Главная Физические и химические датчики



нить влияние последних. Например, выходной сигнал фотодатчика имеет паразитную зависимость от температуры, но, поместив поблизости от него температурный датчик и введя в микро-ЭВМ сигналы от обоих датчиков, можно произвести температурную коррекцию показаний фотодатчика.

Кроме вышеупомянутых способов усовершенствования датчиков можно реализовать и ряд других разнообразных неявных возможностей с помощью дополнительных оптимальных программных средств, а в некоторых случаях и с привлечением аппаратных средств. В частности, при широком динамическом диапазоне выходных сигналов датчиков или при вводе в микро-ЭВМ выходных сигналов от весьма разнообразных датчиков целесообразно автоматическое переключение диапазонов. Это легко может быть реализовано с помощью микро-ЭВМ путем программного переключения ею коэффициентов усиления усилительных схем или коэффициентов затухания регулируемых аттенюаторов.

В тех случаях, когда измеряемые параметры имеют временную зависимость, вполне могут потребоваться такие виды обработки, как дифференцирование или интегрирование, которые тоже производятся с помощью микро-ЭВМ. Дифференцирование и интегрирование могут быть эффективны также при выявлении различных картин пространственного распределения.

Статистическая обработка, реализуемая на микро-ЭВМ, может быть полезна при наличии выходных данных от большого числа датчиков, причем статистические оценки производятся почти без увеличения стоимости системы. Усредняя результаты нескольких измерений, можно уменьшить влияние случайных помех. Микро-ЭВМ может принять решение о необходимости продолжать выборку, если стандартное отклонение от вычисленного среднего значения превышает допустимое.

В случае изменения характеристик датчиков во времени микро-ЭВМ может производить их коррекцию. Автоматическая коррекция позволяет получать от датчиков правильную информацию в течение всего срока их службы.

Наконец, с помощью микро-ЭВМ сравнигельяо легко реализуется возможность постоянной самодиагностики системы; правда, самодиагностика пока бессильна против неисправностей самой ЭВМ.


ава четвертая

в i Цй

•со]

С0ВЛ1ЕСТН0Е ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДАТЧИКОВ И МИКР0-ЭВЛ1

15. Воздушный кондиционер

Среди бытовых электроприборов воздушные кондиционеры выделяются тем, что в них быстрее, чем в остальных устройствах, не считая электронной печи, были внедрены микро-ЭВМ. Основная функция системы воздушного кондиционирования - регулирование темпе-ратуры в помещении. Кроме того, микро-ЭВМ кондиционера может выполнять и ряд дополнительных функций, jB частности, связанных с работой таймера и организа-:ей защиты устройства при выходе из строя компрес-jpa.

Кондиционер обычно вставляется в окно подобно Ьорточному вентилятору (рис. 40). Температурные датчики (терморезисторы) находятся как внутри, так и Енаружи помещения. На основе показаний обоих датчиков с помощью микро-ЭВМ автоматически переключа-йотся режимы работы: искусственное охлаждение возду-ха в помещении или охлаждение всасываемым воздухом (режим форточного вентилятора). В режиме искусственного охлаждения потребляется гораздо больше электрической энергии, чем в режиме всасывания наружного воздуха. Поэтому, если температура снаружи помещения ниже определенного значения, переключение с искусственного охлаждения на всасывание прохладного наружного воздуха позволяет сэкономить электроэнергию. При выполнении микро-ЭВМ функций таймера можно осуществить точную программную регулировку температуры. Например, для предупреждения переохлаждения во время сна можно включить таймер и через час температура автоматически изменится до пред-арительно установленного значения.

Особенностью данного кондиционера является воз-ожность автоматической вентиляции с его помощью. ,ля реализации этой возможности кондиционер осна-,ен полупроводниковым газовым датчиком (рис. 41), эторый служит индикатором степени чистоты воздуха. ;ак только датчик обнаруживает загрязнение воздуха помещении, происходит автоматическое переключение



о с i:

О 5 о. о I i I

о о u

с d с с

I I I (


на режим вентиляции. Полупроводниковый газовый датчик, основу которого составляет полупроводниковый (ЗпОг) элемент, чувствителен к задымленности комнаты, появлению в ее атмосфере неприятных запахов и различных загрязняющих веществ (горючий газ городской сети, пары жидкого пропана, мелкие частицы от распыления пульверизатором и др.). Сопротивление датчика падает по мере увеличения загрязненности воздуха. Пользователь с помощью ручки регулировки вы-

»ставляет желаемый уровень чистоты воздуха; при загрязненности воздуха в помещении свыше выставленного уровня автоматически включается режим вентиляции. Еще одним из удобств современных кондиционеров iCO встроенной микро-ЭВМ является возможность регу-лировать влажность среды обитания, для чего добавляется датчик влажности (рис. 42). Прежде не было достаточно надежных и дешевых датчиков влажности, и лишь в последнее время стали выпускаться датчики, лишенные этих недостатков и вполне пригодные для широкого практического применения, что и позволило осуществить вышеупомянутую возможность регулировки, а следовательно, повысить комфортность атмосферы в помещении. Следует отметить, что система регулировки состояния атмосферы в помещении с помощью описанного


Рис. 41. Полупроводниковый газовый датчик (а) и его характеристика (б) в логарифмичес-ко.м масштабе

/ - вывод электрода; 2 - провод нагревателя; 3 - полупроводниковый элемент;

4 - металлическая сетка;

5 - колпачок цоколя; 6 -

вывод датчика


В са i

Степень загризнекмосткг атмосфере!

�288





Рис. 42. Датчик влажности на основе ZnO-СгаОз (а) и схема (б)

его соединения с микро-ЭВМ / - сетчатый фильтр; 2 - пластмассовый корпус; 5кера.мический элемент; 4 - пористый электрод (Аи); 5 - держатель элемента; б - вывод электрода (Pt); 7 -стеклянная фиксирующая часть; S - герметическое уплотнение; 9 - эпоксидная заливка; /О - вывод

кондиционера наряду с указанными удобствами обеспечивает еще и 33-35 %-ную экономию электроэнергии. 16. Электронная печь

Автоматизация приготовления пищи была давнишней мечтой всех, кто связан с кухонной технологией. Впервые в какой-то мере это осуществилось благодаря автоматической электрической плите. Однако даже с появлением более удобной электронной СВЧ-печи автоматизация приготовления различных блюд представлялась весьма трудной задачей. До настоящего времени управление разогревом и приготовлением пищи в этих печах производилось с помощью механических таймеров, автоматизация же стала реальностью только в результате последних достижений в технике датчиков и микро-ЭВМ. Большая заслуга в этом деле и специалистов, нашедших оптимальные варианты датчиков и микро-ЭВМ для этого конкретного случая.

Сейчас электронные СВЧ-печи с автоматизацией приготовления пищи становятся основой кухонного оборудования. Печи различных фирм обычно отличаются типами датчиков, используемых для индикации готовности пищи. В качестве таких датчиков чаще всег-о используются газовые ЗпОг-датчики, инфракрасные датчики пироэлектрического типа, керамические датчики влажности и др. Кроме того, датчики одного вида могут иметь еще и свои особенности каждый.

Н . рис. 43 показана конструкция одного из газовых дат-цйков, выполненного на основе Sn02 и нашедшего применение в СВЧ-печах. На рис. 44 представлены образцы откли-{(ов датчиков в условиях приготовления в электронной печи различных блюд. Здесь показан характер изменения сопротивления датчика в процессе приготовления пищи относительно сопротивления перед приготовлением (/?=1). В ходе приготовления пищи изменяются концентрация различных газов внутри печи, температура, влажность, запахи, за-дымленность и другие параметры среды. Общая картина ков зависит от


Рис. 43. Газовый датчик на основе Sn02

/ - двойная сетка из нержавеющей стали (1(Ю меш); 2 - элемент ЗпОг; 3 - никелиро-ный зажим; 4 - нагреватель; 5-вывод электрода; б - керамический цоколь; 7 - вывод датчика (ковар)

откликов всех датчи-rwi ...w... . приготавливаемого блюда. Кроме того, исходные уровни сопротивлений датчиков, также влияющие на характер этой комплексной картины, зависят от колебаний влажности и температуры снаружи печи и особенностей внутренней атмос()еры печи в на-ча 1ьный момент готовки. Сопротивления датчиков, соот-ве ствующие окончанию приготовления, можно разделить на несколько характерных групп (рис. 44).

о. е.

1,0!

Размораживание

Приправа

Овощи Коктейли

Жаркое {режим гриля)


-,0 :2 14 мин

Рис 44 Отклики датчиков при приготовлении пкщи в электронной СВЧ-печи



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 [11] 12 13 14 15 16 17


0.0266