Разработка функциональной схемы детектора, выбор типа микропроцессорной системы. Реализация узлов управления и обработки, интерфейса RS-232, преобразователя уровней напряжения TTL/LVTTL. Расчёт частоты синхроимпульсов микроконтроллера, световой индикации.
Детектор - это устройство, предназначенное для обнаружения в потоке газа-носителя анализируемых веществ по какому-либо физико-химическому свойству. Изза низкой чувствительности, большой инертности и недостаточной универсальности эти детекторы имеют ограниченное применение. Сигнал таких детекторов пропорционален мгновенному изменению значения какого-либо свойства газового потока, а его аналоговая запись имеет вид пика. Детекторы, в которых возможна многократная регистрация молекул, называются концентрационными, т.к. их сигнал пропорционален концентрации вещества в газе-носителе. Детекторы, в которых возможна лишь однократная регистрация молекул, называются потоковыми, т.к. их сигнал пропорционален потоку вещества.Детекторная система для обнаружения или определения, по меньшей мере, одного конкретного газа в газовой смеси содержит, по меньшей мере, один первый детектор (DLP), который непрерывно осуществляет мониторинг газовой смеси для обнаружения изменения в составе смеси. Также детекторная система содержит управляющее устройство (УУ), которое выполнено с возможностью деактивации второго детектора (DHP), когда сигнал об измерении концентрации представляет собой концентрацию, по меньшей мере, одного конкретного газа, которая лежит ниже предварительно заданного значения. В частности газовые детекторы такого типа, который способен выполнять точное определение концентрации газа определенного типа, например детектор метана, обладает значительно более высоким энергопотреблением, чем более «неспецифичный» детектор, который может обнаруживать изменения в газовой смеси, но не может точно определить, какой газ был добавлен в смесь. Чтобы решить вышеуказанные проблемы предоставлена детекторная система для обнаружения или определения, по меньшей мере, одного конкретного газа в газовой смеси, в которой специализированность детекторной системы состоит в том, что она содержит: - по меньшей мере, один первый детектор, который непрерывно следит за газовой смесью для обнаружения изменения в составе смеси, и - по меньшей мере, один второй детектор со способностью определять концентрацию, по меньшей мере, одного конкретного газа в газовой смеси, где второй детектор скомпонован так, чтобы активироваться, когда первый детектор обнаруживает изменение. В своем втором аспекте данное устройство осуществляется посредством способа для обнаружения или определения, по меньшей мере, одного конкретного газа в газовой смеси, и особые свойства способа состоят в том, что он содержит следующие стадии: - наблюдение за газовой смесью происходит непрерывно, по меньшей мере, с помощью одного первого детектора для обнаружения изменения в составе смеси, - по меньшей мере, один второй детектор активируется, когда первый детектор обнаруживает изменение, и - второй детектор выполняет определение концентрации, по меньшей мере, конкретного газа в газовой смеси.На рисунке 3 показана функциональная схема взаимодействия между детекторами в системе. Неспецифический детектор с датчиком SLP в левой части фигуры с низким энергопотреблением в бесконечном цикле наблюдает за газовой смесью, которая может быть окружающей атмосферой, а также газовой смесью в трубопроводе или чем-то подобном, и проверяет, остается ли состав смеси постоянным или он меняется. Однако если состав изменился на обнаружимое значение, датчик SHP активируется - Пробуждается - в детекторе в правой части фигуры, который выполняет специфический анализ при повышенном энергопотреблении.Так как в микроконтроллере мы используем модуль USB, то для стабильной работы модуля необходим конденсатор С3 номиналом 470 ПФ. Питание микроконтроллера осуществляется от стабилизированного источника питания с напряжением 5 В. Это же напряжения будет задано в качестве опорного напряжения UОПОР для встроенного аналого-цифрового преобразователя. К микроконтроллеру подключены: разъем X2 для внутрисхемного программирования и разъем X3, который будет подключаться к USB порту компьютера, для передачи данных. Требования, предъявляемые к ОУ: низкое напряжение смещения (десятки МКВ); малый температурный коэффициент напряжения смещения нуля; высокое входное сопротивление (десятки МОМ).МПС возможно реализовать следующими путями: - на основе самостоятельного высокопроизводительного микропроцессора (МП), управляющего внешней оперативной памятью и периферийным интерфейсом USB; на основе микроконтроллера (МК), в который указанные блоки интегрированы, а также может быть интегрирован и АЦП. Кроме того, остаются память (стоимость того же порядка) и интерфейс USB. Для обеспечения требуемой в ТЗ малости погрешности измерений , суммарная погрешность преобразования АЦП должна быть в три раза меньше . В среднем максимальные погрешности АЦП - дифференциальная нелинейность , интегральная нелинейность и погрешность полной шкалы - составляют порядка одной единицы младшего значащего разряда (МЗР).Для решения данных задач необходимо использовать микроконтроллер (МК) который имеет в своем составе минимальный набор периферийных устройств, но в то
План
Содержание
Введение
1. Анализ технического задания, рассмотрение аналогов
2. Разработка функциональной схемы и технические решения
2.1 Функциональная схема взаимодействия
2.2 Разработка основных функциональных узлов
2.3 Обоснование выбора типа микропроцессорной системы
4.1 Анализ вредных производственных факторов и обеспечение безопасных условий труда
4.1.1 Производственная пыль и ее влияние на человека
4.1.2 Электробезопасность
4.1.3. Шум и вибрация
4.1.4 Эргономика рабочего места
4.1.5 Производственное освещение
4.2 Инженерный расчет производственного освещения
4.2.1 Расчет естественного освещения
4.2.2 Расчет искусственного освещения
4.3 Возможные чрезвычайные ситуации
4.3.1 Расчет времени эвакуации сотрудников лаборатории при пожаре
4.3.2 Моделирование ЧС в зоне 3 километров от лаборатории
4.3.3 Оценка химической обстановки на объекте в результате аварийного разлива 25 т хлора на расстоянии 1.2 км
Заключение
Список использованных источников
Приложения
Введение
Детектор - это устройство, предназначенное для обнаружения в потоке газа-носителя анализируемых веществ по какому-либо физико-химическому свойству. Отклик осуществляется за счет преобразования свойств в электрический сигнал. Детекторы подразделяются на интегральные и дифференциальные. Интегральный детектор регистрирует изменение во времени суммарного количества выходящих из колонки компонентов.
Хроматограмма представляет собой ряд ступеней. Изза низкой чувствительности, большой инертности и недостаточной универсальности эти детекторы имеют ограниченное применение. Все серийно выпускаемые газохроматографические детекторы являются дифференциальными. Сигнал таких детекторов пропорционален мгновенному изменению значения какого-либо свойства газового потока, а его аналоговая запись имеет вид пика.
Хроматограмма, полученная с таким детектором, представляет ряд пиков, причем количество каждого компонента пропорционально площади соответствующего пика.
В процессе детектирования химическая природа молекулы анализируемого вещества может изменяться или нет. Если природа молекулы изменяется (процесс разрушения молекулы), то она может быть зарегистрирована лишь однократно. Если же природа молекулы не изменяется, то такая молекула может быть зарегистрирована детектором многократно. Детекторы, в которых возможна многократная регистрация молекул, называются концентрационными, т.к. их сигнал пропорционален концентрации вещества в газе-носителе. Примером концентрационного детектора является детектор по теплопроводности (ДТП), в котором процесс отвода теплоты от чувствительных элементов не разрушает молекул анализируемых веществ. Детекторы, в которых возможна лишь однократная регистрация молекул, называются потоковыми, т.к. их сигнал пропорционален потоку вещества. В качестве типичного примера потокового детектора можно привести ионизационно-пламенный детектор (ДИП), в котором происходит сгорание органических веществ.
Исходя из цели анализа и условий его проведения, следует выбирать такой детектор, характеристики которого соответствуют им в наибольшей степени. Критерии оценки детекторов общеприняты для всех систем детектирования; к ним относятся: - чувствительность;
- эффективный объем и время отклика (быстродействие);
- селективность.
Чувствительность отражает степень взаимодействия анализируемого вещества с детектором и определяет величину сигнала, соответствующего содержанию (концентрации и потоку) вещества в газе-носителе. На практике чувствительность чаще всего определяют по площади сигнала детектора в зависимости от типа детектора.
Применение микронасадочных и капиллярных колонок требует высокочувствительные детекторы (например, ДИП), а при работе с насадочными колонками - средней чувствительности (ДТП, детектор по плотности). Сигнал, который дает детектор хроматографа, работающего в каком-либо режиме, в отсутствие анализируемых веществ, называется фоновым. Графическим отражением фонового сигнала является нулевая линия, регистрируемая самописцем. Фоновый сигнал - это реакция детектора на состав газового потока, поступающего в детектор. Фоновый сигнал есть у каждого детектора, однако, нельзя измерить фоновый сигнал ДТП, т.к. его измерительная схема построена на разностном (компенсационном) принципе и на выходе детектора регистрируется результат сравнения сигналов двух линий. Изза естественной нестабильности параметров хроматографического режима и воздействия на сигнал детектора различных помех, фоновый сигнал детектора проявляет различной степени нестабильность, что отражается на качестве нулевой линии.
Целью данного дипломного проекта является разработка проекта детектора природного газа.
Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи: - проведен анализ технического задания, рассмотрены аналоги;
- разработана функциональная схема и технические решения;
- разработано программное обеспечение для данного проекта;
