Thiết bị đo khí sử dụng công nghệ FPAA

B GIO DC V O TO TRNG I HC BCH KHOA H NI - PHM VN HIU THIT B O KH S DNG CễNG NGH FPAA LUN VN THC S KHOA HC CHUYấN NGNH: O LNG V CC H THNG IU KHIN H Ni Nm 2012 B GIO DC V O TO TRNG I HC BCH KHOA H NI - PHM VN HIU THIT B O KH S DNG CễNG NGH FPAA LUN VN THC S KHOA HC CHUYấN NGNH: O LNG V CC H THNG IU KHIN NGI HNG DN KHOA HC : PGS.TSKH TRN HOI LINH H Ni Nm 2012 LI CAM OAN Tụi xin cam oan quyn lun thc s khoa hc: Thit b o khớ s dng cụng ngh FPAA tụi t thit k di s hng dn ca thy giỏo PGS.TSKH Trn Hoi Linh Cỏc s liu v kt qu l hon ton ỳng vi thc t hon thnh quyn lun ny, tụi ch s dng nhng ti liu c ghi danh mc ti liu tham kho v khụng chộp hay s dng bt k ti liu no khỏc Nu phỏt hin cú s chộp, tụi xin chu hon ton trỏch nhim H Ni, ngy 25 thỏng 03 nm 2012 Hc viờn Phm Vn Hiu - - DANH MC HèNH V Hỡnh 1.1 Cu to cm bin t xỳc tỏc 11 Hỡnh 1.2 Cm bin bỏn dn mng dy thic ụ-xớt (SnO2) .14 Hỡnh 1.3 Cu to cm bin in húa 17 Hỡnh 1.4 Tam giỏc bc la .25 Hỡnh 1.5 Nguyờn lý c bn ca mch an ton tia la hot ng theo nguyờn tc hn ch kh nng gõy chỏy n bng cỏch hn ch nng lng in v nhit b mt Mch bao gm thnh phn c bn: ngun in, in tr, in cm v in dung 27 Hỡnh 1.6 Mch thun tr 27 Hỡnh 1.7 a) ng c tớnh bc la ti thiu theo nhúm khớ cho thit b in dựng khai thỏc m (nhúm I) b) ng c tớnh gii hn n cao v gii hn n thp ca tng loi khớ .28 Hỡnh 1.8 Hng ro an ton dựng i-t zener 31 Hỡnh 1.9 Kt ni thit b gia vựng an ton v vựng nguy him thụng qua ro chn anton tia la dựng i-t zener .32 Hỡnh 1.10 Ro chn an ton tia la t hp .33 Hỡnh 2.1 S thit b .35 Hỡnh 2.2 Vi x lý trung tõm PSoC 36 Hỡnh 2.3 S cu trỳc ca chớp PSoC1 v s chõn ca chớp CY8C29566 37 Hỡnh 2.4 Chip FPAA AN231E04 40 Hỡnh 2.5 LCD 2x8 ký t v Chớp DS1307 .41 Hỡnh 2.6 Th nh dung lng ln SD (1GB) 42 Hỡnh 2.7 Opto-Coupler PC817 v s kt ni liờn ng ct in ca thit b o.42 Hỡnh 2.8 IC Max3080 43 Hỡnh 2.9 IC AM422 44 Hỡnh 2.10.Cm bin khớ mờ-tan ca Nemoto 46 Hỡnh 2.11 c tớnh ca cm bin khớ mờ-tan NPL-13S 47 Hỡnh 2.12 Sensor NAP-701 47 Hỡnh 2.13 c tớnh u ca sensor NAP-701 48 Hỡnh 3.1 S thit b .50 Hỡnh 3.2 S ghộp ni gia PSoC v FPAA 51 Hỡnh 3.3 S kt ni chõn ca chip FPAA AN231E04 51 Hỡnh 3.4 a: S mch khuch i tớn hiu cm bin khớ CH4 52 Hỡnh 3.4 b: S mch khuch i tớn hiu cm bin CO in húa .52 - - Hỡnh 3.5 Cu hỡnh b khuch i o chip FPAA 53 Hỡnh 3.6 Cu hỡnh b tớch phõn v b khuch i ca cm bin o khớ CO 54 Hỡnh 3.7 S kt ni phớm bm 55 Hỡnh 3.8 S kt ni phớm bm E .56 Hỡnh 3.9 S kt ni LCD2x8 56 Hỡnh 3.10 S mch cũi ốn v tớn hiu ct in 57 Hỡnh 3.11 S mch truyn thụng 58 Hỡnh 3.12 S mch truyn 4-20mA 58 Hỡnh 3.13 S mch b c quy .59 Hỡnh 3.14 S mch n ỏp cm bin CH4 59 Hỡnh 3.15 S mch n ỏp mch chớnh 60 Hỡnh 3.16 Cỏc mụ-un la chn t cu hỡnh cho chớp PSoC .62 Hỡnh 3.17 Phm cu hỡnh chung 63 Hỡnh 3.18 t cu hỡnh cho ADC 64 Hỡnh 3.19 t cu hỡnh cho DAC 64 Hỡnh 3.20 t cu hỡnh cho SPI .65 Hỡnh 3.21 t cu hỡnh cho giao tip th SD 65 Hỡnh 3.22 t cu hỡnh cho giao tip th SD 66 Hỡnh 3.23 Cu hỡnh ti nguyờn chớp PSoC 67 Hỡnh 3.24 S mch tng ng an ton tia la ca thit b .69 Hỡnh 3.25 Cu to v .77 Hỡnh 3.26 Ghi nhón thit b 78 Hỡnh 3.27 Bo mch 78 Hỡnh 4.1 Cu trỳc chng trỡnh .79 Hỡnh 4.2 Mụ t bt/tt thit b bng phớm mm .80 Hỡnh 4.3 Trỡnh t menu ci t thit b 81 Hỡnh 4.4 Trỡnh t ch hiu chnh 84 Hỡnh 4.5 Chu k o ca cm bin CH4 85 Hỡnh 4.6 Lu thut toỏn o 87 Hỡnh 4.7 Giao din phn mm cụng c 89 Hỡnh 4.8 Kin trỳc h thng 90 Hỡnh 4.9 Mụ hỡnh trin khai ti m 91 Hỡnh 4.10 Mụ hỡnh thit k phũng giỏm sỏt trung .93 Hỡnh 4.11 Kt cu ca trm cc b 94 Hỡnh 4.12 Giao din giỏm sỏt s ng lũ 95 Hỡnh 4.13 Giao din giỏm sỏt th 96 - - Hỡnh 4.14 Giao din cnh bỏo 96 Hỡnh 5.1 Mch in 98 Hỡnh 5.2 Thit b o khớ hon thin 98 - - MC LC M U CHNG 1: TNG QUAN V CC PHNG PHP O KH V TIấU CHUN PHềNG CHNG CHY N TRONG MễI TRNG Cể KH BI N .9 1.1 Tng quan cỏc phng phỏp o khớ .10 1.1.1 Cm bin t xỳc tỏc (Catalytic bead sensor) 10 1.1.2 Cm bin bỏn dn (Semiconductor sensors) 13 1.1.3 Cm bin in húa (Electrochemical sensors) 16 1.1.4 Cm bin hng ngoi (Infrared sensors) 19 1.2 Mt s tiờu chun phũng n s dng khai thỏc hm lũ v nguyờn tc thit k mch an ton tia la 22 1.2.1 Gii thiu tiờu chun phũng n 22 1.2.2 iu kin gõy chỏy n .25 1.2.3 Nguyờn tc thit k mch an ton tia la .26 CHNG 2: CC YấU CU V C TNH K THUT V CHC NNG CA THIT B O PHềNG CHNG CHY N 35 2.1 Khi x lý trung tõm 35 2.2 Khi FPAA 39 2.3 Khi hin th LCD, b nh thi gian thc v phớm bm 41 2.4 B nh ngoi 41 2.5 Khi cnh bỏo .42 2.6 Khi giao tip truyn thụng RS485 43 2.7 Khi giao tip tng t 43 2.8 Khi ngun cung cp 44 2.9 Cm bin .44 2.10 V thit b .48 2.11 H thng quan trc khớ m 48 CHNG 3: PHN TCH V THIT K THIT B O KH 50 3.1 S mch thit b .50 - - 3.2 t cu hỡnh FPAA 50 3.3 Phớm bm, hin th 55 3.4 Cũi ốn, tớn hiu ct in 56 3.5 Khi truyn d liu .57 3.6 c-quy 58 3.7 Khi ngun n ỏp 59 3.8 Khi x lý trung tm 60 3.9 Phõn tớch v thit k mch an ton tia la 68 3.10 Thit k v 76 3.11 Bo mch 78 CHNG 4: XY DNG PHN MM THIT B V XUT H THNG GIM ST KH 79 4.1 Thit k phn mm 79 4.1.1 Chng trỡnh ng v tt thit b 80 4.1.2 Chng trỡnh x lý menu .80 4.1.2 Ch hiu chnh mm 81 4.1.3 Ly mu v x lý phộp o .85 4.1.4 Truyn thụng 88 4.1.5 Phn mm cu hỡnh mỏy o trờn mỏy tớnh PC 89 4.2 xut h thng giỏm sỏt khớ 90 4.2.1 Kin trỳc h thng 90 4.2.2 Mụ t cỏc thnh phn v tớnh nng h thng 91 CHNG V: CC KT QU THC HIN 97 TI LIU THAM KHO 104 Ph lc A Cỏc ng cong c tớnh 105 Ph lc B Quy trỡnh th nghim thit b 108 Ph lc C nh dng chui d liu 110 - - M u M U Ngnh khai thỏc m trờn th gii v Vit Nam núi riờng ang ngy cng khai thỏc xung sõu, i kốm vi nú l mc cha khớ v thoỏt khớ cng cao, nhng nm va qua nhiu cỏc v tai nn n khớ ó xy ( Vit Nam ó xy cỏc v n khớ mờ-tan m than Mo Khờ lm cht 19 ngi, m Thng Nht lm cht ngi v m Khe Chm lm cht ngi), ú kim soỏt khớ l rt quan trng Hu ht cỏc nc trờn th gii u cú quy nh bt buc i vi cỏc m khai thỏc hm lũ phi trang b h thng kim soỏt khớ, nõng cao an ton v tng nng sut khai thỏc, vy nhu cu v thit b o khớ l rt cao Hn na vi c thự cỏc cm bin khớ thng l phi tuyn v trụi ln nờn cn c hiu chnh hoc thay th u o thng xuyờn, õy cng l yu t lm tng nhu cu lm ch c cụng ngh ch to thit b nc Hai loi khớ cn kim soỏt chớnh hm m l khớ CH4 v khớ CO Khớ CH4 l thnh phn khớ ch yu tớch t cỏc va than v thoỏt ngoi quỏ trỡnh khai thỏc, lng khớ thoỏt nhiu hoc l thụng giú m khụng ỏp ng kp nú s lm gim lng ụ-xy khụng khớ gõy hi cho sc khe th m Mt yu t ht sc nguy him na ú l nng khớ CH4 khụng khớ t n khong gii hn chỏy n, nu gp c ngun phỏt sinh tia la s gõy chỏy n dn n thit hi nghiờm trng cho ngi v ti sn Cũn khớ CO l khớ phỏt sinh quỏ trỡnh chỏy thiu ụ-xy hm m, nht l xy chỏy n khớ CH4 hm m thỡ lng khớ CO sinh rt nhiu, phỏt hin sm s xut hin khớ ny s h tr m tin hnh cỏc bin phỏp s tỏn kp thi trỏnh nhim c CO Thc t cỏc v n khớ m thỡ s lng ngi cht nhim c khớ CO sinh nhiu hn so vi s ngi cht va p trc tip t v n Do ú, thit k thit b o khớ CH4 v khớ CO cho hm m l ni dung chớnh ca lun Ngy k thut o lng ó t c nhng bc tin rt cao, gim thi gian thit k sn phm thng mi ti mc ti a cú th nh s dng cỏc k thut vi in t, vi x lý cú mt tớch hp cao v s phỏt trin ca cụng ngh thụng tin õy l iu ht sc thun li cho cỏc k s thit k ch to cỏc thit b o lng núi chung v thit b o khớ núi riờng nhm ỏp ng c nhu cu s dng ti ni h sinh sng v gim ti a mi chi phớ phi nhp ngoi Lun s dng cụng ngh FPAA v vi iu khin PSoC lm nn tng cho vic thit k thit b o khớ - - M u ti t cỏc mc ớch v cỏc kt qu cn t c nh sau: Vi Tỡm hiu cỏc phng phỏp o khớ, tiờu chun chỏy n v nguyờn tc thit k mch an ton tia la Tỡm hiu v nghiờn cu v cụng ngh FPAA v cụng ngh PSoC Thit k mỏy o nng khớ hm m s dng cụng ngh FPAA v PSoC xut thit k h thng cnh bỏo khớ t ng da trờn cỏc thit b o khớ ó c thit k cho mụi trng cú nguy c chỏy n mc tiờu nh trờn lun c b cc ni dung thnh chng v mt phn kt lun nh sau: Ni Chng 1: Tng quan v cỏc phng phỏp o khớ v tiờu chun phũng chng chỏy n mụi trng m hm lũ cú khớ bi n Chng 2: Cỏc yờu cu v c tớnh k thut v chc nng ca thit b o phũng chng chỏy n Chng 3: Phõn tớch v thit k thit b o khớ phũng chng chỏy n Chng 4: Xõy dng phn mm thit b v h thng giỏm sỏt khớ Chng V: Cỏc kt qu thc hin Kt qu nghiờn cu v hng phỏt trin dung nghiờn cu ca lun cho thy kh nng ng dng cụng ngh FPAA, PSoC vic ch to thit b o lng núi chung v thit b o khớ núi riờng s dng mụi trng cụng nghip cú nguy c chỏy n nh cỏc m than khai thỏc hm lũ Vit Nam Vi nng lc hn ch ca bn thõn cng nh cỏc nguyờn nhõn khỏch quan, ch quan khỏc, ni dng lun khú trỏnh nhng thiu sút Em rt mong c s gúp ý ca quý thy cụ, cỏc bn bố v ng nghip lun c hon thin hn Tỏc gi xin chõn thnh cm n cỏc thy giỏo v cụ giỏo B mụn K thut o v Tin hc cụng nghip, Trng i hc Bỏch Khoa H Ni, cỏc bn bố ng nghip ó giỳp v to iu kin thun li thi gian thc hin lun c bit tỏc gi xin by t lũng bit n sõu sc vi Thy giỏo PGS.TSKH Trn Hoi Linh ó quan tõm, tn tỡnh hng dn giỳp tỏc gi xõy dng v hon thnh lun ny - - Ph lc Ph lc A Cỏc ng cong c tớnh - 105 - Ph lc Quan h bc la gia in ỏp v in dung U = f(C) Quan h bc la gia in ỏp v dũng in U = f(I) - 106 - Ph lc Quan h bc la gia dũng in v in cm L = f(I) - 107 - Ph lc Ph lc B Quy trỡnh th nghim thit b o khớ (Quy trỡnh th nghim thit b o khớ ban hnh ni b ca Trung tõm An ton M) a Kim tra cỏc thụng s an ton - Thụng s an ton tia la: + in ỏp lm vic ln nht ca thit b o Umax: 33V + Dũng in lm vic ln nht ca thit b o Imax: 850mA + in cm trong: Li = 0mH + in dung trong: Ci = 0uF + in ỏp lm vic: Um = 12VDC - kớn ca thit b o di lũ: thụng thng thit b kiu ny s dng cp bo v IP54 (yờu cu ca tiờu chun thp hn), thit b c t mt t mụi trng phũng thớ nghim cú m v nhit ging vi mụi trng hm m Vit Nam (99%H, 40oC), quỏ trỡnh th thit b phi hot ng liờn tc ỏnh giỏ n nh cng nh kớn ca thit b b Th thit b o: Gii o th l 0-5% nng CH4, gii 0-3% sai s cho phộp l 0.1%, t 3-5% sai s l 0.3% Vic th nghim ch tin hnh mt s giỏ tr o, c th: 0%, 0.5%, 1%, 1.5%, 2%, 2.5%, 3%, 3.5%, 4.0%, 5% v tin hnh ớt nht lt vi khong thi gian gión cỏch, kt qu cỏc lt th l kt qu ỏnh giỏ sai s ca u o Vi thit b o khớ CO thỡ sai s cho phộp l 3ppm di thp v 5ppm di cao, cỏc giỏ tr th thng l 30ppm, 60ppm, 100ppm, 150ppm, 200ppm, 300ppm, Mt quy nh cn tuõn th th l: u o ch c phộp hiu chnh mt ln v bi mt ngi thc hin trc lt th u tiờn Cụng tỏc chun b: bung trn khớ, bỡnh khớ CH4 (CO) sch, thit b o khớ CH4 (CO) ó c chun hoỏ, mỏy bm/ hỳt khớ, mỏy o tn s, mỏy phỏt tn s v mt s dng c cn thit khỏc Trỡnh t mt lt th: tin hnh ln lt t n 5% (vi CO l 0-300ppm) + Ly khụng khớ sch (0%,), bm khớ vo sensor (dựng chp sensor chuyờn dựng) vi tc trm khong thi gian phỳt, ghi kt qu o - 108 - Ph lc + Trn khớ CH4 (CO) nng cn th, bm khớ vo sensor (dựng chp sensor chuyờn dựng) vi tc trm khong thi gian phỳt, sau ú bm nỳt gi o u o bt u o mu khớ, ghi kt qu o v tn s tớn hiu phỏt tng ng vi giỏ tr o + Tin hnh tng t vi cỏc mu khớ khỏc Khong cỏch gia hai ln o liờn tip ti thiu l phỳt Kim tra cỏc tớn hiu bỏo ng u o phỏt nng khớ vt quỏ ngng ci t Tớn hiu bỏo ng bng õm thanh, ỏnh sỏng v gi mỏy ct in Cỏc tớn hiu bỏo ng ny cú th s dng hoc khụng ngi dựng ci t c Kim tra tớn hiu S dng mt mỏy o dũng in nh ó c chun húa v mt s dng c khỏc kim tra kt ni Ghi tớn hiu dũng in tng ng vi mi mu khớ th: + 0-5%CH4 (hoc 0-300ppm CO) tng ng vi tớn hiu 4-20mA + ỏnh giỏ sai s Sau kim tra v th nghim thit b o, tin hnh chy th liờn tc nhiu ngy theo dừi n nh ca thit b Ghi chỳ: 1% = 10.000 ppm - 109 - Ph lc Ph lc C nh dng chui d liu a Chui d liu o - Chui lnh yờu cu add Func=1 crc Vi func =1 + add: a ch thit b, byte + func: mó lnh byte, =1 - lnh c d liu hin ti - lnh gi cu hỡnh - lnh t cu hỡnh - lnh t thi gian - lnh c d liu quỏ kh + crc: kim tra, byte - chui tr li add Func=1 data status bat vsen crc + data: d liu o, byte + status: d liu trng thỏi byte, ú Bit0: cnh bỏo cũi ốn, =1 ang cú cnh bỏo Bit1: trng thỏi mỏy ct, =1 ang ct Bit2: kt ni ngun ngoi, =1 ang kt ni vi ngun ngoi + bat: in ỏp c-quy, byte + vsen: in ỏp ngun cm bin, byte b Chui d liu c cu hỡnh - Chui lnh yờu cu add Func=2 crc Vi func = - chui tr li add Func=2 alarm mode No + alarm: ngng cnh bỏo t - 110 - N1 C1 N2 C2 crc Ph lc + mode: ci t ch Bit0: =0 l o CH4, =1 o CO Bit1: t bỏo ng cũi ốn, =0 khụng bỏo, =1 bỏo cũi ốn Bit2: ci t ct in, =0 khụng dựng, =1 ct in vt ngng + No: giỏ tr ADC im khụng, byte + N1: giỏ tr ADC im hiu chnh 1, byte + C1: nng im hiu chnh 1, byte + N2: giỏ tr ADC im hiu chnh 2, byte + C2: nng im hiu chnh 2, byte c Chui d liu ghi cu hỡnh - chui gi add Func=3 alarm mode No N1 C1 N2 C2 crc + func = + alarm: ngng cnh bỏo t + mode: ci t ch Bit0: =0 l o CH4, =1 o CO Bit1: t bỏo ng cũi ốn, =0 khụng bỏo, =1 bỏo cũi ốn Bit2: ci t ct in, =0 khụng dựng, =1 ct in vt ngng + No: giỏ tr ADC im khụng, byte + N1: giỏ tr ADC im hiu chnh 1, byte + C1: nng im hiu chnh 1, byte + N2: giỏ tr ADC im hiu chnh 2, byte + C2: nng im hiu chnh 2, byte - Chui phn hi add Func=3 OK crc d Chui d liu t thi gian - Chui lnh yờu cu add func=4 day mon year hour + day: ngy t, byte + mon: thỏng t, byte - 111 - sec crc Ph lc + year: nm t, byte + hour: gi t, byte + min: phỳt t, byte + sec: giõy t, byte - chui tr li add Func=4 OK crc e Lu tr d liu th nh D liu o lng c lu tr vo th nh SD theo thi gian thc tin cho vic theo dừi hot ng thit b thi gian di Cu trỳc d liu lu vo th nh nh sau: Mt th nh bt k u cú cu trỳc lu tr nh nht l Sector c ỏnh s th t t v tng dn Mi sector cú 512 Bytes Thit b lu d liu theo phõn vựng nh nh sau: + Sector t n 1022 khụng dựng + Sector 1023 dựng lu d liu tr Pdata v pheader t ú tớnh c thụng tin v b nh nh: lu c bao nhiờu file, lu n sector th bao nhiờu ca th nh +Sector 1024 n 4095 lu d liu file ( theo ngy thỏng nm v mó thit b) Mi sector s sector ny cho ta nhn bit c õu l d liu ca mt thit b mt ngy no ú c ti v + Sector t 4096 tr i lu d liu nh dng d liu mi Sector c ch chi tit trờn bng C.1 di õy Bng C.1 Khung d liu mi sector Th t Word Giỏ tr tớnh (Word) sector DeviceID Ngy Thỏng Nm Gi - 112 - Ghi chỳ Ph lc Phỳt Giy %CH4 Giỏ tr hin ti ppmCO Giỏ tr hin ti Trng thỏi cũi 10 Trng thỏi mỏy ct 11 Trng thỏi kt ni ngun ngoi 12 in ỏp c quy 13 in ỏp ngun cm bin 14 Ngng cnh bỏo CH4 15 Ngng cnh bỏo CO 16 Ch lm vic chớnh 17 t cnh bỏo cũi 18 t ct in 19 Giỏ tr ADC chnh khụng (No) Dnh cho o CH4 20 Giỏ tr ADC chnh nhy (N1) // 21 Giỏ tr nng chnh nhy // CH4 hoc CO (C1) 22 Giỏ tr ADC chnh nhy (N2) // 23 Giỏ tr nng chnh nhy // (C2) 24 Giỏ tr ADC chnh khụng (No) Dnh cho o CO 25 Giỏ tr ADC chnh nhy (N1) // 26 Giỏ tr nng chnh nhy // (C1) 27 Giỏ tr ADC chnh nhy (N2) // 28 Giỏ tr nng chnh nhy // (C2) - 113 - Ph lc Ph lc D Mó ngun chng trỡnh / -// C main line // -#include #include "PSoCAPI.h" // part specific constants and macros // PSoC API definitions for all User Modules #include "stdlib.h" #include "math.h" #pragma interrupt_handler Counter8_1_ISR; //define keys////////////////////////////////////////////////////// const BYTE enter = 0x01; //Enter key const BYTE cancel = 0x02; //Cancel key const BYTE plus = 0x04; //+ key const BYTE minus = 0x08; //- key const BYTE m_co = 0x01; //Do CO const BYTE m_ch4 = 0x00; //Do CH4 //define status bit//////////////////////////////////////////////// const BYTE hold = 0x08; //P1.3 Hold supply power const BYTE connected = 0x80;//P4.7, Bao ket noi nguon const BYTE goido = 0x04; //P3.2, Bao ket goido /////////////////////////////////////////////////////////////////// //Declare global variables///////////////////////////////////////// BYTE key, key1,key2; int temp[10]; //Su dung trung gian double tgian; //Bien trungngian unsigned int key_time; //timer for getting a key BYTE h_byte,l_byte;// int hng,ht,hc,hdv; char buf[5]; //buffer for display int ch4,co; int Nadc, Noch4, N1ch4, span1ch4, N2ch4, span2ch4; int Noco, N1co, span1co, N2co, span2co; - 114 - Ph lc int span420ch4, span420co; //20mA full range int time; //sampling period int Vacquy; //Dien ap ac-quy BYTE mode; // =0/%CH4, =1/ppmCO BYTE submenu_pos[8];//con tro dang o menu nao va man hinh dang hien menu nao BYTE config[29]; // :00-Che do, :01-Nguongch4,:02-Nguongco, :03-May cat, :04-Coi bao dong, //05:06-4.20mach4, 07:08-4.20maco, //09:10-Nzeroch4, 11:12-N1ch4, 13:14-span1ch4, 15:16-N2ch4,17:18-span2ch4 //19:20-Nzeroco, 21:22-N1co, 23:24-span1co, 25:26-N2co, 27:28-span2co int dac_output; //Set ADC data reg for curent output 4.20ma /////////////////////////////////////////////////////////////////////////// ///Interrupt routines////////////////////////////////////////////////////// /////////////////////////////////////////////////////////////////////////// void Counter8_1_ISR(void) { key_time++;//timer for getting a key //time++; //period sampling } //////////////////////////////////////////////////////////////////// ///Subroutines////////////////////////////////////////////////////// //////////////////////////////////////////////////////////////////// void delay(unsigned int t); BYTE get_key(void); BYTE wait_key_up(void); BYTE wait_key_down(void); BYTE wait_key_release(void); BYTE key_press(void); void measure_ch4(void); void measure_co(void); int submeasure_ch4(void); //P0.1 int submeasure_co(void);//P0.5 int check_batt(void); //P0.3 int check_vsen(void); //P0.7 - 115 - Ph lc int TinhNongDoch4(int n); int TinhNongDoco(int n); void tach_chu_so(int so); void tach_ht_hc(int so); void bao_nguon_yeu(void); //thong bao nguong yeu va dung viec void displaych4(int ds); //display %ch4 void displayco(int ds); //display ppmCO void display_unsign(int ds); //display unsigned int void init_blocks(void); void stop_blocks(void); void start_device(void); void DuyTriNguon(BYTE nguon); void GoiDo(BYTE goido); void ChoPhepTramGoiDo(BYTE tram); void MayCat_1(BYTE mac); BYTE KtraGoiTuTram(void); BYTE KtrKetNoi(void); void BaoCoi(BYTE bc); void init(void); void menu(void); void mnu_TatMay(void); void mnu_CheDo(void); void mnu_Nguong(void); void mnu_MayCat(void); void mnu_CoiBD(void); void mnu_XemCauHinh(void); void mnu_420ma(void); void mnu_Calib(void); void high_calib(void); void zero_calib(void); void mnu_TatMay_Nhan(BYTE tm,BYTE row); void mnu_CheDo_Nhan(BYTE cd,BYTE row); void mnu_Nguong_Nhan(BYTE ng,BYTE row); void mnu_MayCat_Nhan(BYTE mc,BYTE row); void mnu_CoiBD_Nhan(BYTE coi,BYTE row); void mnu_XemCauHinh_Nhan(BYTE config,BYTE row); void mnu_420ma_Nhan(BYTE thoat,BYTE row); - 116 - Ph lc void mnu_Calib_Nhan(BYTE cali,BYTE row); void XulyPhimCong_menu(void); void XulyPhimTru_menu(void); void DichChuyenMenu(void); void HienNguong(BYTE n, BYTE mod); void convert_dac(int dac); void check_serial(void); //Truyen thong noi tiep void h_l_byte(unsigned int in); void view_adc(int n); void load_fpaa(void); //Nap cau hinh cho void save_sdcard(void); //Luu vao the nho void set_time(); //From PC void main() { // Insert your main routine code he0000re BYTE scankey; //PRT2DR|=hold; //Duy tri nguon P2.4 Counter8_1_EnableInt(); M8C_EnableGInt; LCD_1_Start(); start_device(); SPIM_1_Start(SPIM_1_SPIM_MODE_1 | SPIM_1_SPIM_MSB_FIRST); // Chu y Counter8_ACLK_Start(); PGA_1_Start(3); DAC9_1_Start(3); Counter8_1_Start(); AMUX8_1_Start(); Counter16_1_Start(); ADCINC12_1_Start(3); ADCINC12_1_GetSamples(0); load_fpaa(); init(); // Nap cau hinh FPAA //check the first time //loop forever while(1) { time++; //if (wait_key_down()==enter) menu(); //Parameters settings - 117 - Ph lc menu(); //Cai dat, hieu chinh thiet bi if (time>200) //scan period { LCD_1_Position(0,0); if (mode==ch4) LCD_1_PrCString("%CH4 "); else LCD_1_PrCString("ppmCO "); LCD_1_Position(1,0); if (mode==ch4) measure_ch4(); else measure_co(); time=0; convert_dac(ch4,mode); //Current output, 4-20mA save_sdcard(); } check_serial(); //Ktra chuoi truyen thong } }//end of main program - 118 - Ph lc DS3 M1 IRF9540N/TO DS4 M2 IRF9540N/TO R14 1,5/5W F5 JN1 R10 batt ZN2 12V C2 105 ZN1 12V Cp1 SDCard F7 L1117L-3.3 Int put + 10uF R18 47k 47k Out put R24 0.1 R9 4,7k baodong 420 hold D3 Cổng nối nguồn, tín hiệu 4-20mA tín hiệu báo động R17 100R D5 R13 1.5k D10 Q3 C828 0.1uF 22uF SDCardSD_SCLK_Pin COM D6 47k R12 47k R15 VCC_A VIN + RVc Rc4 Rc1 FX1 10 11 SCHOTTKY VCC_A 47k R27 Mạch nguồn 5V v 3.3V 3.3V C14 0.1uF VCC_A C18 C19 C17 0.1uF 0.1uF 0.1uF C20 0.1uF C21 0.1uF J11 C22 0.1uF 0.1uF C16 C9 1uF RX VMạch cầu WheatStone SCL RN1 15k Khối thời gian thực SDA Tín hiệu điện áp từ cầu WheatStone key key key Kết nối cảm biến CH4 CO P2[5] P2[3], AI P2[1], AI P4[7] P4[5] P4[3] P4[1] SMP P3[7] P3[5] P3[3] R_led 1k5 EX1 i1 i2 i3 i4 i5 i6 i7 i8 i9 i10 i11 J6 Buttons 3.3V 3.3V MOSI RS7 10k RS8 10k Enable_RX SCL SDA onof f RESET CY 8C29566 P2[4] P2[2] P2[0] P4[6] P4[4] P4[2] P4[0] XRES P3[6] P3[4] P3[2] 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 J33 J32 J31 J30 J29 J28 J27 J26 J25 J24 J23 SDCardSD_CD_Pin SDCardSD_SCLK_Pin SDCardSD_CS_Pin RW ENA DB6 DB4 RESET MOSI SCLK GioDo beep 5V batt_A PSoC (khối xử lý trung tâm) 44 43 42 41 40 39 38 37 36 35 34 backlight DB4 DB5 DB6 DB7 10 11 J12 J13 J14 J15 J16 J17 J18 J19 J20 J21 J22 10 11 J23 J24 J25 J26 J27 J28 J29 J30 J31 J32 J33 10 11 J34 J35 J36 J37 J38 J39 J40 J41 J42 J43 J44 TX 14 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 DZ5 5,6V DZ7 5,6V DZ4 5,6V DZ6 5,6V DZ8 5,6V MAX3080 J14 CH4 RX A RO B GND GND RE R45 12 470 Enable_RX DZ9 5,6V DZ11 5,6V DZ13 5,6V DZ10 5,6V DZ12 5,6V DZ14 5,6V 3,3 F2 Fast FUSE F3 Fast FUSE J15 C11 0.1 R57 100 Terminal R46 R56 3,3 470 Khối truyền thông Sơ đồ mạch nguyên lý thiết bị đo khí sử dụng công nghệ FPAA - 119 - F4 Fast FUSE Cổng truyền thông RS485/422 CON4 J11 FX4 10 11 J11 LCD F1 Fast FUSE J2 3,3 R55 11 3,3 R40 10 1 R54 DZ3 5,6V 33 2 Khối FPAA ch4- J13 CO ch4ch4+ R39 33 VCC Y DI Z inputCOinputCO+ EX4 R53 U10 J11 FX3 Ra LCD LCD 4,7K 3.3V 10 11 12 13 14 15 16 Q7 C828 R58 inputCO- C J11 R34 2.2k 5V i33 SCLK i32 i31 SS_FPAA i30 i29 i28 i27 i26 i25 i24 D+ i23 D- 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 DE RESETb SO MEMCLK/DOUT2 ACTIVATE ERRb LCCb/DOUT1 SI DVSS DVDD MODE ACLK AN231E04 SCLK CS1b CS2b CFGFLGb BVSS VREFN VMR VREFP BVDD I4P I4N I3N O3N O3P IO5P IO5N IO6P IO6N IO7P IO7N O4P O4N I1P I1N O1N O1P AVSS O2P O2N I2N I2P AVDD I3P R32 1k R33 47k i13 i14 i15 i16 i17 i18 i19 i20 i21 i22 i11i10i9 i8 i7 i6 i5 i4 i3 i2 i1 10 11 i12 W 3.3V i34 i35 i36 i37 i38 i39 i40 i41 i42 i43 i44 J4 RS RW ENA R37 2.2k i34 i35 i36 i37 i38 i39 i40 i41 i42 i43 i44 R J11 10 11 Mạch cảnh báo còi liên động cắt điện Vee backlight beep RS6 10k U8 i12 i13 i14 i15 i16 i17 i18 i19 i20 i21 i22 i23 i24 i25 i26 i27 i28 i29 i30 i31 i32 i33 Q8 C828 R36 47k ACLK J11 EX2 EX3 R35 2,2k break RESFPAA hold prog 3.3V RESFPAA SPEAKER LS1 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 3.3V VCC_A start1 start2 key key 2 Led_done TX 10 11 10 11 batt P3[1] P1[7], P1[5], P1[3] P1[1], GND P1[0], P1[2] P1[4], P1[6] P3[0] J9 1k break ACLK P2[7] AI, P0[1] AIO, P0[3] AIO, P0[5] AI, P0[7] VCC AI, P0[6] AIO, P0[4] AIO, P0[2] AI, P0[0] P2[6] SDCardSD_WP_Pin J1 SDCardSD_DO_Pin J2 SDCardSD_DI_Pin J3 connected J4 RS J5 DB7 J6 DB5 J7 J8 J9 J10 10 J11 11 VRS1 5k R42 22k R41 22k J8 D9 DAC 44 43 42 41 40 39 38 37 36 35 34 U3 VCC_A D+ baodong break VCC Vbat_A ch4+ DS1307 VCC_A V+ D- RS2 Rbat2 + 1k ISO2 PC817 Vsen inputCO+ Vbat_A RS5 10k j3 CH4 BT1 1,2v 33p batt R43 1k I2C SDA, XTALout 33p VBAT VCC_A Rbat1 10k D8 CON2 inputCOch4- SDA EXTCLK C15 Vsen 3V SCL VCC_A J44 J43 J42 J41 J40 J39 J38 J37 J36 J35 J34 VCC_A CO SDA SQW/OUT I2C SCL, XTALin Y 32,768KHz X1 X2 ISO1 PC817 R44 2,2k VCC_A VCC I2C SCL I2C SDA 1k J1 J2 J3 J4 J5 J6 J7 J8 J9 J10 J11 C13 SCL RS1 10 11 J11 FX2 Khối truyền 4-20mA U5 1k D13 12V + C7 1uF Q5 C828 v sig Rc2 C W R RS4 D12 12V connected J10 RS3 1k D11 12V AM422 RVc1 R26 1,5/5W D7 3 D19 C8 330uF D18 4,7V VIN SET D17 4,7V FB LM2575 OUT O/F GND OUT D16 4,7V U7 300uH RS L2 VSET SOT-223 Int put R23 5V Out put 1K 1K VREF Q9 TIP31 R22 10K 0.1uF 0.1uF U2 GND Rc0 25 Rc5 VCC_A C24 U15 L1117L-3.3 ADJ/GND C23 Rc13 422 3.3V Cp9 2,2uF + 10 11 SDCard 47k R19 Vref Rc3 10 11 R8 10K Q4 C828 Khối mạch cấp nguồn đầu vào R7 100k Vref J11 3,3V Cấp nguồn cho cảm biến CH4 R6 10K R20 1.5k GioDo Q10 C828 R25 10 11 3,3V SDCardSD_DO_Pin 10 SDCardSD_CD_Pin 11 SDCardSD_WP_Pin 12 R16 10K C12 + DS10 DS12 0.1uF 10 11 3,3V Cp4 DS11 C25 10 11 ZN9 key start2 R_led_nguon 15/2W R11 100R start1 4k7 CON4 10 11 ZN8 Batt Led_nguon Fast FUSE R1 10 11 SDCardSD_CS_Pin SDCardSD_DI_Pin Vsen ZN7 SOT-223 J12 J13 J14 J15 J16 J17 J18 J19 J20 J21 J22 ZN3 12V U6 Fast FUSE Vin J1 ADJ/GND DS2 R21 47/5W ... hiểu nghiên cứu công nghệ FPAA công nghệ PSoC Thiết kế máy đo nồng độ khí hầm mỏ sử dụng công nghệ FPAA PSoC Đề xuất thiết kế hệ thống cảnh báo khí tự động dựa thiết bị đo khí thiết kế cho môi trường... trường Do mục tiêu luận văn thiết kế thiết bị đo khí sử dụng môi trường khai thác hầm lò có khí bụi nổ nên thiết bị cần thiết phải thiết kế đáp ứng tiêu chuẩn để sử dụng môi trường Có nhiều cách... pháp đo khí Căn theo lượng bốc lửa tối thiểu, khí cháy chia thành nhóm, theo thiết bị điện an toàn chia thành hai nhóm: Nhóm I thiết bị điện sử dụng vùng mỏ có khí cháy nổ, Nhóm II thiết bị sử dụng