СИСТЕМА КОНТРОЛЯ ПЕРЕГРЕВА ПРИБОРОВ

Система контроля перегрева приборов (СКПП) относится к контрольно-измерительной технике и служит для контроля и измерения порогового значения температуры отдельных приборов в корабельных помещениях и сигнализирует о превышении температуры определенного порогового уровня, после которого может произойти выход приборов из строя. СКПП может быть применена для измерения температуры приборов и в других отдельных помещениях, в области пожарной сигнализации, в области холодильной промышленности, на складах и т.д.
Из [1] известно устройство мониторинга температурных объектов, содержащее датчики температуры и компьютер.
Известна так же корабельная система температурно-тревожной сигнализации «СТС-М» [2]., которая содержит датчики температуры, выполненные в виде термопреобразователей сопротивления, периферийные приборы «ПК-М», являющиеся автоматическими коммутаторами и прибор электроники, который производит контроль датчиков температуры и сигнализирует о выходе температуры за заданные пределы.
По назначению и по технической сущности система температурно-тревожной сигнализации «СТС-М» является наиболее близким аналогом предлагаемой ПМ.
Известное устройство позволяет проводить измерение температуры в пределах от 0°С до 100°С в отдельных помещениях (отсеках) корабля.
К недостаткам системы «СТС-М» следует отнести: большие габариты, большой вес - более 30 кГ, использование термопреобразователей сопротивления типа ТСП-8045 Р, которые имеют большую инерционность и сложное устройство вторичных приборов, необходимость индивидуального источника питания. [3], мощность потребления системы - 50 ВА. «СТС-М» не имеет журнала показаний датчиков температуры и вывода его на принтер, сигнализации об изменении температуры во времени, не контролирует минусовую температуру.
Задачей полезной модели является устранение указанных недостатков.
Техническим результатом при этом является увеличение точности и скорости измерений, расширение температурного диапазона, уменьшение габаритов, веса и мощности потребления, самоконтроль системы, ведение «Журнала температур» для каждого датчика температуры, отображение значений «Журнала температур» в графической форме на экране ЭВМ. отображение текущего значения температуры по каждому датчику температуры, ее изменения во времени и вывод «Журнала температур» на принтер.
Для достижения указанных технических результатов в систему контроля перегрева приборов, содержащую датчики температуры, установленные в выбранных точках приборов, базовый электронный модуль и регистратор, введены следующие новые признаки: датчики температуры выполнены в виде цифровых термометров (ЦТ), базовый электронный модуль содержит процессор, микросхему согласования и источник питания, а регистратор содержит ЭВМ и принтер, при этом цифровые термометры шиной «данные» подсоединены к входу процессора, выход которого через микросхему согласования подсоединен к «СОМ» порту ЭВМ, при этом «LPT» порт ЭВМ подсоединен к порту «SPI» процессора, а выход ЭВМ соединен с принтером, причем процессор, микросхема согласования и цифровые термометры соединены с источником питания.
Цифровые термометры могут быть выполнены на микросхеме типа DS18S20, имеющей температурный диапазон от -55°С до +125°С, имеют персональный 64 разрядный регистрационный номер и возможность поочередного подключения к входу «идентификация» процессора.
Программное обеспечение СКПП- «Система контроля температуры «(СКТ) предусматривает определение идентификационного номера цифрового термометра и автоматический ввод указанного номера в таблицу идентификации процессора; загрузку программы во FLASH память процессора; динамическую индикацию параметров; начальный пуск процессора; индикацию текущих значений температуры для всех цифровых термометров с указанием их расположения; индикацию результатов тестирования процессора; ведение журнала изменения температуры для всех цифровых термометров с возможностью вывода журнала на принтер; графическое отображение изменения температуры для выбранного цифрового термометра с возможностью вывода графика на принтер; тестирование каналов связи.
Наилучший результат получается, если каждый цифровой термометр имеет три пороговых уровня температуры, а на экране ЭВМ нормальное значение температуры
отображается меткой зеленого--цвета и значением температуры, превышение предупреждающего значения - меткий желтого цвета, значением температуры, формированием сигнала «Тревога», превышение верхнего порогового значения - меткой красного цвета, значением температуры, формированием сигнала «Авария», а программное обеспечение процессора предусматривает самоконтроль, считывание показаний цифровых термометров, обработку их показаний и обмен данными с ЭВМ-Сущность полезной модели поясняют фиг.1-5, где на фиг.1 представлена структурйая схема СКПП,. на фиг.2 - экран ЭВМ, на фиг.3 - температурная зависимость ЦТ при изменении температуры до +100°С, на фиг.4 - температурная зависимость ЦТ при изменении температуры до -15°С, на фиг.5 - страница «Журнала температур».
Предлагаемая СКПП (фиг.1), содержит цифровые термометры ЦТ1...ЦТ20, установленные в приборах корабельной аппаратуры. ЦТ соединены шиной «данные» с входом процессора 2. Выход процессора 2 через микросхему согласования 3 по интерфейсу RS232 подсоединен к СОМ порту ЭВМ 5, LPT порт ЭВМ подсоединен к порту SPI процессора для производства первичной загрузки программного обеспечения процессора, а выход ЭВМ соединен с принтером 6., ЦТ1...ЦТ20 процессор 2, микросхема согласования 3 соединены с источником питания 4, который преобразует переменное напряжение 220 В в постоянное напряжение +5В. .Мощность потребления 0,15 Вт. Порт процессора 2 - «идентификация» служит для определения 64 - разрядного кода идентификации. Работа СКПП происходит следующим образом.
Предварительно производится определение кода идентификации (КИД) поочередно всех цифровых термометров. КИД представляет собой 64-битный код, уникальный для каждого ЦТ, записанный в области ПЗУ на этапе его изготовления. Для определения КИД ЦТ перед его использованием в системе, он устанавливается в технологический разъем на передней панели модуля, соединенный с портом «идентификация» процессора. После этого выбором специального пункта меню приложения программы СКТ производится запуск программы определения 64-битного кода идентификации, который высвечивается на экране.
По желанию оператора этот код заносится в файл, который загружается в EEPROM. Загрузка EEPROM осуществляется по технологическому интерфейсу, в котором со стороны процессора используется порт SPI, а со стороны ЭВМ - параллельный
порт LPT. По этому же каналу производится загрузка программы во FLASH - память процессора.
Также в EEPROM находится таблица пороговых значений температур. Для каждого ЦТ устанавливаются три пороговых значения: предупреждающее значение высокой температуры, аварийное значение высокой температуры и аварийное значение низкой температуры.
Периодически каждые 30 секунд процессор посылает команду сброса всем ЦТ. В ответ на указанную команду ЦТ формируют "импульс присутствия". Если в течение определенного времени импульс присутствия не поступает, формируется признак "обрыв линии". При наличии импульса присутствия процессор производит последовательный опрос всех ЦТ. Включение определенного ЦТ происходит путем передачи в линию его кода идентификации (КИД). ЦТ, у которого КИД совпадает с переданным, подключается к линии, и его информация может быть прочитана. Процессор выполняет команду "Чтение", после чего читает массив из 9 байтов из памяти ЦТ. Последнее слово массива представляет собой контрольную сумму предыдущих 8-ми байтов, вычисленную по правилу циклическоге полиномиального кода [5]. После приема массива процессор вычисляет контрольную сумму по указанному алгоритму и сравнивает полученное значение с последним словом. Если совпадение не произойдет, процессор повторяет чтение информации из указанного датчика. При повторном несовпадении формируется признак "ОТКАЗ" для данного датчика.
Значение температуры в виде 9-разрядного кода содержится в двух первых байтах массива, цена младшего разряда 0,5 градуса. Процессор производит обработку указанных слов и заносит значение температуры в буфер, предназначенный для передачи в ЭВМ. В каждом цикле опроса в процессоре производится сравнение измеренных значений температуры с пороговыми значениями. В случае превышения предупреждающего значения формируется признак "ТРЕВОГА". В случае превышения порогового значения формируется сигнал "АВАРИЯ" для данного ЦТ.
Вся указанная информация передается в ЭВМ. Индикация сигналов "ТРЕВОГА" и "АВАРИЯ" производится на экране ЭВМ изменением цвета метки круглой формы, расположенной на левом краю строки со значением температуры. При нормальном значении температуры метка окрашена в зеленый цвет. Сигнал "ТРЕВОГА" имеет желтый цвет метки. Сигнал "АВАРИЯ" имеет красный цвет метки. При поступлении сигналов «Тревога» и «Авария» подается звуковой сигнал.
ЭВМ обрабатывает данные о температуре от всех ЦТ, заносит их в «Журнал температуры» и выводит на экран. По данным «Журнал температуры» на экран ЭВМ можно вывести график изменения температуры во времени для каждого ЦТ.
Общий вид экрана при работе программы СКТ представлен на фиг.2
Таким образом, СКПП позволяет получить всю информацию об изменении температурных режимов, как в различных корабельных приборах, так и в отдельных отсеках.
Преимуществами СКПП перед известными устройствами являются: малые габариты, малый вес, использование цифровых термометров DS18S20, малая мощность потребления, возможность контроля изменения температуры в диапазоне от -55°С до +125°С, ведение «Журнала температуры» с возможностью вывода его на принтер, звуковая и цветовая сигнализация при поступлении сигналов «Тревога» и «Авария», а также удобство наблюдения на экране ЭВМ за изменением температуры по всем ЦТ, самоконтроль системы.
Система контроля перегрева приборов была выполнена в макетном исполнении. ЦТ были установлены на одну технологическую плату и помещены в термостат - фиг.3 , а затем в холодильник - фиг.4. Была проведена проверка температурного диапазона от -15°С до +100°С. На фиг.5 приведена страница «Журнала температуры». Процессор AT90S8535 фирмы ATMEL, микросхема согласования ADM 232LAR, источник питания были установлены на одной плате. В качестве ЭВМ использовалась ЭВМ IBM PC. Длина линии связи между ДТ и процессором -20 метров. В дальнейшем планируется проверить линию связи между датчиками и процессором на расстояние до 300 метров. При испытании СКПП сбоев программного обеспечения СКТ, выходов из строя ЦТ и процессора не наблюдалось. Общий вид экрана при работе программы СКТ представлен на фиг.2
Источники информации.
1. Заявка на изобретение №2002104988
2. Система температурно-тревожной сигнализации «СТС-М» - описание.
3. Ю.Е.Крамарухин. Приборы для измерения температуры, Москва, «Машиностроение» 1990 г.
4. Интегральные микросхемы. Перспективные изделия Вып.2 1996 г. ИЗД. ДОДЭКА
5. Understanding and Using Cyclic Redundancy Checks with Dallas Semiconductor Touch Memory Product, www.dalsemi.com.