Телефон: 8-800-350-22-65
WhatsApp: 8-800-350-22-65

Статья опубликована в рамках: XI Международной научно-практической конференции «Научное сообщество студентов: МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ» (Россия, г. Новосибирск, 15 декабря 2016 г.)

Наука: Технические науки

Секция: Радиотехника, Электроника

Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции

Библиографическое описание:
Федорова И.Л., Куриленко А.Г. СИГНАЛИЗАТОР УГАРНОГО ГАЗА РУЧНОЙ СБОРКИ НА МИКРОКОНТРОЛЛЕРЕ ATMEGA8 // Научное сообщество студентов: МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ: сб. ст. по мат. XI междунар. студ. науч.-практ. конф. № 8(11). URL: https://sibac.info/archive/meghdis/8(11).pdf (дата обращения: 17.10.2021)
Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 16 голосов
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

СИГНАЛИЗАТОР УГАРНОГО ГАЗА РУЧНОЙ СБОРКИ НА МИКРОКОНТРОЛЛЕРЕ ATMEGA8

Федорова Ирина Леонидовна

cтудент, кафедры ГГХ, НГАСУ (Сибстрин), г. Новосибирск.

Куриленко Агата Геннадьевна

cтудент, кафедры ГГХ, НГАСУ (Сибстрин), г. Новосибирск.

Научный руководитель Чумачева Надежда Михайловна

доцент, кандидат биологических наук, ​НГАСУ (Сибстрин),​ кафедра ГТСБЭ​, г. Новосибирск

Аннотация: описаны конструкция и принцип действия экспериментального сигнализатора угарного газа ручной сборки. Приведена сравнительная характеристика с сигнализаторами фабричного изготовления.

Ключевые слова: угарный газ(СО), концентрация, сигнализатор, микроконтроллер, датчик, технические характеристики.

Угарный газ распространяется процессом горения (сжигания) органического материала: бензина, газа, бумаги, дерева, масла, взрывчатого вещества. Естественным путем образуется 90% атмосферного СО, а в результате деятельности человека производится 10%, на двигатели транспортных средств приходится от 55 до 60% всего количества СО искусственного происхождения[4]. Любой процесс, при котором может произойти неполное сгорание органического материала является потенциальным источником оксида углерода.

В естественных условиях на поверхности нашей планеты угарный газ образуется при неполном анаэробном разложении органических соединений и при сгорании биомассы, в основном в ходе лесных и степных пожаров. 

К антропогенным источникам угарного газа можно отнести следующие процессы: 

– работа автомобильного двигателя – как во время движения, так и при остановке;

– работа газовых колонок и плит; 

– неправильное обращение с печками (в частном доме, бане). 

Угарный газ объединяется с гемоглобином, лишая его возможности переносить кислород к клеткам жизненно важных органов. Влияние CO на организм человека напрямую зависит от вдыхаемого количества этого вещества: ухудшается координация, обостряются заболевания сердечнососудистой системы и появляется усталость, головная боль, слабость, недомогание, сонливость, кашель. Концентрация угарного газа в воздухе более 0,1% приводит к смерти в течение одного часа, а концентрация более 1,2% в течении трех минут[5]. Чаще всего при отравлении угарным газом человек не понимает, что с ним происходит. Согласно ГН 2.2.5.1313 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны» ПДК р.з. составляет 20 мг/м³ (около 0,0017%)[2]. 

Отравиться угарным газом может практически каждый человек, но больше всего подвержены этой опасности люди, живущие в частных домах, около парковок, в частности жители нижних этажей тех зданий, в которых имеются подземные парковки. 

Чтобы обезопасить себя и своих близких, достаточно установить сигнализатор угарного газа. На современном рынке имеется ассортимент таких приборов, как сигнализатор угарного газа HONEYWELL XC70-RU и GD100-CN - бытовой газовый детектор. Из-за своей дороговизны не каждый может позволить себе их приобрести. Многие люди вовсе и не видят необходимости в подобных устройствах, надеясь, что беда обойдет их жилище стороной, но никто не застрахован от несчастного случая.

Устройство собрано на основе микроконтроллера Atmega8 в связке с датчиком МQ-7. Для подачи звукового сигнала применен электромагнитный звуковой излучатель НСМ1206Х. Для световой индикации использован RGВ-светодиод. Изменение чувствительности срабатывания осуществляется переменным резистором. Корпусом устройства служит корпус блока питания для розетки 220 В. Схема устройства была взаимствована на сайте http://avrproject.ru/.

Микроконтроллер ATMega8 – микросхема, предназначенная для управления электронными устройствами. Типичный микроконтроллер сочетает в себе функции процессора также может содержать ОЗУ (оперативное запоминающее устройство) и ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) [1].

Электромагнитный излучатель звука НСМ1206Х применяется в компьютерной технике, средствах связи, кассовых аппаратах, автомобильной и бытовой электронике.

Принцип работы датчика угарного газа MQ-7 основан на изменении сопротивления тонкопленочного слоя диоксида олова SnO2 при контакте с молекулами определяемого газа[3]. Чувствительный элемент датчика состоит из керамической трубки с покрытием Al2O3 и нанесенного на неё чувствительного слоя диоксида олова. Внутри трубки проходит нагревательный элемент, который нагревает чувствительный слой до температуры, при которой он начинает реагировать на определяемый газ. Чувствительность к разным газам достигается варьированием состава примесей в чувствительном слое.

Подсчет расходов на прибор отражен в таблице 1(табл.1).

Таблица 1.

Список составляющих сигнализатора и их средняя стоимость.

Название:

Средняя стоимость:

1.

Микроконтроллер Atmega8

170 руб.

2.

Датчик угарного газа МQ7

540 руб.

3.

Электромагнитный звуковой излучатель НСМ1206Х

70 руб.

4.

RGВ-светодиод

20 руб.

5.

Переменный резистор

100 руб.

6.

Корпус

100 руб.

 

Итого:

1000 руб.

 

Технические характеристики прибора:

– диапазон измерений угарного газа: 20–2000 ppm;

– громкость сирены 85 дБ;

– рабочая температура от -10°C до +45°C;

– в течение всего срока нет необходимости замены батареи т.к. работает стационарно.

Сигнализатор угарного газа предназначен для подачи тревожного сигнала (звукового и светового) в случае обнаружения в окружающем воздухе угарного газа. При включении в розетку 220 В примерно 10 сек светодиод излучает синий цвет, что говорит о выходе в рабочий режим (рис.1). Зеленое периодическое мигание светодиода говорит о том, что концентрация угарного газа безопасно низкая. В случае превышения определенной концентрации угарного газа в воздухе, сигнализатор сначала издает нечастые звуковые сигналы с периодичностью примерно 1 раз в секунду и диод мигает красным (концентрация повысилась). Eсли содержание угарного газа продолжает увеличиваться, сигнализатор начинает издавать звуки с частотой в полсекунды и диод горит красным не мигая (опасная концентрация). Благодаря настраиваемой чувствительности можно изменять порог подачи сигнала. Изменение порога срабатывания может понадобиться в зависимости от того, где будет установлен сигнализатор. Например, в гараже содержание угарного газа выше, чем в доме, и чтобы сигнализатор постоянно не срабатывал, можно уменьшить его чувствительность.

 

Рис.1. Внешний вид сигнализатора

В ходе тестирования сигнализатора ручной сборки выявлено, что прибор работает исправно.

Сравнительные технические характеристики фабричных сигнализаторов угарного газа и сигнализатора угарного газа ручной сборки представлены в таблице 2 (табл.2).

Таблица 2.

Сравнение характеристик сигнализатора с его аналогами

 

 

Таким образом, на основании анализа таблицы 2 (табл.2) были сделаны следующие выводы:

– исследуемый газ у модели сигнализатора угарного газа ручной сборки и сигнализатора «HONEYWELL XC70-RU» – угарный газ. Бытовой газовый детектор GD100-CN исследует как угарный газ, так и природный;

– вид сигнализации угарного газа во всех трех приборах звуковой и световой, отличается уровнем звукового давления: у сигнализатора угарного газа ручной сборки– 85 дБ, у второго образца – 90 дБ и у третьего образца– 70 дБ;

– сигнализатора угарного газа ручной сборки и сигнализатора «HONEYWELL XC70-RU» варьируется в пределах от -10°C до +45°C. У бытового газового детектора GD100-CN от 0°C до +55°С. Исходя из климатических условий Сибири, практичнее будут сигнализаторы с диапазоном рабочей температуры от -10°C до +45°C;

– минимальная концентрация газа у всех трех образцах сигнализаторов не превышает ПДК угарного газа;

– фабричные сигнализаторы: HONEYWELL XC70-RU иработают от аккумулятора, а сигнализатор ручной сборки работает непосредственно от розетки. Аккумуляторы нужно периодически заряжать или заменять на другой источник питания. Значит, есть риск, что прибор может разрядиться в неподходящий момент и не сработать.

В итоге нам удалось собрать сигнализатор угарного газа дешевле своих аналогов почти в 3 раза.

 

Список литературы:

  1. Вставкая Е.А. Программирование микроконтроллеров // Программирование. – 2014. [электронный ресурс] – Режим доступа. – URL: http://prog-cpp.ru/micro-prog/ (дата обращения 6.09.2016)
  2. ГН 2.2.5.1313 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны»
  3.  Датчик угарного газа MQ-7 (Troyka-модуль) // ООО «Амперка». – 2010. [электронный ресурс] – Режим доступа. – URL: http://amperka.ru/product/troyka-mq7-gas-sensor (дата обращения 6.09.2016)
  4. Справочник терминов // НПП «Конверсмаш». – 2008. [электронный ресурс] – Режим доступа. – URL: http://konversmash.ru/index.php?lng=ru&pn=words (дата обращения 13.11.2016)
  5. Угарный газ – воздействие на здоровье // АО НПП «Дельта». – 2010. [электронный ресурс] – Режим доступа. – URL: http://www.deltainfo.ru/content/ugarnyi-gaz-vozdeistvie-na-zdorove (дата обращения 8.09.2016)
Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 16 голосов
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

Оставить комментарий

Форма обратной связи о взаимодействии с сайтом