Удаленный контроль массива датчиков

Удаленный контроль массива датчиков

Басков М.П. - Москва, Левашов О.Д. - Брешия (Италия)

В статье представлена простая реализация контроля удаленного массива датчиков, имеющих бинарный выход («да – нет»). Датчики могут иметь различное назначение и конструкцию, важно, чтобы они имели либо релейный (контактный) выход, либо выход с открытым коллектором.

 

 

 

Авторы несколько лет используют представленную схему для контроля температуры, влажности и других параметров в оранжерее, удаленной от поста контроля на 50 метров. Система капельного автополива в оранжерее является общей для всех растений. Регулировка осуществляется индивидуальными дозаторами, которые довольно часто перестают работать из-за зарастания сопла кристаллами кальция, так как вода в местных источниках является сильно кальцинированой. Поэтому почти каждое растение снабжается индивидуальным датчиком влажности, срабатывающим при критическом высыхании почвы. Соединение концентратора с датчиками осуществляется двухпарным кабелем UTP категории 5е с медными жилами.

Для организации канала передачи данных использованы широко распространенные микросхемы энкодера и декодера серии HT12 фирмы HOLTEK. В технических описаниях микросхем (см. ссылки в конце статьи) приведены типовые примеры их применения.

Энкодеры HT12A и HT12E используют 12-разрядное адресное пространство, 4 старших разряда из которого используются для передачи данных. Отличие между этими микросхемами заключается в том, что на выходе HT12А последовательный код модулирует несущую частоту 38 кГц для использования в системах управления, имеющих инфракрасный канал связи.

Последовательный код на выходе HT12Е высокочастотного заполнения не имеет и для передачи данных нужен либо радиоканал, либо физическая линия.

Декодеры HT12D и HT12F также имеют существенные различия. Декодер HT12D использует 8-разрядное адресное пространство и 4-разрядный выходной регистр-защелку данных, то есть, полученные данные сохраняются до прихода новой порции данных. Это позволяет передать максимум 15 состояний объекта, отличных от исходного. Декодер HT12F использует 12-разрядное адресное пространство и единственный выход данных.

В предлагаемой вниманию читателей статье мы применили именно эту микросхему, используя для декодирования данных динамическое формирование адреса в старших разрядах, так как число датчиков в нашей системе существенно больше пятнадцати.

Принципиальная схема системы удаленного контроля массива датчиков изображена на Рисунке 1. Сверху – схема объекта, снизу – схема устройства контроля.

Удаленный контроль массива датчиков
Рисунок 1. Принципиальная схема системы контроля массива датчиков.

В схеме допущен ряд упрощений. Так, приоритетный шифратор «64 на 6» и дешифратор «6 на 64» показаны условными блоками; они выполнены по стандартным для отрасли схемам, неоднократно описанным в любительской литературе, например [1] и [2]. Индикация состояния датчиков представлена набором светодиодов.

Рассмотрим схему более подробно. Контроль состояния объекта осуществляется массивом датчиков, имеющих выходы с открытым коллектором. Низкий потенциал на выходе датчика сигнализирует об отклонении контролируемого параметра от нормы.

Срабатывание любого датчика приводит к изменению двоичного кода на выходе шифратора. Любая «лог. 1» в коде приводит к появлению на выходе инвертора DD1-1 низкого уровня, разрешающего энкодеру DD2 начать передачу данных.

Для контроля исправности канала связи в схему введен генератор на триггере Шмитта DD1-2, выходной сигнал которого – «меандр» с периодом 15 секунд.

Важное условие функционирование системы контроля. Выходной сигнал датчика должен быть продолжительным (более 10 секунд), то есть датчик не должен срабатывать и тут же возвращаться в исходное состояние. Это условие соответствует контролю «медленных» процессов – критическому изменению влажности, температуры и т.д.

Выходной сигнал энкодера DD2 с выхода VT1 в виде пачек последовательного кода поступает на вход передатчика TR – радиотрансивера или адаптера физической линии.

Переданный код принимается ресивером RS и обрабатывается декодером DD3, шесть старших битов адреса которого формируются динамически двоичными счетчиками DD5-1 и DD5-2.

Параллельно двоичный код подается на вход дешифратора «6 на 64», к выходу которого подключены светодиоды индикатора LED1 – LED63.

При совпадении принимаемого кода и адреса декодера на его выходе VT появляется высокий уровень, останавливающий счетчик DD5-1 и открывающий транзистор VT1, который, открываясь, подает низкий потенциал на катоды светодиодов LED1 – LED63, вследствие чего загорается светодиод с номером сработавшего датчика, который будет светиться до тех пор, пока не будет устранена причина аварии.

В отсутствие аварийной ситуации светодиод LED64, периодически вспыхивая, индицирует исправность канала связи. При обрыве линии светодиод LED64 постоянно выключен, а случае срабатывания любого из датчиков светится постоянно.

Единственным элементом системы контроля, нуждающимся в настройке, является генератор на триггере Шмитта DD4-1, частоту которого следует корректировать в процессе наладки. Лучше сразу установить многооборотный подстроечный резистор. Наивысшая частота генератора, при которой корректно выполняется сравнение динамически формируемого адреса с адресом, передаваемым по каналу связи, составляет 200 Гц. Причина в том, что каждый новый адрес сравнивается с переданным адресом трижды, и лишь после этого происходит подтверждение корректности адреса.

Относительно медленная реакция на изменение состояния объекта, составляющая около 2 секунд, не является недостатком системы контроля, а ее свойством, определяющим сферу применения.

Если число датчиков в системе меньше 32, можно существенно упростить схемы шифратора и дешифратора, а также увеличить скорость реакции на срабатывание датчиков.

Ссылки

  1. Техническая библиотека lib.qrz.ru. Шифратор на 64 входа
  2. Техническая библиотека lib.qrz.ru. Дешифратор на 64 выхода

Материалы по теме

  1. Datasheet Holtek HT12A/HT12E
  2. Datasheet Holtek HT12D/HT12F
  3. Datasheet Texas Instruments CD4049BE
  4. Datasheet Texas Instruments CD4093BE
  5. Datasheet Texas Instruments CD4520BE
 
 
 
Оригинал здесь.

Комментарии

Чтобы оставить комментарий, Вам нужно авторизоваться.