Разработка универсальной микропроцессорной системы на основе микроконтроллера для ОПС. Часть 5

1  2  3  4  5

---

6.6 Мероприятия пожарной безопасности

 

Работа по пожарной охране строится в соответствии с «Наставлением по пожарной охране предприятий, организаций и учреждений». Это Наставление определяет основные положения организации и проведения пожарно-профилактической работы, а также обязанности должностных лиц по обеспечению пожарной безопасности производственных объектов и содержанию средств тушения пожара.

Основной задачей профилактической работы на объектах является: устранение причин, которые могут вызвать возникновение пожара; осуществление мероприятий, ограничивающих распространение пожара в случае его возникновения; создание условий для успешной эвакуации людей, ВС, имущества и оборудования при пожаре; проведение мероприятий, обеспечивающих успешную ликвидацию пожара подразделениями пожарной охраны.

При работе с устройством охранной сигнализации основными причинами пожара в соответствии со статистическими данными являются:

-неисправность оборудования и нарушения технологического процесса;

-неисправность и перегрузка (перегрев) отдельных блоков устройства охранной сигнализации;

-неосторожное обращение с огнем (курение и применение открытого огня в запрещенных местах, оставление без присмотра электронагревательных приборов и т.д.);

В узлах и блоках устройства охранной сигнализации, пожарную опасность могут создавать нагревающиеся радиотехнические элементы (транзисторы, резисторы, трансформаторы и т.д.). Они нагревают окружающую среду и близко расположенные детали и проводники. Все это может привести к разрушению изоляции, коротким замыканиям и возгоранию указанных элементов.

Возможной причиной перегрева и воспламенения оборудования может быть нарушение норм и правил монтажа блоков, приводящее к некачественному выполнению соединений электрических цепей. Поэтому при выполнении монтажных работ на борту ВС необходимо уделять повышенное внимание надежности соединений электрических разъемов.

Дополнительно для обеспечения пожарной безопасности оборудования применяется вентиляция для удаления избытков тепла из внутреннего пространства блока, а также применение негорючих изоляционных материалов (например, политетрафторэтилена).

К числу опасных и вредных факторов, возникающих при пожарах, относятся: открытый огонь, искры, дым, токсичные продукты горения, высокая температура воздуха и оборудования, снижение концентрации кислорода, образование или выход из поврежденной аппаратуры вредных веществ, превышающих предельно допустимые значения.

 

6.7 Мероприятия по обеспечению электробезопасности

 

Электробезопасность – система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электрического тока, электрической дуги, электромагнитного поля и статического электричества.

Электрический ток оказывает термическое, электролитическое и биологическое воздействие. Термическое воздействие проявляется главным образом в ожогах наружных участков тела; электролитическое – в разложении крови и других органических жидкостей; биологическое — в нарушении электрических процессов, протекающих в живой материи, с которыми связана ее жизнедеятельность. Различают два вида электротравм — внешние и внутренние. К внешним электротравмам относятся: электрический ожог, металлизация кожи, электрические знаки.

Величина тока, протекающего через тело человека, является основным фактором, определяющим исход поражения.

Эффективным средством защиты от случайного прикосновения к токоведущим частям являются электрические и механические блокировочные устройства, а также маркировка проводов, кабелей и жгутов для обозначения их принадлежности к той или иной системе электроснабжения. Маркировка уменьшает вероятность перепутывания проводов при монтаже блоков и узлов, а это, в свою очередь, уменьшает возможность возникновения коротких замыканий, переход напряжений на нетоковедущие части оборудования и конструкцию.

В процессе эксплуатации устройства необходимо осуществлять контроль состояния изоляции. В процессе эксплуатации состояние изоляции ухудшается — снижается ее электрическая и механическая прочность из-за нагревания от протекающего электрического тока и токов короткого замыкания; механического повреждения при ударах, растяжениях, вибрациях; воздействиях низких и высоких температур воздуха, химически активных веществ, топлив, спец. жидкостей, большой влажности или, наоборот, сухости.

Для контроля состояния изоляции необходимо использовать мегаомметры, которые позволяют определить состояние изоляции под номинальным и повышенным напряжением, т.е. в условиях, соответствующих реальным условиям эксплуатации изделий.

Для защиты электроблоков и антенной системы при возникновении коротких замыканий и перегрузок, которые приводят к повреждению изоляции и переходу напряжения на нетоковедущие части оборудования, применяются предохранители и автоматы защиты сети. [31]

Помещение лаборатории согласно ПУЭ является помещением с повышенной опасностью электропоражения, т.к. имеется возможность одновременного прикосновения человека к металлическим корпусам электрооборудования и имеющим хороший контакт с землей металлоконструкциям, батареям отопления. В лаборатории применяется схема электропитания с глухозаземленной нейтралью. По периметру помещения проложен контур заземления с паспортным измеренным сопротивлением заземления Rз=1.5 Ом, удовлетворяющим требования ГОСТ 12.1.030-81 «Электробезопасность. Защитное заземление. Зануление».

Персональные компьютеры относятся к классу 1 по способу защиты человека от поражения электрическим током. То есть это «изделия, имеющие, по крайней мере, рабочую изоляцию и элемент заземления». Шнуры электропитания содержат отдельную жилу заземления, и вилку, предназначенную для включения только в розетки, имеющие контакт заземления.

Поскольку в помещении лаборатории сеть электропитания с глухозаземленной нейтралью, то для защиты от поражения электрическим током необходимо применить зануление. Зануление выполняется для того, чтобы при замыкании на корпус или нулевой проводник, возникал ток короткого замыкания, обеспечивающий отключение автомата или плавление плавкой вставки ближайшего предохранителя.

В цепях нулевых защитных проводников не должно быть разъединяющих приспособлений и предохранителей. Допускается применение разъединительных приспособлений, которые одновременно с отключением нулевых рабочих проводников, отключают также все проводники, находящиеся под напряжением. Сопротивление заземляющего устройства, к которому подсоединены выводы однофазного источника электропитания, с учетом естественных заземлителей и повторных заземлителей нулевого провода не более 2,4 Ом.

Нулевые рабочие проводники, а также заземляющее устройство применяемые в лаборатории полностью удовлетворяют вышеперечисленным требованиям.

Проектирование защитного заземления. Рассчитать защитное заземление и зануление U-6; W-40 кВ∙А; lв – 20 км; lк – 20 км; грунт – чернозем; R-25 Ом, м; Вид искусственного заземлителя – пруток; Конструкция заземлителя – в ряд; Глубина заземления h – 0,6 м; Длина сети до потребителя L – 3 км; Диаметр фазового/Диаметр нулевого dФ/dH – 8/5,7; Аппаратура защиты – плавкие вставки. Геометрические параметры искусственных заземлителей принять самостоятельно.

Расчет заземления будем проводить в следующей последовательности:

Определим допустимое сопротивление заземления. Ток замыкания на землю для смешанных сетей

Тогда

Определим удельное электрическое сопротивление грунта ,

где –удельное электрическое сопротивление грунта, для чернозема ; – коэффициент сезонности, для Санкт-Петербурга .

3. Сопротивление естественных заземлителей равно
4. Сопротивление искусственных заземлителей
5. Выберем тип заземлителя и определим его сопротивление. Пример размеры прутка равные L – 2м и d – 0,01 м. Тогда его сопротивление равно
6. Определим необходимое кол-во заземлителей.

где  – коэффициент, учитывающий взаимное экранирование вертикальных заземлителей. Из табл. 3.3[26] для заземления в ряд определяем и . Отношение принимаем равным 2, тогда – расстояние между заземлителями.

Определим сопротивление заземляющего проводника из стальной полосы заложенной в грунт

где ; – расстояние между заземлителями; = 4 мм – ширина заземляющего проводника .

Определим общее сопротивление всей системы

где – коэффициент экранирования заземлителей, определяется по табл. 3.4[26].

Поскольку общее сопротивление меньше требуемого , то это повысит безопасность. Следовательно принимаем этот результат как окончательный

Определим сопротивление проводов

Для снижения стоимости имеет смысл взять провода изготовленные из алюминия, тогда сопротивление рассчитывается по формуле:

где –удельное сопротивление алюминия; – длина сети до потребителя; – полное индуктивное сопротивление петли фаза-нуль; – удельное индуктивное сопротивление.

Полное сопротивление петли фаза-нуль

Ток короткого замыкания с учетом сопротивления трансформатора

(табл. 3.7[26]) и фазового напряжения  будет равен

В качестве защиты примем плавкую вставку тогда коэффициент надежности будет равен , а номинальный ток

Подберем вставку с током плавкой вставки 150 А – ПН-2-150

Рисунок 5.2 – Схема защитного зануления

 

6.8 Экологичность проекта

 

Одним из главных факторов, влияющих на экологию, является выделение вредных веществ, в процессе изготовления микропроцессорной системы. Так, процесс пайки сопровождается загрязнением парами свинца, окрашивания – парами различных растворителей. Для уменьшения влияния вредных факторов на работников и экологию, а также обеспечения установленных ГОСТ 12.1.005-88 метеорологических условий и чистоты воздуха, производственные помещения должны быть оснащены приточно-вытяжной системой на рабочих местах.

Местная вытяжная вентиляция предназначена для локализации вредных выделений при пайке электроэлементов на печатных платах и предотвращения поступления их в воздух рабочей зоны помещений за счет создания местного отсоса воздуха. Конструктивно она представляет собой комплекс устройств для удаления вредных выделений непосредственно с рабочих мест, перемещение их по воздухопроводу, очистке вентиляционного воздуха фильтром в целях защиты окружающей среды и выброс его в атмосферу.

В процессе эксплуатации микропроцессорной системы возможен выход из строя отдельных элементов принципиальной схемы. Это требует их замены и утилизации отказавшего оборудования или его элементов, что может привести к дополнительному загрязнению внешней среды. Одним из методов борьбы с загрязнением окружающей среды является создание производства с замкнутым технологическим циклом на основе комбинирования производств различных отраслей народного хозяйства. Этот путь организации производства предполагает использование отходов (например, вышедших из строя микросхем, резисторов, конденсаторов и других элементов) в качестве сырья для другого производства. В настоящее время с помощью новых технологических процессов, вышедшие из строя элементы РЭО перерабатываются и используются далее для других технологических процессов.

Вопросы охраны окружающей среды регламентируются «Системой стандартов в области охраны природы», направленной на обеспечение комплексной регламентации воздействия основных отраслей народного хозяйства на окружающую среду.

Произведем анализ влияния проектируемого устройства на окружающую среду.

Известно, что любой технический процесс характеризуется каким-либо определенным количеством отходов, в определенной степени влияющих на окружающую среду.

При изготовлении разрабатываемой микропроцессорной системы понадобится материал для производства печатных плат. При этом возникнут отходы данного материала, который устойчив к воздействию активных веществ и сохраняется в почве длительное время. Процесс травления печатных плат характеризуется повышенным воздействием на окружающую среду. Образующиеся в ходе этого процесса испарения раствора хлорного железа неблагоприятно влияют на организм человека. В конечном итоге этот раствор через сточные воды попадает в грунт.

Лужение и пайка контактов и дорожек печатных плат вызывает вредные выделения газов, образующихся при испарении флюсов.

Из проведенного анализа следует, что при изготовлении разрабатываемого устройства необходимо:

— исключить попадание агрессивных и вредных веществ на человека, для чего травление плат производится в хорошо проветриваемом помещении.

— пайку и лужение дорожек печатных плат производить в хорошо проветриваемых помещениях.

— отходы материалов, используемых в процессе изготовления, накапливать в специально отведенных для этого местах. [30]

 

6.9 Технологический контроль на производстве

 

Оценка соответствия качества запланированным показателям производится в ходе технического контроля, которому отводится определенное место в системе управления качеством.

Технический контроль — составная часть производственного процесса. Он представляет собой совокупность контрольных операций, проводимых на всех стадиях производства. Технический контроль — это проверка соответствия объекта контроля установленным техническим требованиям.

Организация технического контроля зависит от особенностей изготавливаемой продукции, а также от технологических и организационных факторов производства на каждом машиностроительном предприятии.

Особенности продукции в основном определяются сложностью ее изготовления, требованиями к точности воспроизведения оригиналов. Технологическими факторами являются сложность применяемой технологии; механизация и автоматизация производства, которая повышает устойчивость технологических процессов, ведет к снижению колебаний параметров качества и, таким образом, способствует повышению качества конечной продукции предприятия; точность и устойчивость технологических операций.

Под точностью технологических операций понимают способность оборудования при заданном технологическом режиме обеспечивать соответствие размеров, формы и других параметров изделия заданным значениям. А устойчивость технологических операций определяется способностью оборудования длительно сохранять требуемую точность параметров качества изделий в процессе их обработки. Так, температурные колебания, разбалансировка оборудования могут привести к потере такой устойчивости.

Организационные виды и формы процессов технического контроля весьма разнообразны. Классификация технического контроля качества продукции приведена в табл. 13.1.

Таблица 5.1 – Классификация технического контроля качества продукции

Функция осуществления технического контроля при производстве устройства охранной сигнализации возлагается на службу качества. На крупных машиностроительных предприятиях в рамках этой службы создается отдел технического контроля (ОТК), работники которого осуществляют весь комплекс работ по техническому контролю в рамках системы менеджмента качества. Руководитель ОТК вместе с директором предприятия несут ответственность за качество выпускаемой продукции.

Заключение

 

Основным предназначением микропроцессорных устройств является выполнение таких функций, как передача информации, управление процессами и преобразование полученной информации. Программируя логику работы, микропроцессорные устройства увеличивают эффективность работы оборудования. Поэтому такие системы сегодня весьма востребованы. В частности, современные системы охранно-пожарной сигнализации, основанные на применении микропроцессорных контрольных панелей.

Целью представленной выпускной квалификационной работы была разработка микропроцессорной системы на базе микроконтроллера для охранно-пожарной сигнализации. В процессе её выполнения были изучены теоретические аспекты разработки микропроцессорных систем, в том числе структура микропроцессорной системы, основные типы и критерии оценки качества, алгоритм и режимы работы микропроцессорных систем. Также рассмотрены принципы построения системы охранно-пожарной сигнализации, ее структура, основные составляющие и способы их взаимодействия, на основании чего была определена структурная схема устройства и в последствие разработаны схема электрическая принципиальная, алгоритм работы, ПО и приведены необходимые технико-экономические расчёты. Была рассчитана себестоимость проектируемого устройства, рентабельность его производства и определена точка безубыточности. При проектировании использовалась современная элементная база, а также применялись последние достижения проектирования охранных систем.

В заключительной части выпускной квалификационной работы рассмотрены возможное влияние используемого оборудования, энергии, и условий работы на человека и окружающую среду и техника безопасности при работе с оборудованием. Были проанализированы опасные и вредные производственные факторы, воздействующие при изготовлении, монтаже и эксплуатации разрабатываемого устройства и даны соответствующие рекомендации, по обеспечению безопасности при сборке компонентов изделия и электробезопасности.

В результате выполнения поставленных задач была разработана микропроцессорная система ОПС, отличительными чертами которой являются: возможность удаленного контроля и настройки, универсальность и хорошая масштабируемость, низкая, в сравнение с другими системами стоимость, применение различных типов датчиков огня и дыма, что делает данную систему очень универсальной. При разработке конструкции было учтено возможное влияние электромагнитного излучения на результат измерений и предприняты меры для его снижения.

Применение выбранного в соответствии с техническим заданием микроконтроллера ATMega 88 позволило упростить принципиальную схему и расширить функциональные возможности микропроцессорной системы, так как для изменения функций устройства достаточно внести изменения в программу микроконтроллера.

Для написания и отладки ПО была использована среда AVR Studio (интегрированная среда разработки (IDE) для разработки 8-ми и 32-х битных AVR приложений от компании Atmel, работающая в операционных системах Windows NT/2000/XP/Vista/7). Программа работы микроконтроллера написана на языке С++ восьмиразрядных RISC микроконтроллеров семейства AVR фирмы ATMEL .

Результаты моделирования на персональном компьютере показали, что разработанная микропроцессорная система функционирует правильно и выполняет возложенные на нее задачи. Устройство полностью удовлетворяет поставленным требованиям.

Разработанное устройство может применяться на различных объектах, от жилых зданий и торговых центров до производственных цехов.

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

 

1. Трамперт В. Измерение, управление и регулирование с помощью AVR–микроконтроллеров.: Пер. с нем.– Киев.: «МК-Пресс», 2006. – 208с.; ил.
2. В. Г. Синилов Системы охранной, пожарной и охранной-пожарной сигнализации. : Учебное пособие М. : Академия, 2010
3. ГОСТ 12.1.004-91 ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования. : Учебное пособие М. : Издательство Стандартов, 1996
4. С. В. Собурь Установки пожарной сигнализации. : Учебное пособие М.: Пожарная книга, 2012
5. Кравченко А.В. 10 Практических устройств на AVR-микроконтроллерах. Книга 1 – М.:Издательский дом «Додэка-XXI», Киев «МК-Пресс», 2008.–224с.; Ил.
6. Кестер У. Аналогово-цифровое преобразование: Под ред. У. Кестера ‑ М.: Техносфера, 2007. ‑ 1016 с.; ил.
7. Интегральные микросхемы: Микросхемы для аналогово-цифрового преобразования и средств мультимедиа. Выпуск 1 – М. ДОДЭКА, 1996 г., 384 с.
8. Волович Г.И. Схемотехника аналоговых и аналогово-цифровых электронных устройств.– М.: Издательский дом «Додэка-XXI», 2005.–528 с.
9. ATMEL 8-разрядный AVR-микроконтроллер ATmega 48. datasheet.–atmel, june 2005.– режим доступа: http://atmel.ru.
10. Sentron CSA-1V Current Sensor. datasheet.– sentron, april 2005.– режим доступа: http://www.sentron.ch.
11. MAX 13410E. RS-485 Transceiver. datasheet.– maxim, october 2007.
12. ATMEL 8-разрядный AVR-микроконтроллер ATmega 164. datasheet.–atmel, june 2005.– режим доступа: http://atmel.ru.
13. Счетчики энергии «Меркурий» Режим доступа: http://all-pribors.ru/si/schetchiki-vatt-chasov-aktivnoy-energii-peremennogo-toka-elektronnye-merkuriy-201-47928
14. 1.2V to 37V voltage regulator. datasheet.– stmicroelectronics, 1998.
15. TOSHIBA Photocoupler.–datasheet.– toshiba, september 2002.
16. Никитинский В.З. Маломощные силовые трансформаторы.–М.: «Энергия», 1968.–47 с.
17. Цифровые интегральные микросхемы: Справочник / П. П. Мальцев и др. – М.: Радио и связь, 1994. –240 с.
18. Курсовое и дипломное проектирование: Методические указания для студентов специальностей 190200 и 200700 / В. А. Аржанов, Ю. М. Вешкурцев, И.В. Никонов, М. Г. Семенов. ОмГТУ, Санкт-Петербург. 1997. –44 с.
19. ADM 222/ADM232A/ADM242. RS-232 Drivers/Receivers datasheet.– analog devices, october 2001.
20. Быстродействующие интегральные микросхемы ЦАП и АЦП и измерение их параметров/А.-Й. К. Марцинкявичюс, Э.-А. К. Багданскис, Р.Л.Пошюнас и др.; Под. ред. А.-Й. К Марцинкявичюса, Э.-А. К. Багданскиса.– М.: Радио и связь, 1988.-224 с.; ил.
21. Интегральные микросхемы: Микросхемы для линейных источников питания и их применение. Издание второе, исправленное и дополненное – М. ДОДЭКА, 1998 г., 400 с.
22. Кирьянов Д.В. Самоучитель Mathcad 11. – СПб.: БХВ-Петербург, 2003. – 560 с.; ил.
23. Типовые нормы времени на разработку конструкторской документации. – 2-е издание., доп. – М.: Экономика, 1991.– 44 с.
24. Мазель Б. Трансформаторы электропитания.– М.: Энергоиздат, 1982.– 78 с.
25. Евстифеев А.В. Микроконтроллеры AVR семейства Mega. Руководство пользователя. – М.: Издательский дом «Додека-XXI», 2007.– 592 с.: ил.
26. Хемминг Р. В. Цифровые фильтры. –М.: Недра, 1987. – 221 с.
27. Рабинер Л., Гоулд Б. Теория и применение цифровой обработки сигналов. –М.: Мир, 1978. –847 с.
28. Баскаков С. И. Радиотехнические цепи и сигналы. –М.: Высшая школа, 1988. – 448 с.
29. Описание интегрированной системы охраны ОРИОН. [Электронный ресурс]//адрес URL: http://www.bolid.ru/production/devices/devices_97.html
30. Описание системы охраны ESSER. [Электронный ресурс]//адрес URL: http://www.ooo-tsb.ru/esser.html
31. Оповещатели. [Электронный ресурс]//адрес URL: http://www.vosduh.ru/dir.php?id=1565
32. Пожарная сигнализация Рубеж-08. [Электронный ресурс]//адрес URL: http://www.sigma-is.ru/articles/R-08-novyj_podhod.html
33. Классификация пожарных извещателей. [Электронный ресурс]//адрес URL: http://www.ingeo-2000.ru/info_slabotochk_20.html
34. Эннс В. Измерительные микросхемы и модули для электронных счетчиков электроэнергии// Chip news.– 2002. №10.– С. 34-36.
35. Эннс В. Измерительные микросхемы для электронных счетчиков электроэнергии// Схемотехника.–2002. №3.–С. 6-9
36. Голуб В. Электронные счетсики электроэнергии// режим доступа: http://chipnews.gaw.ru/html.cgi/arhiv/02_06/9.htm
37. Analog Devices. Application Notes: AN-(AD7750); AN-559 (AD7755). Rev. A;AN-564 (ADE7756). Rev. PrC_R2; AN-578 (ADE7756). Rev. 0, 2001.
38. Аганичев А., Панфилов Д., Плавич М. Цифровые счетчики электрической энергии // Chip News. 2000. № 2. C. 18–22.
39. Описание шины CAN// режим доступа: http://www.itt-ltd.com/reference/ref_can.html
40. Солодянкин С. RS–485 против Ethernet в системах СКУД: попробуем разобраться?// Алгоритм безопасности.–2008. № 4.– С. 32-35
41. Бень Е.А. RS-485 для чайников//2003.– режим доступа: http://www.mayak-bit.narod.ru/index.html
42. Бирюков Н.И. Правильная разводка сетей RS-485// Maxim’s Application Note 373.– пер. Бирюков Н.И. 2001
43. Локотков А. Интерфейсы последовательной передачи данных. Стандарты RS-422/RS-485// СТА.– 1997. № 3
44. Катцен С. PIC–микроконтроллеры. Все, что вам нужно знать/пер. с англ. Евстифеева А.В. –М.: Издательский дом «Додека-XXI», 2008.– 656 с. :ил
45. Учебный курс по охране труда// режим доступа: https://websot.jimdo.com
46. Фндиян Э.Э. ПРОБЛЕМЫ ПРАВОВОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ОХРАНЫ ТРУДА В ТРУДОВОМ ПРАВЕ // Научное сообщество студентов: МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ: сб. ст. по мат. LVIII междунар. студ. науч.-практ. конф. № 23(58) [Электронный ресурс]//адрес URL: https://sibac.info/archive/meghdis/23(58).
47. Бурькова Е.В. Проектирование микропроцессорных систем: методические указания к курсовому проектированию/Е.В. Бурькова – Оренбург, ГОУ ОГУ, 2008. -32 с.
48. Новиков Ю.В., Скоробогатов П. К. Основы микропроцессорной техники – Издательство: Бином.ЛЗ , 2009 С.: 357
49. Микропроцессорные системы [Электронный ресурс]//адрес URL: https://spravochnick.ru/informatika/arhitektura_personalnogo_kompyutera/mikroprocessornye_sistemy/#obschie-svedeniya-o-mikroprocessornyh-sistemah

---

1  2  3  4  5