Разработка теплового пожарного извещателя (диапазон рабочих температур: -30 - +70 °С)

Всем этим требованиям отвечает микропроцессор фирмы Microchip PIC 16F688, имеющий 14 выходов, что достаточно для обеспечения работоспособности схемы извещателя.

    3.2 Выбор и статический расчет приемо-передатчика

В качестве приемо-передатчика 485 порта был выбран передатчик MAX 485 фирмы MAXIM. Ниже перечислены его основные свойства:

-  Минимальное количество ног (8), малое потребление

-  Высокая скорость обмена, 2.5 Мбит/с

-  Возможность вывода сигнала в третье состояние, что не мешает работе внешних цепей

-  Защита от короткого замыкания по выходам

КСУИ.2103145.001 ПЗ

Лист

12

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

    3.3 Выбор и статический расчет стабилизатора напряжения

Исходя из требуемого напряжения питания для приемо-передатчика MAX 485  5В был выбран стабилизатор HT7150-1 фирмы Holtek. Его основные свойства:

-  Напряжения питания 5В

-  Малое внутреннее потребление I <= 5 мкА

-  Малое падение напряжения между входом и выходом – 0.1 В

-  Максимальный ток нагрузки составляет 20 мА

-  Защита от короткого замыкания

    3.4 Выбор и расчет термочувствительного элемента

В первую очередь было необходимо выбрать непосредственно термочувствительные элементы. Основным требованием перед их выбором является наименьшее токопотребление. Для этого был сделан запрос в фирму-поставщика терморезисторов EPCOS с целью выяснения наибольшего сопротивления таких терморезисторов. Оказалось, что во всей линейке максимальным сопротивлением 47 кОм обладает терморезистор B57421V2473H062. Он и был выбран в качестве элементов RK1 и RK2.

Делители напряжения R1 и R2 взяты с тем же номиналом, 47 кОм, чтобы вывести рабочую точку по напряжению (для АЦП) в середину шкалы и улучшить таким образом чувствительность АЦП.

КСУИ.2103145.001 ПЗ

Лист

13

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

    4 Разработка принципиальной схемы

Схема запитывается по контакту LINE + положительным напряжением (от 8 до 26 В).

LINE + - это напряжение шлейфа пожарной сигнализации, которое обычно составляет 12 или 20 В, в зависимости от типа пожарной панели. В дежурном режиме тепловой датчик потребляет около 80 мкА, в режиме «Пожар» увеличивает ток через шлейф до 20 мА.

Далее рассчитаем емкости С1 и С2:

С_1,2 = t/RK_1,2

На выходе RA0 микропроцессора D1 длительность измерительного импульса не должна превышать 30 мкс (для микропотребления), следовательно, длительность переднего фронта должна составлять не более 10 мкс. Постоянная времени t = RC должна быть намного (минимум в 10 раз) меньше длительности переднего фронта, то есть 10 мкс.  Отсюда: t должна быть равна 1 мкс.

С_{1,2 =} 10^-6/(50 * 10³) = 2 * 10^-10 Ф

Чтобы фронт был меньше, выберем конденсатор с емкостью 100 пФ, итак С_{1,2 =} 100 пФ

С3 = 0,1 мкФ – с целью избежания помех на микропроцессоре.

Диод VD3  служит для защиты от переполюсовки. Выберем в качестве его широко распространенный диод BAS16, у которого Imax = 200 мА, а Uобр = 85 В, у нас же максимальное входное напряжение, согласно требованиям технического задания составляет 26 В, а ток в режиме «Пожар» не превышает 20 мА, следовательно диод подходит. Величина тока в режиме «Пожар» ограничена максимально возможным током светодиода VD2, составляющим 20мА.

На выходе стабилизатора D3 напряжение составляет 5,0 В, независимо от напряжения на контакте LINE +.

После срабатывания (перехода в режим «Пожар») на входе стабилизатора должно оставаться напряжение не менее 5,5 В. Для этого введен стабилитрон VD1, падение напряжения на котором составляет 4,3 В. При открытом транзисторе VT1 на контакте LINE + остается напряжение не меньшее суммы падений напряжений на VD1 и VD2.

КСУИ.2103145.001 ПЗ

Лист

14

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Выберем транзистор VT1: условиями для выбора транзистора опять же являются максимально допустимый ток в режиме «Пожар» 20 мА и максимальное входное напряжения 26В. Основные параметры n-p-n транзистора фирмы Philips BC847 следующие:

-  Максимальный ток коллектора 100 мА, что больше 20 мА

-  Максимальное напряжение коллекторно-эмитторного перехода 45 В, что больше 26В

-  Коэффициент усиления транзистора не менее 270

-  Напряжение Uкэ насыщения составляет не более 200 мВ

Рассчитаем резистор R9:

R9 = (Uвх – U_VD3 – U_VD2 – U_VD1) / I_max  = (26 – 1 – 1.5 – 4.3) / (20 * 10^-3   ) = 960 Ом;

Выберем R9 = 1,0 кОм

Рассчитаем резистор R4:

R4 = U_R4/I_R4 = 4.3 / (70 * 10^-6)  = 60 кОм, где

U_R4 = Uп-U_БЭ = 5.0 – 0.7 = 4.3 В;

I_R4 = I_k / b = (20 * 10^-3) / 270 = 70 мкА;

Выберем R4 = 47 кОм, чтобы ток через R4 немного превосходил значение, достаточное для открывания VT1.

R5 выбирается значительно большим, чем R4, поэтому возьмем