширювачем

1 або 2 до 10

Мінімальна частота опитування без утрати даних

1 раз у 5 діб

Електроживлення:
від мережі змінного струму напругою, В
від зовнішньої батареї напругою, В

від 180 до 240
від 9 до 14

Час роботи в автономному режимі з каналом АТС, мес

1

Габаритні розміри (без контейнера), мм

90 * 110 * 230

Маса (без контейнера), кг

не більше 4,0

Пост контролю метеопараметрів складається з датчика метеопараметрів і блоку ПЗПД. Датчик вітру М-127м (М-128) підключається кабелем до блоку ПЗПД, що забезпечує фіксування даних через заданий інтервал часу, перетворення кодів, що надходять від датчиків, і передачу даних по запиті в центр.

Пост контролю параметрів навколишнього середовища складається з набору вимірювачів параметрів навколишнього середовища, що підключаються до блоку ПЗПД через частотні входи або порт RS 232. Дані записуються в пам'ять блоку ПЗПД. По запиту (команді) накопичені дані передаються по каналу зв'язку до користувача. У залежності від призначення засобів контролю програмне забезпечення блоку ПЗПД адаптується до поставленої задачі.

Інформаційне табло "біжучий рядок" підключається до блоку ПЗПД спеціальним кабелем і забезпечує вивід на екран інформації з його пам'яті (2 Кб) по закладеному алгоритму. Інформація для оперативного оповіщення через табло в ПЗПД може передаватися або набором тексту з центра, або заздалегідь підготовленими повідомленнями.

д) Технічні пристрої системи АСКРО

1. Датчик гамма-випромінювання УДРГ-50

Досвід створення систем у регіонах Росії показує першочергове забезпечення безперервного контролю гамма-випромінювання, що є основним показником радіаційної обстановки на території. Датчик гамма-випромінювання УДРГ-50 на основі газорозрядних лічильників призначений спеціально для АСКРО. Підключається датчик до апаратури, що реєструє, одним кабелем РК-50, по якому здійснюється низьковольтне живлення (5В) електричної схеми датчика і передача рахункових імпульсів до апаратури, що реєструє. Конструкція його рознімної частини дозволяє оперативно і без спеціального інструмента робити монтаж і заміну датчика в будь-який час року.

Технічні характеристики УДРГ-50

Характеристика

Значення

Вид реєструючого випромінювання

гама

Діапазон енергій випромінювання, МеВ

від 0.05 до 1.5

Основна погрішність виміру потужності еквівалентної (експозиційної) дози при довірчій імовірності P=0,95

не більш 20 %

Час безперервної роботи

цілодобово

Час установлення робочого режиму, з

не більш 1,2

Нестабільність показань вимірів за 24 години безперервної роботи, %

не більш 5

Середній термін служби, рік

не менш 10

Кліматичні умови експлуатації:температура навколишнього середовища, °C атмосферний тиск, кПа відносна вологість навколишнього середовища, %

від -50 до + 50
від 84 до 106,7
до 100

Габаритні розміри (діаметр * висота), мм

не більш 70*190

Маса, кг

не більш 1,2

Конструктивно УДРГ-50 виконаний у вигляді герметичного циліндра, усередині якого закріплена друкована плата в зборі (містить електронні компоненти і систему газорозрядних лічильників). УДРГ-50 пройшов Держповірку і включений під № 15994-07 у держреєстр вимірювальних засобів.

2. Пристрій збору і передачі даних (ПЗПД)

ПЗПД призначено для прийому, первинної обробки і передачі по каналу зв'язку (АТС, радіо, фізична пара) даних від датчиків фізичних величин. Є базовим пристроєм у складі ПК автоматизованих систем контролю різного призначення. Побудований на базі мікрокомп'ютера і може адаптуватися під набір датчиків, що підключаються, і вимірювальних пристроїв.

Технічні характеристики ПЗПД

Характеристика

Значення

Кількість вхідних частотних каналів

4

Кількість датчиків, що підключаються, УДРГ-50 до одного пристрою

1 або 2

Максимальна довжина сполучного кабелю до датчика, м

500

Встановлювана експозиція, с

512, 256, 128, 64

Час збереження інформації без утрати даних (при 1 датчику УДРГ-50 і експозиції 512 с), год.

120

Електроживлення: від мережі змінного струму напругою, В від зовнішньої батареї напругою, В

від 180 до 260 від 9 до 14

Час автономної роботи (з каналом АТС при відключенні зовнішнього живлення), год.

120

Кліматичні умови експлуатації: діапазон робочих температур, &3176C робочий атмосферний тиск, кПа Вологість навколишнього середовища, %

від -30 до +50 від 84 до 106 до 80

Маса (без контейнера), кг

не більш 4,4

Габаритні розміри, мм

230*130*180

Середній термін служби, рік

не менш 10

е) Засоби контролю радіаційної обстановки СКРО-01

ПРИЗНАЧЕННЯ

Система призначена для стаціонарного контролю радіаційної обстановки на різних радіаційно небезпечних об'єктах і радіаційному моніторингу навколишнього середовища.

ОСОБЛИВОСТІ

    Кожний блок детектування (БД) системи є окремим мережним пристроєм з унікальною адресою. Адреса пристрою задається при конфігуруванні системи штатними засобами

    Кожний БД забезпечує реєстрацію, обробку, збереження й передачу даних на верхній рівень

    Можливість підключення до кожного БД зовнішньої звукової й світлової сигналізації

    Можливість компонування систем довільної конфігурації з використанням одного загального кабелю

    Можливість вилученого доступу до кожного елемента системи

    Розвита система самодіагностики

    Гальванічна розв'язка всіх сигнальних і силових ліній зв'язку.

СТРУКТУРА

Система СКРО-01А має розподілену структуру і розділена на два рівні: верхній і нижній. Нижній рівень забезпечує вимірювання потужності амбієнтного еквівалента дози гамма-нейтронного випромінювання, об'ємної активності аерозолів у повітрі, поверхневого забруднення альфа -, бета-ізотопами, збір, первинну обробку й збереження значень контрольованих параметрів, місцеву сигналізацію й обмін інформацією з верхнім рівнем. Верхній рівень забезпечує збір і відображення інформації, деталізацію повної мнемосхеми контрольованого об'єкта, ведення поточного архіву й архіву тривог, протоколювання даних і обмін інформацією з нижнім рівнем.

КОМПЛЕКТ СИСТЕМИ

Система комплектується перерахованими нижче пристроями відповідно до конкретної задачі і має можливість розширення й модифікації. Для контролю транспорту й персоналу до складу системи можуть бути включені радіаційні монітори "ЯНТАР", а для контролю рідких проточних середовищ – радіометр-спектрометр РСКВ-01. Додаткових програмно-апаратних засобів у даному випадку не потрібно.

Найменування і позначення виробу

Призначення виробу

Блок локального контролера БЛК-01

Організація розподіленого пункту радіаційного контролю з блоками детектування БДГ-02, БДН-01 і БДБ-02: вимірювання, збір, відображення і збереження даних вимірів БД. При підключенні зовнішнього комп'ютера: доступ до даних архіву БЛК-01 і БД, до параметрів установок БД

Блок локального контролера БЛК-01-01

Організація локального пункту радіаційного контролю з БД

БДГ-02, БДН-01 і БДБ-02: вимір і відображення даних вимірів БД. При підключенні зовнішнього комп'ютера: доступ до даних архіву і до параметрів установок БД

Блок живлення і комутації БПК-01

Забезпечення живлення і комутації БД БДГ-02, БДН-01 і БДБ-02. При підключенні зовнішнього комп'ютера: доступ по інтерфейсу RS-485 до даних архіву і до параметрів установок БД

Блок живлення і комутації БПК-02

Забезпечення живлення і комутації БД БДГ-02, БДН-01 і БДБ-02. При підключенні зовнішнього комп'ютера: доступ по інтерфейсу RS-232C до даних архіву і до параметрів установок БД

Блок детектування гамма-випромінювання БДГ-02

Вимір ПЕД фотонного випромінювання, збереження результатів вимірів в архіві БД

Блок детектування нейтронного випромі-нювання БДН-01

Вимір ПЕД нейтронного випромінювання, збереження результатів вимірів в архіві БД

Блок детектування бета-випромінювання БДБ-02

Вимір щільності потоку бета-випромінювання, збереження результатів вимірів в архіві БД

Блок сигналізації

БС-01

Видача світлової і звукової сигналізації - при використанні з БД

АВТОМАТИЗОВАНЕ РОБОЧЕ МІСЦЕ (АРМ) ОПЕРАТОРА - призначене для керування режимом роботи елементів системи нижнього рівня й відображення інформації.

МОЖЛИВОСТІ

    Формування й перегляд структурної схеми об'єкта

    Керування параметрами пристроїв системи

    Представлення отриманої інформації у табличному й графічному виді

    Сигналізація при одержанні тривожних подій

    Генерація звітів

ДАТЧИК ГАММА-ВИПРОМІНЮВАННЯ БДГ-02 (БДГ-01)

ПРИЗНАЧЕННЯ

Безперервний контроль ПЕД гамма-випромінювання.

Детектор

Лічильник Гейгера-Мюллера

Діапазон виміру ПЕД

0,1 – 105мкЗв/год

Погрішність виміру ПЕД у діапазоні енергії 0,05 – 1,25 МеВ

±20 %

Клас захисту датчика

IP65

Діапазон робочих температур

Від -40 до +50°С

Живлення

9 – 18 В, 50 мА

ДАТЧИК НЕЙТРОННОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ БДН-01

ПРИЗНАЧЕННЯ

Безперервний контроль ПЕД нейтронного випромінювання.

Детектор

Лічильник BF3

Діапазон виміру ПЕД

0,1 – 104 мкЗв/год

Погрішність виміру ПЕД

±30 %

Діапазон реєструючих енергій

0,001 – 14 МеВ

Клас захисту датчика

IP65

Живлення

9 – 18 В, 50 мА

Діапазон робочих температур

Від -40 до +50 °С

БЛОК ЛОКАЛЬНОГО КОНТРОЛЕРА БЛК-01

ЗАБЕЗПЕЧУЄ

    підключення до 8 блоків детектування по лінії зв'язку, організованої на базі інтерфейсу RS-485

    живлення постійною напругою всіх підключених до нього блоків детектування;

    можливість зв'язку з зовнішніми комп'ютерами по послідовному інтерфейсу типу RS-485 зі швидкістю обміну 57600 біт/с

    взаємодія з зовнішнім комп'ютером по стандартному протоколу зв'язку Modbus (режим RTU) у режимі Slave

    формування статусу стану по всіх блоках детектування (включаючи працездатність, режим роботи, перевищення параметрів установок)

    збір, реєстрацію і збереження в архіві блоку БЛК-01 обмірюваних значень ПЕД із усіх підключених до БЛК-01 блоків детектування

    відображення на екрані пульта стану всіх блоків детектування і контрольованих параметрів

    можливість перегляду на дисплеї поточних обмірюваних значень ПЕД і інформації з архіву блоку БЛК-01 із усіх підключених до БЛК-01 блоків детектування

    обсяг архіву блоку БЛК-01 - не менш 2000 вимірів на блок детектування

    доступ із зовнішнього комп'ютера до поточних значень обмірюваних параметрів блоків детектування і до інформації архіву блоку БЛК-01

    доступ із зовнішнього комп'ютера в режимі читання/запис до параметрів настроювання блоків детектування (пороги, час експозиції, калібровані коефіцієнти)

    включення світлової і звукової сигналізації на блоці БЛК-01 при перевищенні порога, установленого для контрольованого параметра блоку детектування, по кожному з блоків детектування

    вимикання світлового і звукового сигналів тривоги при зниженні по всіх блоках детектування контрольованого параметра нижче встановленого порога.

БЛОК ЛОКАЛЬНОГО КОНТРОЛЕРА БЛК-01-01

ЗАБЕЗПЕЧУЄ:

    підключення двох блоків детектування по лінії зв'язку, організованої на базі інтерфейсу RS-485

    живлення постійною напругою обох підключених до нього блоків детектування;

    можливість зв'язку блоків детектування з зовнішніми комп'ютерами по послідовному інтерфейсу типу RS-485 зі швидкістю обміну 57600 біт/с

    доступ із зовнішнього комп'ютера до значень обмірюваних параметрів і запис граничних значень (установок) контрольованих параметрів блоків детектування

    видачу на дисплей поточних обмірюваних значень ПЕД з обох підключених до БЛК-01-01 блоків детектування з часом і датою виміру

    включення світлової і звукової сигналізації на блоці БЛК-01-01 при перевищенні порога, установленого для контрольованого параметра будь-якого блоку детектування; тривалість сигналу тривоги повинна набудовуватися в межах від 1 с до безперервного сигналу

    вимикання світлового і звукового сигналів тривоги при зниженні контрольованих параметрів усіх блоків детектування нижче встановленого порога.

По стійкості до електромагнітних впливів устаткування комплексу відповідає обов'язковим вимогам стійкості, установленим для III групи виконання при якості функціонування для критерію А за ДСТ Р50746.

Комплекс зберігає працездатність при змісті в атмосфері корозійних агентів.

Устаткування комплексу має корозійну стійкість до впливу соляного тумана, стійке до випадання інею.

Комплекс розрахований на електроживлення від промислової однофазної мережі змінного струму частотою 50 Гц зі змістом гармонік до 5 %.

ДОЗИМЕТР-РАДІОМЕТР ПОШУКОВИЙ МКС-05А

ПРИЗНАЧЕННЯ

Виявлення і локалізація радіоактивних джерел, вимірювання кількісних характеристик гама-, бета-, і нейтронного випромінювань, збереження обмірюваних значень і передача їх на центральний пульт (ЦП).

МКС-05А з БДН-06 МКС-05А з БДБ-03 МКС-05А з БДГ-03

ЗАСТОСУВАННЯ

Контроль радіаційної обстановки на об'єктах атомної промисловості і міністерства оборони РФ, здійснення екологічного моніторингу територій і об'єктів, при ліквідації радіаційних аварій, у пересувних радіологічних лабораторіях, на митних постах, у службах радіаційного контролю і т.п.

Дані вимірів з географічною прив'язкою передаються в реальному масштабі часу на центральний пульт. Пульт формує Гіс-орієнтовну базу даних, що дозволяє представляти в графічному і табличному виді (карти, плани, діаграми) радіаційну обстановку в даний момент і її динамічний розвиток у часі.

Дозиметр-радіометр пошуковий МКС-05А виконує наступні функції:

    вимірювання потужності еквівалентної дози (ПЕД) гама випромінювання;

    вимірювання накопиченої оператором еквівалентної дози гама випромінювання

    вимірювання ступеня забруднення поверхонь бета-активними речовинами;

    вимірювання ПЕД нейтронного випромінювання;

    пошуку (виявлення і локалізації) радіоактивних матеріалів шляхом реєстрації фотонних, нейтронного, бета-випромінювань;

    відображення на дисплеї даних вимірювань

    нагромадження, збереження і передачі на ЦП даних вимірювань

    географічної прив'язки даних вимірювань (опція)

    передачі даних вимірювань по радіоканалу на відстань до 2 км (опція)

БАЗОВА КОМПЛЕКТАЦІЯ “МКС-05А”:

    Системний блок

    Датчик гама-випромінювання

    Датчик бета-випромінювання

    Датчик нейтронного випромінювання

    Адаптер живлення

ДОДАТКОВІ ПРИСТРОЇ:

    Модуль позиціонування (GPS)

    Радіомодем

    Центральний пульт

Передбачено роботу приладу в двох основних режимах: “пошук” і “вимірювання”:

У режимі “пошук” МКС-05А фіксує перевищення швидкості розрахунка по каналу виміру над відповідними фоновими значеннями. Перевищення відображається на рідкокристалічному дисплеї системного блоку, підтверджується звуковим сигналом. У режимі “вимірювання” МКС-05А здійснює вимірювання контрольованого параметра. Результат виміру відображається на рідкокристалічному дисплеї.

Обмін даними з комп'ютером (ЦП) можливий через послідовний канал RS-232. Відмінною рисою МКС-05А є використання "ключа" iButton®, що дозволяє авторизувати доступ до інформації, вести облік індивідуальної дози для кожного оператора і передавати накопичені дані в комп'ютер або на центральний пульт, використовуючи "ключ" як автономного носія інформації. Живиться прилад від NiMH акумуляторів типу АА. Можливо так само живлення від мережі змінного струму (110...240В,50...60Гц) через прикладений адаптер. Цей же адаптер використовується для зарядки акумуляторів. Процес зарядки контролюється вбудованим зарядним пристроєм, що забезпечує режим швидкого заряду і своєчасний перехід на підзаряд слабким струмом. Час безперервної роботи приладу від вбудованих акумуляторів - не менш 8-х годин.

ХАРАКТЕРИСТИКИ

Блок детектування гама випромінювання БДГ-03

Діапазон вимірювання ПЕД

0,1 – 106 мкЗв/год

Діапазон реєструючих енергій

0,05 – 1,5 МеВ

Межа основної відносної погрішності, що допускається

± 30 %

Ступінь захисту

IP65

Маса БДГ-03, м

700 м

Блок детектування нейтронного випромінювання БДН-06

Діапазон вимірювання ПЕД

1 – 5000 мкЗв/год

Діапазон реєструючих енергій нейтронів

10-3 – 14 МеВ

Межа основної відносної погрішності, що допускається

± 30 %

Ступінь захисту

IP65

Маса БДН-06, кг

8 кг

Блок детектування бета випромінювань БДБ-03

Діапазон вимірювання щільності потоку бета-частинок, хв-1·см-2

10 – 105

Діапазон реєструючих граничних енергій бета випромінювання

0,15 – 3,5 МеВ

Ступінь захисту

IP52

Маса БДБ-03, м

500

Система “ТЕРМОКОНТРОЛЬ”

Система температурного моніторингу ТЕРМОКОНТРОЛЬ виконує вимірювання температури датчиками фірми Dallas Semiconductor, які підключені до персонального комп'ютера через спеціальний адаптер. Комп'ютер контролює значення температури повітря, води і твердих тел. Різні версії програм дозволяють підключати в одну послідовну 3-х провідну лінію від 1 до 2000 датчиків контролю.

Відстань до датчиків визначається використовуваним проводом і електромагнітною обстановкою в зоні лінії. Для неекранованого проводу довжина лінії в офісних приміщеннях обмежується 100 метрами. Якщо застосувати екрановані проводи, - то до 1 кілометра.

Технічні характеристики:

1. Кількість датчиків від 1 до 2000 датчиків

2. Межі виміру - від -55 до +125 градусів Цельсія для датчиків DS1820

3. Точність виміру 0.1-2 градуса Цельсія

4. Час зчитування даних - від 0.2 до 50 секунд, залежить від кількості датчиків і точності

5. Відстань до датчиків - 50-100 метрів без екранованої лінії і до 1000 метрів в екрані

6. Лінія 3-х провідна з напругою живлення 5 вольтів від комп'ютера

Вимоги до ПК:

Сумісність з IBM PC і наявність стандартного послідовного СОМ порту

Функціональні можливості програмного забезпечення

- індикація температури в цифровому або лінійному виді на екран ПК;

- запис даних у файл і в оперативну пам'ять ПК;

- сигналізація перевищення заданої верхньої і нижньої температури ;

- зміна часу зчитування датчиків і запису даних у файл звіту;

- виправлення показань до вимірів датчиків від -20 до +20 гр. Цельсія;

- архівація накопичених даних і представлення їх у форматах редактора Excel

- доступ з мережного оточення до вимірюваних даних при роботі під Windows

Склад комплекту системи ТЕРМОКОНТРОЛЬ+

- адаптер СОМ-порту

- датчик DS1820

- програмне забезпечення

Програмне забезпечення системи працює під керуванням операційних систем Windows 95/98/NT/2000/XP

Приклади використання

    Звичайний термометр у будинку і на вулиці, в офісі або на виробництві і підприємстві. Аналог шкільного щоденника погоди.

    Склад швидкопсувних продуктів. Комп'ютер використовується для контролю продажів, обліку товарів і температурного стану складу продавцем і директором. Продавець працює з продажу, а ПК стежить за температурою на складі. Або двері забули закрити або холодильник погано холодить і т.д.

    Склади тривалого, добового і тимчасового збереження. Комп'ютер знаходиться на посаді охорони і працює тільки на термоконтроль складів. Можна використовувати самий простий комп'ютер і чорно-білий монітор. Охорона спостерігає, охороняє і паралельно контролюється температура складів. Звіт за зміну не дозволить навіть тимчасово порушити їхню температуру. При аналізі контрольних карт можна виявити і пророчити можливий вихід холодильного устаткування з ладу.

    Готель ЛЮКС 5 зірочок. Температуру в номерах незалежно від постояльців буде знать і черговий адміністратор.

    Сільське господарство і тваринництво: теплиці, оранжереї, пасіки, курятники (птицефабрики), льохи й інші житлові і нежилі приміщення, температура яких важлива в їхній діяльності.

    Медицина й охорона здоров'я: точність і швидкість датчиків дозволяють вимірити температуру людини.

    Виробництво: контроль якості продукції, що випускається, і технологічних процесів дозволяє зменшити втрати від браку.

Вартість необхідного устаткування

Найменування

Ціна (руб.)

Адаптер СОМ-порту 2-х провідної лінії (довжина лінії до 30 метрів )

300

Адаптер СОМ-порту 3-х провідної лінії (довжина лінії до 1000 метрів)

1 000

Вартість датчика DS1820

Ціна (руб.)

від 1 до 5 шт.

300

від 6 до 10 шт.

250

більш 10 шт.

200

Вартість лінії оцінюється аналогічно вартості розкладки кабелю мережі комп'ютерів і в залежності від типу використовуваного кабелю.


Вартість програмного забезпечення

Для кількості датчиків

Ціна (руб.)

від 1 до 10 шт.

2 500

від 10 до 50 шт.

10 000

від 50 до 100 шт.

15 000

більш 100 шт.

ціна договірна

Програма призначена для контролю і спостереження за температурою і вологістю різних об'єктів або середовищ, в які будуть поміщені датчики. Дана програма дозволяє візуально спостерігати за змінами, що відбуваються, а також контролювати перебування зазначених параметрів у нормі, попереджаючи звуковим сигналом, якщо буде потрібно. Вимірювання вологості засноване на психрометричному принципі, тобто використовується сухий і вологий термометр. Програма працює з цифровими термометрами DS1820, DS18S20 фірми Dallas Semiconductor через адаптер мережі MicroLan, що підключається до послідовного порту.

Застосування:

Починаючи від підтримки кліматичних умов різних сховищ, інкубаторів, контролем температурних режимів висококласної аудіоапаратури і закінчуючи спостереженнями за погодними умовами зі збереженням даних для подальшої їхньої обробки, тобто в будь-яких місцях, де задовольняє діапазон вимірюваних температур і погрішність термометра.

В обчислювальній техніці даний програмно-апаратний комплекс може використовуватися для температурного контролю пристроїв, здатних до перегріву внаслідок розсіювання великої потужності (центральний процесор, процесор відео-контролера і т.п.) або механічно самонагріваючих пристроїв - вінчестерів з великою кількістю оборотів шпинделя (7200про/хв. і вище). Так само можна контролювати температуру усередині і зовні корпуса, для виявлення причин підвищеного нагрівання і, відповідно, підвищення імовірності виникнення помилок обчислювальної техніки.

Домашній термометр - ви сидите за комп'ютером, кидаєте погляд на показання і вирішуєте як одягтися, виходячи на вулицю, і взагалі, чи варто туди йти. До того ж, не завжди розглянеш показання звичайного вуличного термометра за вікном, покритим красивими зимовими візерунками.

Основні можливості програми:

Автоматичне перебування підключених датчиків по команді

Індивідуальні настроювання сигналізації для кожного датчика

Два режими опитування, що дозволяють працювати як з датчиками, що використовують паразитне живлення, так і з датчиками з зовнішнім живленням

Відображення вимірюваних параметрів на графіку для більш зручної оцінки їхніх змін

Видача обраного для кожного об'єкта звукового сигналу

Ведення лог-файла, що може бути корисний для подальшого аналізу і збору статистики

Обчислення середньої температури в приміщенні при многоточковому контролі

Відображення вимірюваних параметрів у системному треє для одного з датчиків

Програма розрахована на роботу під керуванням ОС Windows 95, 98, 2000, NT4 (потрібно Servis Pack 3 або вище)

Цифровий термометр DS18S20 (DS1820)

DS18S20 (DS1820) - цифровий термометр з однопровідним інтерфейсом у стандарті MicroLAN, діапазон вимірюваних температур від -55°С до +125°С. Абсолютна погрішність перетворення менше 0,5°С в діапазоні контрольованих температур від -10°С до +85°С (для DS1820 - 0,5°С в діапазоні від 0°С до +70°С). Результуюче значення температури зчитується з приладу як дев’ятирозрядне слово. Максимальний час повного перетворення ~750мс (для DS1820 - ~500мс). Вузол 1-Wire- інтерфейсу приладу організований таким чином, що існує теоретична можливість адресації необмеженої кількості подібних пристроїв на одній однопровідній лінії. Термометр має індивідуальний 64-розрядний реєстраційний номер (груповий код 010Н) і забезпечує можливість роботи без зовнішнього джерела живлення, тільки за рахунок паразитного живлення однопровідної лінії. Живлення приладу через окремий зовнішній вивід виробляється напругою від 3,0В до 5,5В. Термометр розміщується в транзисторному корпусі TO-92. До комп'ютера датчик може підключатися через адаптер RS-232 to Micro-LAN (1-Wire). Керування термометром і зчитування даних з його здійснюється за допомогою спеціальної програми.

Даний тип приладів зареєстрований у Державному реєстрі засобів вимірюваня під №23169-02 і допущений до застосування в Російській Федерації

3. Вимірювальні перетворювачі температури і вологості

а) Вимірювальні перетворювачі температури і вологості серії ИПТВ 056

Вимірювальні перетворювачі температури і вологості серії ИПТВ 056 призначені для перетворення значення відносної вологості і температури газових середовищ у безперервний лінійний електричний сигнал 0...5 … 5 мА за ДСТ 26.011-80.

Області застосування ИПТВ:

хлібопекарська промисловість; м’ясопереробка; деревообробка;

енергетика – вимір вологості природного газу, вологість димових газів, зміст вологи у водні;

системи штучного клімату – контроль вологості.

У залежності від призначення ИПТВ 056 поставляються в загальпромисловому і вибухобезпечному (ОEхіа ІІСТ6Х) виконанні, у варіанті настінного монтажу і монтажу канального.

Прилади внесені до державного Реєстру засобів виміру РФ (№2860)

Принцип виміру вологості заснований на зміні електричної ємності чуттєвого елемента і перетворенні цієї зміни в електричний сигнал з урахуванням компенсації температурної залежності.

Температура вимірюється термоперетврювачем опору типу Pt 100 фірми Sensikon. Конструктивно чуттєвий елемент (сенсор) вологості і термоперетворювач опору Pt 100 захищені від пилу, смоли, пар олії і т.д. спеціальним захисним ковпачком.

Технічні характеристики ИПТВ

Модифікація перетворювача ИПТВ 056

Діапазони вимірів і перетворень температури, °З

Діапазони вимірів і перетворень відносної вологості, %

Межі абсолютної погрішності вимірів, що допускається

Температура, °З

відносна вологість, %

М

-25...25

10...98

±0.25

±3

М 1-01

0...50

10...98

±0.25

±3

М 1-02

0...90*

10...98

±0.25

±3

М 2-03

-40...110

10...98

±0.25

±3

М 3-03

-40...110

10...100

±0.25

±2

М 3

-25...25

10...100

±0.25

±2

М 3-01

0...50

10...100

±0.25

±2

М 3-04

0...100

10...100

±0.25

±2

*Діапазон перетворень температури 0...100

Діапазон перетворення додаткової вологості, %

0...100

Додаткова погрішність виміру вологості при зміні температури на 10 °С, %

1.0

Постійна часу по вологості, хв.

0.5

Постійна часу по температурі, хв.

2.0

Напруга живлення, В

24±0.48

Споживана потужність, Вт

не більш 0.5

Вихідний токовий сигнал, мА

0...5(4...20 за замовленням)

Максимальний опір навантаження, кОм

2

Припустимий тиск вимірюваного середовища, МПа

1.6

Температура зовнішнього середовища, °С

-30...+50

Захист від вологи і пилу:

 

с роз'ємом 2РМГ-14

IP43

с кабельним виводом

IP54

Калібрування

1 раз у рік

Гарантія з дня введення в експлуатацію

12 місяців

Конструктивні особливості ИПТВ.

Довжина робочої частини L

від 80 до 1000 мм

Маса

від 0,4 до 0,7 кг

б) Вимірювальні перетворювачі температури і вологості серії ИРТВ 5215

ИРТВ 5215 у комплекті з ИПТВ 056 призначений для виміру і регулювання температури і вологості в різних технологічних процесах. ИРТВ 5215 є конструктивним і функціональним аналогом вимірювальних приладів ряду фірм Західної Європи

• У ИРТВ 5215 як первинний перетворювач застосовується вимірювальний перетворювач температури і вологості ИПТВ 056, до складу якого входять ємнісної чуттєвий елемент відносної вологості і термометр опору Pt 100, Pt 500.

• Крім функцій виміру параметрів t° і RH°/о прилад ИРТВ 5215 здійснює функції сигналізації (регулювання) релейного типу або безперервне регулювання температури і вологості по витраті пари.

• Опис пристрою ИПТВ 056, принципу дії, параметрів і характеристик, а також зведення, необхідні для правильної експлуатації, утримуються в документації на ИПТВ 056.

• Живлення перетворювача ИПТВ 056 здійснюється від убудованого в ИРТВ 5215 блоку живлення.

Умови експлуатації

ИРТВ 5215 експлуатується в закритих приміщеннях (категорія 4) при наступних кліматичних впливах:

- температура навколишнього повітря -10 ... +50 °С;

- відносна вологість навколишнього повітря при температурі 35 °С до 95°/про;

- навколишнє середовище не повинне бути вибухонебезпечне, не повинна містити сольових туманів, струмопровідного пилу, агресивних газів і пар у концентраціях, що руйнують метал і ізоляцію.

Технічні характеристики

Тип первинного перетворювача ИПТВ 056/М

Вихід регулятора температури "сухий контакт" 250Вх10А

Убудований вимірювальний перетворювач по температурі (за замовленням):

вихідний уніфікований сигнал, ма. 0...5 або 4...20

Вихід регулятора вологості "сухий контакт" 250Вх10А

Убудований вимірювальний перетворювач по вологості:

вихідний уніфікований сигнал, ма. 0...5 або 4...20

Габаритні настановні розміри (мм):

передня панель (по D1N 43700)

монтажна глибина 180

виріз у щиті 86х86

Габаритні розміри робочої частини відповідно до вказівок, приведеними в його паспорті.

4. Перетворювачі вимірювальні тиску

а) Перетворювачі вимірювальні тиску АИР 2 - інтелектуальні датчики нового покоління

Призначені для виміру абсолютного (АИР 2А), надлишкового (АИР 2И) тиску, а також різниці тисків (АИР 2Р) у газах і рідинах. Застосовуються в системах автоматичного контролю, регулювання і керування технологічними процесами. Наявність убудованого мікроконтролера істотно розширює функціональні можливості датчиків, поліпшує їхні метрологічні характеристики, полегшує калібрування і зменшує витрати на експлуатацію.

Функціональні особливості АИР 2

    висока точність виміру

    мала додаткова погрішність, викликана зміною температури навколишнього середовища

    до 8-и діапазонів перетворення, що переключаються

    зміна одиниці виміру (МПа або кгс/см2)

    запам'ятовування позаштатних ситуацій (перевантаження, перегрівши) для цілей подальшої перекалібровки

    перетворення вимірюваного тиску в кодовий сигнал ASC II на базі інтерфейсу RS232

    можливість створення датчиків з високої (15-20-кратної) здатністю до перевантаження

Технічні характеристики АИР 2

Діапазони вимірів

10кПа...60 МПа

Вихідний сигнал

4...20…20мА

Межі основної погрішності, що допускається

± 0,1%

Додаткова температурна погрішність

0,05% на 10 ° С

Умови експлуатації:

температура навколишнього повітря

мінус 40...70…70 ° С.

вологість при 35 ° С

95%

Ступінь захисту IP54 за ДСТ 14254-96.

Напруга живлення

12...36 В.

Висновок

Отже, в ході науково-дослідної роботи на тему “Системи і датчики для контролю параметрів зовнішнього середовища” було розглянуто багато можливих варіантів представлення цих пристроїв, вивчені прайси багатьох фірм-виробників систем і датчиків. Звичайно, розглянувши цю тему , я зрозуміла, що існує непогана технічна база для контролювання необхідних параметрів. Датчики - одна з основ автоматики. Датчики - це органи почуттів автоматичної системи. Невірний вибір датчиків може привести до того, що система стане ''сліпою'' і ''глухою''. Датчики надають інформацію про поточний стан об'єкта керування на верхньому рівні автоматичної системи. Якість і надійність роботи автоматичної системи неможливо забезпечити без достовірної і повної інформації про поточний стан об'єкта керування, за який відповідають датчики. Вибір типів датчиків, їхньої кількості, місця і способу монтажу є досить складною задачею. Я намагалася розглянути у своїй роботі найефективніші та найпотрібніші системи і датчики. Але, не слід зупинятися на досягнутому, адже завжди залишається, що вдосконалювати і, на щастя, кому це робити. Тому, з кожним роком ця робота могла б ставати повнішою, а характеристики приладів ще кращими.

Список використаної літератури:

    www.aspect.ru

    www.beta.ru

    www.bigmax.ru

    www.dallassemiconductor.com

    www.it.marka.net.ua

    www.ntcrion.spb.ru

    www.termo.servix.ru

    О.Г. Лялюк, Г.С. Ратушняк. Моніторинг атмосферного повітря. /Навч.пос.- Вінниця: ВДТУ, 1998.- 94с.

    Охрана окружающей среды под ред.С.А. Брылова