Сигнализатор превышения температуры

Одно из самых перспективных и быстроразвивающихся направлений индустрии — комфортное и безопасное взаимодействие человека с техносферой. И особенно актуально стало внедрение технологий, предупреждающих об опасности, угрожающей человеку.

В статье приводится описание датчика температурной сигнализации, который поможет людям дублировать систему оповещения и вовремя подавать тревожный звуковой сигнал при превышении температуры в различных помещениях, например, в результате возгорания.

Схема сигнализатора показана на рис. 1. Сигнализатор питается постоянным напряжением 7...12 В либо от сетевого источника, либо от автономного, например, батареи типоразмера 6F22. Включение устройства осуществляется выключателем SA1, напряжение питания всех элементов (+5 В) стабилизировано интегральным стабилизатором напряжения DA1, конденсатор С1 — блокировочный. Датчиком температуры служит микросхема серии ТМР36 (ВК1 ), его выходной сигнал — постоянное напряжение, которое поступает на линию порта РС1 (вывод 24) микроконтроллера DD1 серии ATmega8 [1] для дальнейшего контроля его значения.

На транзисторах VT4 и VT6 собран мультивибратор, работающий на частоте несколько долей герца. Его выходные противофазные сигналы поступают на транзисторы VT1 и VT8, которые открываются поочерёдно и подают питающее напряжение на генераторы звуковых частот, собранные на транзисторах VT2, VT5 и VT7, VT9. Частота генерации задана параметрами RC-цепей R4C4 и R7C5. Акустические преобразователи НА1 и НА2 преобразуют электрические сигналы в акустические. Питание на мультивибратор и транзисторы VT1, VT8 поступает через транзистор VT3, который управляется микроконтроллером. Конденсатор С2 сглаживает пульсации напряжения питания при работе мультивибратора и генераторов.

Программа написана на языке C++ в среде программирования, микроконтроллеров семейства AVR Atmel studio [2]. Сигнал с выхода датчика ВК1 приходит на вход АЦП микроконтроллера, и происходит преобразование аналогового сигнала датчика в соответствующий цифровой код, который записывается в регистр ADC. Далее идёт сравнение этого кода со значением целочисленной переменной temp (temperature). Формула пересчёта выходного напряжения Voul (в милливольтах) датчика температуры серии ТМР36 в градусы Цельсия: t°C = (Voul — 500)/10. Пороговые значения температуры: t, = 40 °С; t2 = 60 °С; t3 = 80 °С; t4 = 100 °С. С помощью кнопки SB1 можно последовательно переключать четыре пороговых значения, номер которых выводится на цифровой одноразрядный индикатор HG1.


Проверка выбранного интервала происходит каждый такт микроконтроллера. Соответственно, если нажать на кнопку SB1 хотя бы на секунду, то переключение интервалов произойдёт один миллион раз, что соответствует заданной частоте микроконтроллера. Для приостановки цикла проверки была добавлена переменная canSwitch, от значения которой зависит, будет ли цикл дальше проверять нажатие кнопки или не будет. При нажатии на кнопку значение этой переменной становится равной false, что означает логический ноль, и проверка приостанавливается, позволяя другим функциям программы выставить нужный интервал. После того как кнопка вернётся в своё исходное состояние, переменной canSwitch снова будет присвоено значение true, оно соответствует логической единице и позволяет циклу проверки нажатия кнопки продолжить свою работу. Определение выбранного порогового значения (или интервала температур) Т осуществляется с помощью целочисленной переменной mode, хранящей в себе номер интервала (от 1 до 4).

С каждым нажатием на кнопку значение переменной mode изменяется на единицу, после чего идёт вывод номера режима на индикатор HG1 и перезапись данных в переменную temp, которая в дальнейшем будет задействована для сравнения с данными в регистре ADC. Вывод цифры осуществляется путём сброса в ноль всех битов регистра PORTD микроконтроллера с последующем выставлением их в последовательность нулей и единиц, соответствующую элементам индикатора HG1. Все элементы индикатора подключены через токоограничивающие резисторы R11—R17. При превышении температурой порогового значения микроконтроллер подаёт высокое напряжение через токоограничивающий резистор R8 на базу транзистора VT3, мультивибратор и генераторы начинают работать, и появится звуковой сигнал тревоги.


Большинство элементов устройства смонтированы на односторонней макетной печатной плате размерами 60x80 мм, которая размещена в пластмассовом корпусе, распечатанном на Зд-принтере (рис. 2). Применены конденсаторы К50-35 или импортные, резисторы — МЛТ, С2-23, акустические излучатели электромагнитные — 9042 АС. Потребляемый устройством ток не превышает 10 мА. Внешний вид модели устройства показан на рис. 3.