Разработка вычислительной системы для автоматизации жилого помещения с использованием системы умный дом

Функциональные возможности : 3-и входа с возможностью конфигурирования уровня срабатывания (по высокому уровню/НЗ датчик/НР датчик). Для каждого входа возможно задать поясняющий текст сообщения который будет отправляться в SMS сообщении при срабатывании входа, длина сообщения 40 символов. 1-н релейный выход (перекидной контакт) управляется дистанционно помощью SMS сообщений, и может включаться, в зависимости от срабатывания одного из входов. 1-н выход ОК(открытый коллектор) управляется дистанционно с помощью SMS сообщений, и может включаться, в зависимости от срабатывания одного из входов. При возникновении тревоги на одном из входов, происходит отправка SMS сообщения и контрольный голосовой звонок для подтверждения о получении SMS сообщения. Встроенные часы реального времени, в тексте сообщения указывается время отправки сообщения.

Возможность постановки/снятия с охраны высоким/низким уровнем, импульсом, ключом Touch Memory. Отдельный индикатор для отслеживания качества принимаемого сигнала GSM. Удобное подключение датчиков и исполнительных устройств с помощью без винтовых клеммных колодок. Выносной светодиод, индикатор состояния. Возможные применения: Может применяться как охранная система. При срабатывании датчиков будет осуществлена отправка SMS сообщения хозяину о срабатывании датчика и звонок для подтверждения. Может использоваться в завершенных охранно-пожарных системах, как дополнительный канал связи для охранных структур или для отправки хозяину сообщения о срабатывании штатной сигнализации. Использование в качестве дистанционного управления исполнительными механизмами. Может использоваться как дополнение к приборам КИПа, как дистанционное оповещение об аварийных или иных ситуаций. В автомобиле в качестве дополнительной охранной системы. Как элемент системы умного дома.

Технические характеристики "Часовой-1М": Температура работы: от -25°С до +50°С. Питание (рекомендуется источник на 12В не менее 0,3 А): 9-24 В. Мощность, потребляемая системой: не более 8 Ватт. Количество зон контроля (входов): 3. Выходы: 1 реле с перекидным контактом управляется с помощью SMS. 1 ОК (открытый коллектор) нагрузка 500 мА управляется SMS. Количество телефонных номеров, для отправки SMS: 5 Количество ключей Touch Memory: 7 Габаритные размеры (ДхШхВ), мм: 89х63х32 Потребляемый ток: 50 мА.

Цена 4250 руб.

Выбор пал на часовой-1м gsm так как количество зон контроля 3 это :

Задымление.

Пожар.

Утечка газа.

4.7 Выбор звуковой сирены

Беспроводная сирена Radioterminal MSW-02 [17].

Основное назначение: Звуковая сигнализация на охраняемом объекте.

Описание: Однотональная беспроводная сирена MSW-02 специально разработана для совместной работы со всеми версиями пожарно-охранной системы сигнализации "GSM Сторож PRO".

Технические характеристики:

температурный диапазон -40..+55° C.

мощность 20W.

звуковое давление 117 dB.

номинальный ток 1000 mA, 12V.

влагозащищенный корпус.

Цена: 1350 руб.

Проводная свето-звуковая сирена [17].

Описание: Проводная светозвуковая сирена служит для привлечения внимания к объекту во время тревоги, а также отпугивает злоумышленника.

Технические характеристики. Громкость: 110 дБ. Диапазон рабочих температур: -40 - +50° C. Рабочая влажность: до 90 %.

номинальный ток 1000 mA, 12V. Устанавливается внутри помещения.

Цена: 300 руб.

Был выбран проводная свето-звуковая сирена из-за низкой цены при схожих характеристиках .

Выбор микроконтроллера.

Для обеспечения высокой надежности системы управления необходимо использовать как можно меньше электронных компонентов. В настоящее время это позволяют сделать современные микроконтроллеры, представляющие из себя микро ЭВМ, выполненную на одном кристалле.

Фирма Atmel выпускает RISC-микроконтроллеры (семейство AVR), имеющие в своем составе (на одном кристалле) довольно широкий диапазон периферийных устройств (АЦП, ЦАП, компаратор, ШИМ-генератор, таймеры-счетчики и др.).

В таблице 4.4 представлены основные характеристики микроконтроллеров. Atmega8 , Atmega16 , Atmega32. [18]

Таблица 4.4 Характеристики микроконтроллеров семейства AVR.

Тип	Объём памяти	EEPROM	SRAM	Max Pins	Тактовая частота
Atmega8	8	512	1	23	16
Atmega16	16	512	1	32	16
Atmega32	32	1024	2	32	16

Микроконтроллеры прочно вошли в нашу жизнь. Самыми популярными микроконтроллерами у радиолюбителей являются ATmega8, затем идут ATmega48, 16, 32, ATtiny2313 и другие. Микроконтроллеры продаются в TQFP корпусах и DIP. Если брать TQFP, будет проблематичнее их прошить, придется дополнительно купить или изготовить переходник и паять плату т.к. у них ножки располагаются очень близко друг от друга. Решил выбрать микроконтроллер в DIP корпусе т.к выводы крупные удобные для возможности ручной пайки.

Микроконтроллер ATmega8 выполнен по технологии CMOS, 8-разрядный, микропотребляющий , основан на AVR-архитектуре RISC. Выполняя одну полноценную инструкцию за один такт, ATmega8 достигает производительности 1 MIPS на МГц, позволяя достигнуть оптимального соотношения производительности к потребляемой энергии.

Будучи выполненными на основе 8-битной RISC-архитектуре AVR , микроконтроллеры ATmega16 и ATmega32 интегрируют весь базовый набор периферийных устройств необходимых для реализации сложных алгоритмов, в т.ч. 10-битный АЦП с дифференциальным входным усилительным каскадом (поддерживает возможность программирования усиления) , аналоговые компараторы с выборочными порогами срабатывания и функция генерации прерываний по изменению состоянию на любом из выводов.

ATmega32 - маломощный 8-битный КМОП микроконтроллер, выполненный на основе RISC ЦПУ AVR. За счет выполнения большинства инструкций за один цикл синхронизации микроконтроллеры ATmega32 достигают производительности 1 MIPS/МГц, что предоставляет разработчику возможность оптимизации соотношения потребляемой мощности и быстродействия обработки.

Микроконтроллеры выпускаются по технологии высокоплотной энергонезависимой памяти. Встроенная флэш-память поддерживает возможность внутрисистемного перепрограммирования через последовательный интерфейс SPI, с помощью обычного программатора энергонезависимой памяти или под управлением встроенной загрузочной программы, исполняемой ядром AVR. Загрузочная программа может использовать любой интерфейс для загрузки кода программы в сектор прикладной программы флэш-памяти.

Флэш-память допускает продолжение выполнения кода из загрузочного сектора во время обновления сектора прикладной программы, тем самым, добиваясь действительной поддержки возможности чтения во время записи. Объединение в одном кристалле 8-битного RISC ЦПУ и внутрисистемно-самопрограммируемой флэш-памяти делает микроконтроллеры ATmega32 универсальным и недорогим инструментом для разработки множества встраиваемых систем управления.

Выбрал ATmega8 т.к имеет большое количество различных периферийных устройств на одном кристалле, таких как АЦП, таймеры/счетчики, аналоговый компаратор, различные интерфейсы ввода/вывода , дешевый и доступный. Подходящий по числу пинов под мою разрабатываемую систему.

4.8 Структура микроконтроллера ATmega8

8-разрядные микроконтроллеры с 8 Килобайтами внутри системно программируемой Flash памяти.

Отличительные особенности:

8-разрядный высокопроизводительный AVR микроконтроллер с малым потреблением.

прогрессивная RISC архитектура.

130 высокопроизводительных команд, большинство команд выполняется за один тактовый цикл.

32 8-разрядных рабочих регистра общего назначения Полностью статическая работа.

приближающаяся к 16 MIPS (при тактовой частоте 16 МГц) производительность.

встроенный 2-цикловый перемножитель.

энергонезависимая память программ и данных.

8 Кбайт внутри-системно программируемой Flash памяти (In-System Self-Programmable Flash).

обеспечивает 1000 циклов стирания/записи.

дополнительный сектор загрузочных кодов с независимыми битами блокировки.

обеспечен режим одновременного чтения/записи (Read-While-Write) 512 байт EEPROM.

обеспечивает 100000 циклов стирания/записи.

1 Кбайт встроенной SRAM.

программируемая блокировка, обеспечивающая защиту программных средств пользователя.

встроенная периферия.

два 8-разрядных таймера/счетчика с отдельным предварительным делителем, один с режимом сравнения.

один 16-разрядный таймер/счетчик с отдельным предварительным делителем и режимами захвата и сравнения.

счетчик реального времени с отдельным генератором.

три канала PWM.

8-канальный аналого-цифровой преобразователь (в корпусах TQFP и MLF).

6 каналов с 10-разрядной точностью.

2 канала с 8-разрядной точностью.

6-канальный аналого-цифровой преобразователь (в корпусе PDIP).

4 канала с 10-разрядной точностью.

2 канала с 8-разрядной точностью.

байт-ориентированный 2-проводный последовательный интерфейс.

программируемый последовательный USART.

последовательный интерфейс SPI (ведущий/ведомый).

программируемый сторожевой таймер с отдельным встроенным генератором.

встроенный аналоговый компаратор.

специальные микроконтроллерные функции.

сброс по подаче питания и программируемый детектор кратковременного снижения напряжения питания.

встроенный калиброванный RC-генератор.

внутренние и внешние источники прерываний.

пять режимов пониженного потребления: Idle , Power-save , Power-down , Standby и снижения шумов ADC.

выводы I/O и корпуса.

23 программируемые линии ввода/вывода.

28-выводной корпус PDIP, 32-выводной корпус TQFP и 32-выводной корпус MLF.

Рабочие напряжения: 2,7 - 5,5 В (ATmega8L). 4,5 - 5,5 В (ATmega8).

Рабочая частота : 0 - 8 МГц (ATmega8L). 0 - 16 МГц (ATmega8).

Рисунок 4.9 Расположение выводов в TQFP корпусе.

Рисунок 4.10 Расположение выводов в MLF корпусе.

4.9 Описание выводов микроконтроллера

порта ввода/вывода объединенных в 3 группы:

Порт В (PB0 - РВ7): Два вывода (РВ6 и PB7) используются для подключения кварцевого резонатора. Выводы РВ2 - РВ5 зарезервированы для внутрисхемного программирования. Таким образом, для общего применения остаются порты PB0 и PB1.

Порт С (PC0 - РС6 : 7 выводов): Порты PC0 - РС5 можно использовать в качестве аналоговых входов. РС6 обычно используется для сброса.

Порт D (PD0 - PD7 : 8 выводов): Эти порты можно использовать для общего применения.

Описание выводов микроконтроллера ATmega8:

Таблица 4.4 Питание ATmega8.

№	Название	Тип	Описание
7	VCC	Вход	напряжение питания от +4.5 до +5.5 В.
8,22	GND	Вход	Общий (земля).
20	AVcc	Вход	напряжение питания + 5 В для модуля АЦП.
21	ARef	Вход	вход опорного напряжения для АЦП.

Таблица 4.5 Порт B ATmega8.

№	Название	Тип	Описание
14	PB0	Вход/Выход	цифровой порт РВ0.
14	ICP1	Вход	захват входа 1.
15	PB1	Вход/Выход	цифровой порт РВ1.
15	OC1A	Выход	выход сравнения/ШИМ 1А.
16	PB2	Вход/Выход	цифровой порт PB2.
16	OC1B	Выход	выход сравнения/ШИМ 1В.
16	SS	Вход	вход Slave для SPI.
17	PB3	Вход/Выход	цифровой порт РВЗ.
17	OC2	Выход	выход сравнения/ШИМ 2.
17	MOSI	Вход/Выход	вход данных в режиме Slave для SPI и ISP / выход данных в режиме Master для SPI и ISP.
18	PB4	Вход/Выход	цифровой порт РВ4.
18	MISO	Вход/Выход	вход данных в режиме Master для SPI и ISP / выход данных в режиме Slave для SPI и ISP.
19	PB5	Вход/Выход	цифровой порт РВ5.
19	SCK	Вход/Выход	тактовый вход в режиме Slave для SPI и ISP / тактовый выход в режиме Master для SPI и ISP.
9	PB6	Вход/Выход	цифровой порт РВ6 при работе от встроенного генератора.
9	XTAL1	Вход	тактовый вход, кварцевый или керамический резонатор.
9	TOSC1	Вход	не используется при работе от внешнего генератора
10	PB7	Вход/Выход	цифровой порт РВ7 при работе от встроенного генератора.
10	XTAL2	Вход	для подключения кварцевого или керамического резонатора.
10	TOSC2	Выход	тактовый выход при работе от встроенного генератора.

Таблица 4.6 Порт C ATmega8

№	Название	Тип	Описание
23	PC0	Вход/Выход	цифровой порт РС0.
23	ADC0	Вход	аналоговый вход канал 0.
24	PC1	Вход/Выход	цифровой порт РС1.
24	ADC1	Вход	аналоговый вход канал 1.
25	PC2	Вход/Выход	цифровой порт PC2.
25	ADC2	Вход	аналоговый вход канал 2.
26	PC3	Вход/Выход	цифровой порт РСЗ.
26	ADC3	Вход	аналоговый вход канал 3.
27	PC4	Вход/Выход	цифровой порт РС4.
27	ADC4	Вход	аналоговый вход канал 4.
27	SDA	Вход/Выход	канал данных для 2-проводного последовательного интерфейса.
28	PC5	Вход/Выход	цифровой порт РС5.
28	ADC5	Вход	аналоговый вход канал 5.
28	SCL	Выход	тактовый выход для 2-проводного последовательного интерфейса.
1	PC6	Вход/Выход	цифровой порт РС6.
1	RESET	Вход	внешний сброс.

Таблица 4.7 Порт D ATmega8.

№	Название	Тип	Описание
2	PD0	Вход/Выход	цифровой порт PD0.
2	RxD	Вход	вход приемника USART.
3	PD1	Вход/Выход	цифровой порт PD1.
3	TxD	Выход	выход передатчика USART.
4	PD2	Вход/Выход	цифровой порт PD2.
4	INT0	Вход	внешнее прерывание канал 0.
5	PD3	Вход/Выход	цифровой порт PD3.
5	INT1	Вход	внешнее прерывание канал 1.
6	PD4	Вход/Выход	цифровой порт PD4.
6	XCK	Вход/Выход	внешний такт для USART.
6	T0	Вход	внешний вход Timer 0.
11	PD5	Вход/Выход	цифровой порт PD5.
11	T1	Вход	внешний вход Timer 1.
12	PD6	Вход/Выход	цифровой порт PD6.
12	AIN0	Вход	вход аналогового компаратора канал 0.
13	PD7	Вход/Выход	цифровой порт PD7.
13	AIN1	Вход	вход аналогового компаратора канал 1.

4.10 Выбор аварийного вентилятора

Выбор вентиляторов производится из табл. 4.8.

Таблица 4.8 Круглые канальные вентиляторы Kanalflakt [19].

Тип		К 100М	К 100М	К 125М	К 125М
Напряжение	В пост, тока	12	24	12	24
Потребляемая мощность	Вт	25	26	24	25
Ток	А	2,1	1,1	2,0	1,04
Расход воздуха	м3/с (м3/час)	0,045(165)	0,05(180)	0,055 (200)	0,064(230)
об/мин	мин-1	3 160	3 140	3090	3130
Уровень звукового давления на расстоянии 3 м	ДБ(А)	42	51	45	50
Температура окружающей среды	°C	60	60	60	60
Вес	кг	2	2	3	3
Стоимость	Руб.	4000	4500	4300	4500

Вентиляторы серии К пост, тока имеют электронно коммутированный двигатель с питанием 12 или 24 вольт постоянного тока. Могут использоваться в любых местах, где есть питание постоянного тока.Выбор остановился на канальном вентиляторе К100М , из-за напряжения 12 вольт и доступной цены.

Выбор программного обеспечения для работы с контроллером.

CodeVisionAVR [20] -- интегрированная среда разработки программного обеспечения для микроконтроллеров семейства AVR фирмы Atmel.

CodeVisionAVR включает в себя следующие компоненты:

компилятор Си-подобного языка для AVR.

компилятор языка ассемблер для AVR.

генератор начального кода программы, позволяющего произвести инициализацию периферийных устройств.

модуль взаимодействия с отладочной платой STK-500.

модуль взаимодействия с программатором.

редактор исходного кода с подсветкой синтаксиса.

терминал.

Выходными файлами CodeVisionAVR являются:

HEX, BIN или ROM-файл для загрузки в микроконтроллер посредством программатора.

COFF -- файл, содержащий информацию для отладчика.

OBJ -- файл, в котором хранится промежуточный код компиляции, так называемый объектный код.

CodeVisionAVR является коммерческим программным обеспечением. Существует бесплатная ознакомительная версия с ограничением ряда возможностей, в частности, размер программного кода ограничен 4-мя килобайтами и не включён ряд библиотек.

Компилятор Си, входящий в состав CodeVisionAVR, имеет некоторые отличия от AVR-GCC (WinAVR), в том числе собственный синтаксис, набор поддерживаемых серий микроконтроллеров (последние версии поддерживают в том числе серию ATXMega), а также генерирует отличающийся по быстродействию выходной код.

AVR Studio [20] -- интегрированная среда разработки (IDE) для разработки 8- и 32-битных AVR приложений от компании Atmel, работающая в операционных системахWindows NT/2000/XP/Vista/7. AVR Studio содержит компилятор C/C++ и симулятор, позволяющий отследить выполнение программы. Текущая версия поддерживает все выпускаемые на сегодняшний день контроллеры AVR и средства разработки. AVR Studio содержит в себе менеджер проектов, редактор исходного кода, инструменты виртуальной симуляции и внутрисхемной отладки, позволяет писать программы на ассемблере или на C/C++.

Характеристики AVR Studio:

интегрированный компилятор C/C++.

интегрированный симулятор.

при помощи плагина возможна поддержка компилятора GCC в виде сборки WinAVR.

поддержка инструментов Atmel, совместимых с 8-разрядной AVR архитектурой, в том числе AVR ONE!, JTAGICE mkI, JTAGICE mkII, AVR Dragon, AVRISP, AVR ISPmkII, AVR Butterfly, STK500 и STK600.

поддержка плагина AVR RTOS.

поддержка AT90PWM1 и ATtiny40.

интерфейс командной строки с поддержкой TPI.

Выбор пал на CodeVisionAVR так как эта среда является более простым в написании кода программ , наличием большого количества библиотек для подключения датчиков DS18B20 и дисплея , линия 1-wire для работы с датчиком.

PROTEUS VSM [20] -- пакет программ для автоматизированного проектирования (САПР) электронных схем.

Пакет представляет собой систему схемотехнического моделирования, базирующуюся на основе моделей электронных компонентов, принятых в PSpice. Отличительной чертой пакета PROTEUS VSM является возможность моделирования работы программируемых устройств: микроконтроллеров, микропроцессоров, DSP и проч. Библиотека компонентов содержит справочные данные.

Дополнительно в пакет PROTEUS VSM входит система проектирования печатных плат. Пакет Proteus состоит из двух частей, двух подпрограмм: ISIS -- программа синтеза и моделирования непосредственно электронных схем и ARES -- программа разработки печатных плат. Вместе с программой устанавливается набор демонстрационных проектов для ознакомления.

Также в состав восьмой версии входит среда разработки VSM Studio, позволяющая весьма быстро написать программу для микроконтроллера, используемого в проекте, и скомпилировать. Пакет является коммерческим.

Бесплатная ознакомительная версия характеризуется полной функциональностью, но не имеет возможности сохранения файлов.

Примечательной особенностью является то, что в ARES можно увидеть 3D-модель печатной платы, что позволяет разработчику оценить своё устройство ещё на стадии разработки.

Разработка структурной схемы блока МПС мониторинга и управления.

В разработанной структурной схеме мониторинг параметров осуществляется на показании датчиков температуры , противопожарных датчиков и датчика газа. Датчики устанавливаются в помещении. Информация с датчиков температуры поступает на микроконтроллер которые её обрабатывают и на основе полученных данных осуществляют регулирующее воздействие исполнительными устройствами, вывод на дисплей значений температуры .

Информация с противопожарных датчиков , датчиков газа также поступает на микроконтроллер и в случаи аварийных ситуаций осуществляют оповещение по смс звуковое оповещение , осуществляют регулирующее воздействие исполнительными устройствами.

Как видно из рисунка 4.11 микроконтроллер собирает с датчиков данные о состоянии объектов управлении с помощью входных сигналов:

наличие дыма.

наличие газа.

наличие пожара.

несоответствие оптимальной температуры.

Далее информация поступает в микроконтроллер , и микроконтроллер даёт команду на исполнительные устройства:

включение\отключение батареи отопления (соленоидный вентиль 1-й этаж).

включение\отключение батареи отопления (соленоидный вентиль 2-й этаж).

отключение газового котла.

включение\отключение кондиционера 1-й этаж.

включение\отключение кондиционера 2-й этаж.

отключение электроэнергии и подключение к автономному источнику питания (аккумулятор).

отключение общего газового вентиля.

включение системы аварийной вентиляции.

Рисунок 4.11 Структурная схема блока МПС

4.11 Разработка функциональной схемы

Основу устройства, функциональная схема которая разработана на листе схема электрическая функциональная , составляет микроконтроллер ATmega8 семейства AVR корпорации ATMEL. Далее идут датчики , дисплей и ИУ.

Параметры:

при понижении температуры на 1-м этаже коттеджа меньше 18 градусов подаётся команда от микроконтроллера через ключевой элемент 1 на включение батареи отопления (соленоидного вентиля) на этом этаже.

при понижении температуры на 1-м этаже коттеджа меньше 18 градусов подаётся команда от микроконтроллера через ключевой элемент 2 на включение батареи отопления (соленоидного вентиля) на этом этаже.

если хотя бы на одном этаже соленоидный вентиль открыт , газовый котёл остаётся во включенном состоянии.

если оба соленоидных вентиля закрыты подаётся команда от микроконтроллера через ключевой элемент 9 на отключение газового котла.

при повышении температуры на 1-м этаже коттеджа больше 24 градусов подаётся команда от микроконтроллера через ключевой элемент 8 на включение кондиционера на этом этаже.

при повышении температуры на 2-м этаже коттеджа больше 24 градусов подаётся команда от микроконтроллера через ключевой элемент 10 на включение кондиционера на этом этаже.

при срабатывании датчика дыма подаются команды от микроконтроллера через ключевой элементы 5,6,7 на включение аварийной вентиляции , вызов по смс по заданному номеру, включение сирены.

при срабатывании датчика пожара подаются команды от микроконтроллера через ключевой элементы 3,4,5,6 на переход на автономное питание системы , закрытие общего газового вентиля , включение сирены и вызов по смс по заданному номеру.

при срабатывании датчика газа подаются команды от микроконтроллера через ключевой элементы 3,4,5,6,7 на переход на автономное питание системы , закрытие общего газового вентиля , включение системы аварийной вентиляции , включение сирены и вызов по смс по заданному номеру.

4.12 Разработка схемы электрической принципиальной

Разработанная схема представлена на листе схема электрическая принципиальная.

Питание нашей системы будет от стандартной сети 220В, 50 Гц. Для питания микропроцессора и других элементов схемы необходимо постоянное напряжение 5 В.

Выбор МК ATmega8 сделан с запасом умышленно, чтобы иметь возможность совершенствовать устройство и наращивать его функциональные возможности. При необходимости код может быть перенесён на другие МК семейства ATmega.

Будем использовать следующую схему:

трансформатор TV1 понижает переменное сетевое напряжение до 12 В.

Диодный мост VD1…4 выпрямляет сетевое напряжение. Интегральный диодный мост выбранного типа RS510 коммутирует токи до 1 А.

В качестве стабилизатора напряжения включена микросхема интегрального стабилизатора КР142ЕН8В, схема включения -- стандартная, рекомендованная производителем.

Иногда нужно слабым сигналом с микроконтроллера включить мощную нагрузку , в нашем случае это включение различных ИУ. Реле использовать не будем так как во первых они дорогие, во вторых, чтобы запитать обмотку реле нужен усиливающий транзистор, так как слабый сигнал от микроконтроллера не способна это сделать. Ну, а в третьих, любое реле это весьма громоздкая конструкция, особенно если это силовое реле, рассчитанное на большой ток.

Необходимо сделать оптическое разделение. Для этого существует специальная сборка симисторный оптодрайвер MOC3021. Это нужно для того чтобы между высоковольтной и низковольтной частью не было прямого электрического соединения. В самом оптодрайвере , сигнал подается светодиодом.

На ИУ используется переменный ток , на схеме использованы симисторы он пропускает ток в одну сторону и не пускает в другую. Но есть у него одна особенность, отличающая его от диода кардинально -- управляющий вход. Если на управляющий вход не подать ток открытия, то симистор не пропустит ток . Но стоит подать хоть краткий импульс, как он тотчас открывается и остается открытым до тех пор, пока есть прямое напряжение. Если напряжение снять то симистор закроется.

По рекомендации ATMEL, для обеспечения надёжной работы МК, в непосредственной близости от его выводов питания установлены блокировочные конденсаторы С2 (керамический) и С3 (танталовый электролитический). В данной схеме это особенно актуально, т.к. при коммутации затворов транзисторов, обладающих довольно высокой ёмкостью, возникают значительные импульсные токи.

На схеме также используется катушка SPDT или SPST реле. Когда катушка реле SPDT находится в состоянии покоя (без напряжения), общий контакт и нормально замкнутый контакт замкнуты между собой. Когда на катушку подано напряжением, общий контакт и нормально разомкнутый контакт замкнуты между собой .

Данные с датчика температуры считывается микропроцессором по интерфейсу 1-Wire. Обработка данных с датчиков температуры, датчиков газа, противопожарных датчиков, выработка сигналов на исполнительные устройства, вывод информации на устройство индикации осуществляется программно с помощью соответствующих средств микроконтроллера.

Для вывода визуальной информации об установленной температуре в коттедже используем двухстрочный на 16 символов дисплей.

В первой строке индикатора отображается температура воздуха на 1-м этаже коттеджа. Во второй строке индикатора отображается температура воздуха на 2-м этаже коттеджа.

DS18B20 - цифровой термометр с программируемым разрешением, от 9 до 12-bit, которое сохраняется в EEPROM памяти прибора. DS18B20 обменивается данными по 1-Wire шине и при этом может быть как единственным устройством на линии так и работать в группе. Все процессы на шине управляются центральным микропроцессором.

Диапазон измерений от -55°C до +125°C и точностью 0.5°C в диапазоне от -10°C до +85°C. В дополнение DS18B20 может питаться напряжением линии данных (parasite power), при отсутствии внешнего источника напряжения.

Каждый DS18B20 имеет уникальный 64-битный последовательный код, который позволяет, общаться с множеством датчиков DS18B20 установленных на одной шине. Такой принцип позволяет использовать один микропроцессор, чтобы контролировать множество датчиков DS18B20, распределенных по большому участку.

Принцип работы датчика обнаружения газа MQ-4 основан на свойстве изменения проводимости тонкопленочного слоя диоксида олова , SnO2 при контакте его с определяемым газом. Сам чувствительный элемент датчика , состоит из керамической микротубы с покрытием Al2O3 и нанесенного на нее чувствительного слоя диоксида олова. Внутри тубы проходит нагревательный элемент который нагревает чувствительный слой до температуры ,при которой он начинает реагировать на определяемый газ. При попадании газа в датчик происходит абсорбция газа и вследствие чего сопротивление датчика падает.

При включении питания микроконтроллер принимает сигнал RESET, который определяет начальную синхронизацию встроенного калибруемого генератора. Узел программирования получает сигналы синхронизации от синхронизатора и управляет работой счетчика команд и FLASH-памятью программ.

Регистр команд содержит команду, которая выбирается из FLASH-памяти программ для выполнения. Дешифратор команд по коду операции определяет, какая команда должна выполняться. Далее происходит последовательная выборка и исполнение команд в соответствии с алгоритмом работы.

В системах пожарной сигнализации , извещатели ИП 212/101-3А-А1R предназначены для обнаружения конкретного фактора пожара или комбинаций факторов:

Дым. При оценке этого фактора извещателем анализируется наличие продуктов горения в воздухе в объёме защищаемого помещения. Для этого в оптической камере пожарного извещателя под определённым углом устанавливаются инфракрасный светодиод и фотоприёмник. В дежурном режиме работы извещателя инфракрасное излучение от светодиода не попадает на фотоприёмник. Однако при наличии в оптической камере дыма, его частицы рассеивают инфракрасное излучение, и оно достигает фотоприёмника. При потоке отражённого света выше установленной величины извещатель пожарный дымовой формирует сигнал пожарной тревоги.

открытое пламя. Извещатели пламени реагируют на такой фактор, как излучение пламени или тлеющего очага.

Управление микроклиматом. Для измерения температуры подается команда - снять текущую информацию с датчика температуры. Микроконтроллер опрашивает датчики температуры, и результат выводится на дисплей. При достижении температуры в помещении выше заданного, контроллер выдает сигнал для включения кондиционера. Если температура в помещении ниже заданного, выдается команда для включения отопления.

Для прошивки микроконтроллера используем программатор с разъемом USB. Схема соединения показаны на рисунках 5.12 и 5.13. Ищем аналогичные ножки у микроконтроллера и соединяем их. На ножку VCC нужно подать напряжение +5В, GND "земля" или минус питания.

Рисунок 4.12 Разъем с USB 6 -- штырьков.

Рисунок 4.13 Соединение пинов микроконтроллера с разъемом USB.

Листинг выполнения программы.[20].

Далее рассмотрим ключевые моменты программной части проекта. Дополнительная информация содержится в комментариях, которыми снабжена практически каждая строка программы. Листинг программы приведен в приложении А. Команды, начинающиеся с символа комментария ("//") в начале строки, предназначены для облегчения разработки, отладки и тестирования.

В Code Vision AVR при разработке программы использованы следующие стандартные библиотеки : ds18b20 , Lcd , Stdio , delay.

Построение блок схемы

Блок схема программы приведен в приложении Б. Работа начинается с опроса датчиков газа , пожарных датчиков затем датчика дыма . Если на каком -нибудь из датчиков произошло срабатывание то соответственно посылается команда на ИУ.

Затем происходит опрос с датчиков температуры. Датчиков температуры два , которые расположены на 1-м этаже и на 2-м этаже коттеджа. Результат значений температуры выводится на дисплей. При достижении температуры в помещении выше заданного, контроллер выдает сигнал для включения кондиционера. Если температура в помещении ниже заданного, выдается команда для включения отопления. Затем происходит опрос если отопление на 1-м этаже включена газовый котёл не отключать , если отключен идёт проверка на втором этаже , если же он тоже отключен то отключаем газовый котёл. Затем цикл повторяется.

5. Оценка надежности программного обеспечения

Отладка в Code Vision AVR [21].

Открываем новый файл в Code Vision AVR.

Создаем новый проект.

Рисунок 5.1 Скриншот создания проекта.

Выбираем из списка микроконтроллер Atmega8.

Устанавливаем частоту 4 МГц.

Рисунок 5.2 Скриншот установки частоты на микроконтроллере.

Генерируем и сохраняем новый файл.

Пишем программу.

Рисунок 5.3 Скриншот листинга программы.

Компилируем и собираем.

Рисунок 5.4 Скриншот компиляции.



Рисунок 5.5 Скриншот компиляции.

Тестирование системы в протеусе.

Запускаем протеус для моделирования.

Находим наш HEX файл полученный от Code Vision AVR.

Прошиваем в наш микроконтроллер. Файл (Galin.hex).

Рисунок 5.6 Скриншот прошивки микроконтроллера.



Проверяем в работе включение отопления на 1-й этаж.

Светодиод должен сработать при температуре меньше 18°С.

На 1-м этаже 17°С , то есть сработала индикация.

На 2-м этаже 20°С , ни чего не происходит.

Соленоидный вентиль на отключение газового котла сработать не должен.

Рисунок 5.7 Скриншот включения батареи отопления 1-й этаж.

Теперь же поменяем температуру на этажах.

Светодиод должен сработать при температуре меньше 18°С.

На 1-м этаже 21°С , ни чего не происходит.

На 2-м этаже 16°С , то есть сработала индикация.

Соленоидный вентиль на отключение газового котла сработать не должен.

Рисунок 5.8 Скриншот включения батареи отопления 2-й этаж.

Проверяем в работе отключение газового котла.

Светодиод должен сработать если соленоидные вентиля на 1-м и на 2-м этажах не выключены.

На 1-м этаже 21°С , ни чего не происходит.

На 2-м этаже 20°С , ни чего не происходит.

Рисунок 5.9 Скриншот отключения газового котла.

Проверяем работу кондиционеров на 1-м и 2-м этажах.

Если температура на 1-м и на 2-м этажах выше 24 °С

На 1-м этаже 26°С , сработала индикация.

На 2-м этаже 25°С , сработала индикация.

Рисунок 5.10 Скриншот отключения газового котла.

Проверяем включение кондиционера по отдельности

На 1-м этаже 26°С , сработала индикация.

На 2-м этаже 23°С , ничего не происходит.

Рисунок 5.11 Скриншот включения кондиционера 1-й этаж.



Проверяем включение кондиционера по отдельности

На 1-м этаже 23°С , ничего не происходит.

На 2-м этаже 26°С , сработала индикация.

Рисунок 5.12 Скриншот включения кондиционера 2-й этаж.

Проверяем работу пожарного датчика. При нажатии кнопки "Датчик пожара" (условного срабатывания) должны сработать индикации :

Срабатывание датчика пожара.

Перекрытие общего газового вентиля

Отключение электричества и переход на автономное питание.

Вызов по смс.

Рисунок 5.13 Скриншот срабатывании датчика пожара.

Проверяем работу датчика газа. При нажатии кнопки "Датчик газа" (условного срабатывания) должны сработать индикации :

Срабатывание датчика газа.

Перекрытие общего газового вентиля

Отключение электричества и переход на автономное питание.

Вызов по смс.

Сирена.

Аварийная вентиляция.

Рисунок 5.14 Скриншот срабатывании датчика газа.

Проверяем работу датчика дыма. При нажатии кнопки "Датчик дыма" (условного срабатывания) должны сработать индикации :

Вызов по смс.

Аварийная вентиляция.

Рисунок 5.15 Скриншот срабатывания датчика дыма.

Моделирование производилось в среде протеус ,и как видно по скриншотам полностью соответствует целям и задачам дипломного проекта.



6. Конструкторская часть

Представлена на плакате моделирование в протеусе.

В дипломном проекте предусмотрена тестирование и моделирование системы в среде Proteus. В МК производится прошивка hex файлом полученный от программной среды Code Vision AVR описанный в разделе 5.1.

Результаты проработки тестирования и моделирования описаны в разделе 5.2.

Описание МК , отдельных узлов и ИУ описаны в разделе 4.4.

В Proteuse вместо ИУ используются светодиоды для визуального тестирования и отладки. В пояснительной записке сделаны все скриншоты работы каждого ИУ и при изменении температуры на температурном датчике визуально видно как на дисплее так и на срабатывании светодиодов.



7. Организационно-экономическая часть

7.1 Краткая характеристика разрабатываемой вычислительной системы для автоматизации жилого помещения

Экономическим достоинством разрабатываемой системы является снижение эксплуатационных затрат на энергоносители при одновременном повышении уровня комфорта. Автоматизировать свой дом - это престижно, ведь сейчас это одно из передовых направлений в технике, нацеленных на благоустройство домов и офисов.

Чтобы сделать недорогую и в тоже время качественную микропроцессорную систему и удовлетворяющую всем требованиям см. раздел 2 необходимо использовать современное исполнительное оборудование, датчики и микроконтроллер.

Исходя из вышеперечисленных патентных проработок см.раздел 3.1 , где у них собственно и есть большой недостаток это их цена и невозможность изготавливать модули самостоятельно из-за закрытости системы. В моем же проекте предусматривает использование всех задач , требований предъявленные к проекту. Использование выводов от микросхемы рационально и по максимуму всех.

Назначение.

Система предназначена для управления инфраструктурой коттеджа.

Цели создания системы.

Повышение эффективности использования тепловой энергии, расход газа.

Обеспечение комфортных условий проживания в коттедже.

Обеспечение противопожарной безопасности.

На российском рынке услуги по внедрению элементов системы "Умный дом" находятся в начале третьего этапа (рост). На этапе роста жизненного цикла услуги происходит быстрое расширение услуги на рынке. Покупатель потребляет услугу, расширяются продажи, и для фирмы появляется возможность получения прибыли. Так как на третьей фазе спрос на услугу резко растет, то, казалось бы, у фирмы не должно возникать проблем: делай прибыль, окупай произведенные ранее затраты. Однако на этой фазе возникают свои трудности, которые связаны с тем, что конкуренты тоже предлагают аналогичную услугу. Поэтому текущие задачи фирмы на третьей фазе жизненного цикла в значительной мере сфокусированы на привлечении интереса покупателей не просто к данной услуге, а к услуге своей марки.

На третьей фазе идет конкурентная борьба за захват покупателей, борьба за долю фирмы на рынке. В России функционирует рынок услуг по внедрению элементов системы "Умный дом", но время его существования относительно небольшое, хотя и новым его назвать нельзя. Представим кривую жизненного цикла услуги на рисунке 7.1.

Рисунок 7.1. Кривая жизненного цикла услуги

7.2 Определение трудоемкости ОКР

ОКР включают в себя пять этапов:

техническое задание.

эскизный проект.

технический проект.

рабочий проект.

внедрение.

Расчет трудоемкости и продолжительности ОКР по вышеперечисленным этапам приведен в таблицах 7.1 и 7.2 . При вычислении продолжительности работ учитывался тот факт, что часть работ, выполняемая разными исполнителями, в той или иной степени может производиться параллельно.

Количественный состав группы экспертов определяется видом работы её сложности и новизной , наличием опыта проведения подобных работ.

Расчет суммарной трудоемкости и заработной платы на опытно-конструкторские работы.

Определение трудоемкости базируется на трех оценках:

На основе трех оценк рассчитываем ожидаемую трудоемкость по формуле

Tож= (7.1) ;

где Tmin - минимальная возможная трудоемкость при наиболее

благоприятных условиях её управления.

Tmax- максимальная возможная трудоемкость при неблагоприятных

условиях её управления.

Tнв - наиболее вероятная трудоемкость работы.

Средняя ожидаемая трудоемкость , вычисляют по формуле :

Tож= (7.2) ;



7.3 Определение сметной стоимости ОКР

Расчет сметы затрат осуществляется по следующим статьям

материальные расходы.

расходы на оплату труда разработчика с учетом отчислений

по социальному страхованию.

амортизационные отчисления.

накладные расходы.

К статье "Материальные расходы" относятся затраты по приобретению всех необходимых материалов для опытно-экспериментальной проработки решения, для изготовления макета или опытного оборудования. Расходы перечислены в таблице 7.2.

Таблица 7.2 Материальные расходы.

Пункт	Наименование материала	Количество	Стоимость, р. За шт.	Всего. руб
1	Датчик температуры цифровой DS18B20.	2	173	346
2	Датчики газа MQ-4.	2	224	448
3	Противопожарные датчики ИП 212/101-3А-А1R.	18	644	11592
4	Соленоидный вентиль DANFOSS EV220V.	2	7000	14000
5	GSM Информатор "Часовой-1М"	1	4250	4250
6	Проводная свето-звуковая сирена.	1	300	300
7	Соленоидный вентиль DANFOSS EV220В.	2	8976	17952
8	Аккумулятор 12в 17Ач.	1	904	904
9	Трансформатор понижающий Camelion ET-105.	1	350	350
10	Стабилизатор фиксированного напряжения 12 вольт КР142ЕН8В.	1	11	11
11	Стабилизатор фиксированного напряжения 5 вольт КР1157ЕН502	1	6	6
12	Симистор BT139-600E.	9	70	630
13	Диоды 1N4001	6	2	12
14	Оптосимистор MOC3021	9	14	126
15	Диодный мост RS510	1	30	30
16	Светодиод 10мм DFL-1003LRD-B	3	4	12
17	Резисторы	31	1	31
18	Конденсаторы	15	2	30
19	геркон.реле 12В EDR2D1B1200	1	150	150
20	Дисплей LCM 1602 16X2 HD44780	1	95	95
21	Микроконтроллер ATmega8- DIP-28	1	190	190

Статья "Расходы на оплату труда разработчика с учетом отчислений по социальному страхованию" рассчитывается на основании тарифных ставок и должностных окладах в соответствии с принятой в организации системой оплаты труда. В этой статье могут отражаться премии за производственные результаты, надбавки и доплату за условие труда, оплата ежегодных отпусков, выплаты по районным коэффициентам и т.д.

Рассчитываются расходы на оплату труда в соответствии с формулами (7.3- 7.4)

Заработная плата вычисляется по формуле. 7.3

ЗП=Зтар * Т ; (руб) (7.3)

где Зтар - тарифная ставка или оклад.(руб)

Т - трудоемкость исполнителя (часы)

Оплата труда с учетом коэффициентов вычисляется по формуле 7.4

Сопл труда = Зп * (1+Кдоп+ Кдр+ Ксо) ;(руб) (7.4)

где Кдоп - дополнительный коэффициент учитывающий оплату ежегодных отпусков, равен 20%.

Кдр - уральский коэффициент, равен 15%.

Ксо - коэффициент социального страхования, равен 34%



Таблица 7.3 Данные по расчету

Должность и категория	Трудоемкость (чел/час).	Месячный Оклад (руб.)	Часовая тарифная ставка, (руб.)	Зарплата по тарифу, (руб.)
Программист	192	36990	210	40320

Часовая тарифная ставка определяется следующим выражением:

Счас. тар= Оклад / (22*8) = Оклад / 176(7.5)

Заработная плата по тарифу находится следующим образом:

Зтар. = Счас. тар * T ,(7.6)

где T- суммарная трудоемкость.

Расчитываем часовую тарифную ставку согласно формуле 7.5

Счас. тар=36990/176=210 руб.

Расчитываем заработную плату согласно формуле 7.6.

Зтар. = 210 * 192=40320 руб.

Таким образом, затраты на оплату труда исполнителя при разработке вычислительной системы для автоматизации жилого помещения. составляют 40320 руб.

Статья "Амортизационные отчисления" включаются в издержки производства или обращения. Производятся коммерческими организациями на основе установленных норм и балансовой стоимости основных фондов, на которые начисляется амортизация.

Имущество стоимостью менее 40000 руб. учитывается в числе не амортизируемого имущества и списываются на затраты в размере первоначальной стоимости как косвенные расходы (единовременно).

Статья "Накладные расходы" учитывает затраты организации разработчика на содержание аппарата управления, расходы на охрану, на содержание зданий и сооружений и другие расходы.

Накладные расходы вычисляются по формуле:

Н=Сопл.труда* Кн (7.7)

Накладные расходы составляют 130% от расходов на оплату труда, таким образом, получаем:

Н= 40320*1,3 = 52416 руб.

Общая сумма затрат на выполнение работ по теме отражается в табл. 7.4.

Таблица 7.4 Сметная стоимость.

Статья затрат	Сумма затрат, руб.
Материальные расходы.	60000
Расходы на оплату труда разработчика с учетом отчислений по социальному страхованию.	41000
Амортизационные отчисления.	---
Накладные расходы.	53000
ИТОГО	154000

Получим, что сумма затрат на разработку системы составит 154000 руб.

В результате проделанной работы разработаны алгоритмы функционирования системы управления и системы контроля коттеджа. Зарубежная статистика, где интеллектуальное здание уже давно повседневная реальность, говорит о выгоде инвестиций и их быстрого возвращения. Интеллектуальный дом - это крупное одноразовое вложение денег, которое в итоге снижает стоимость эксплуатации жилья. Говоря об экономической выгоде от внедрения проектов "Умный Дом", в России следует отметить, что расходы на электроэнергию могут снижаться до 30%, на тепло - 50%, а на воду - 41%, но расходы на внедрение этой системы не является экономически эффективным и скорее является элементом престижа и демонстрацией социального статуса. Результаты тестирования показали, что разработанная система удовлетворяет требованиям технического задания.



8. Безопасность и экологичность

8.1 Анализ условий труда

Охрана труда - система сохранения жизни и здоровья работников в процессе трудовой деятельности , включающая в себя правовые , социально - экономические, организационно - технические, санитарно- гигиенические, лечебно- профилактические, реабилитационные и иные мероприятия.

Задачей охраны труда является улучшение условий труда в следствии чего достигается социальный эффект при котором сокращается количество несчастных случаев и заболеваний на производстве.

В процессе использования персонального компьютера есть риск повредить здоровье, так как работнику угрожают различные вредные факторы. Оператор ПЭВМ к концу дня испытывает: головную боль, сухость в глазах, боли в мышцах и суставах. Испытывая каждый день такое раздражение возможно приобрести хронические заболевания , которые приведут к частичному или полному падению здоровья.

Была выявлена связь между работой за компьютером и такими недугами, как астенопия, боли в спине и шее, запястный синдром, стенокардия и различные стрессовые состояния, хронические головные боли, депрессивное состояние и многое другое, что ведет к снижению трудоспособности и потере здоровья людей.

Основным источником проблем, связанных с охраной здоровья людей, являются дисплеи. Они представляют собой источники наиболее пагубных излучений, неблагоприятно влияющих на самочувствие сотрудников.

Любой производственный процесс, в том числе работа с ЭВМ, сопряжена с появлением опасных и вредных факторов.

Опасный производственный фактор - это фактор, воздействие которого на работника в определенных случаях приводит к травме или другому ухудшению здоровья.

Вредный производственный фактор - это фактор, приводящий снижению работоспособности или летальному исходу. В зависимости от времени уровня и продолжительности воздействия вредный производственный фактор может стать опасным или летальным.

Рабочим местом является кабинет в офисе.

Конфигурация автоматизированного рабочего места:

персональный компьютер с базовым набором устройств ввода-вывода и хранения информации.

периферийное устройство HP LaserJet 1005.

устройство отображения информации (монитор) BenQ 17.

Рассмотрим факторы которые могут навредить во время эксплуатации указанных элементов.

Питание указанным оборудованием осуществляется от сети 220В. Так как относительно безопасным для человека считается напряжением 40В, то при работе с данным комплексом оборудования опасным фактором является поражение электрическим током.

Во время работы компьютера дисплей создает ультрафиолетовое излучение, при повышении плотности которого > 10 Вт/м2, оно становиться для человека вредным фактором. Его воздействие особенно сказывается при длительной работе с компьютером.

Исходя из анализа вредных факторов , видна необходимость защиты от них. При эксплуатации перечисленных элементов вычислительной техники могут возникнуть следующие опасные и вредные факторы:

Поражение электрическим током;

Ультрафиолетовое излучение;

Электромагнитное излучение;

Статическое электричество.

Электрический ток

Воздействие на человека электрического тока носит термический, электролитный, биологический характер, что может привести к общим травмам (электро-удары) и местным (ожоги, металлизация кожи, электрические знаки, электро-офтальмия, механические повреждения).

Различают электро-удары четырех степеней сложности:

электро-удары I степени - сопровождаются судорожным , болезненным сокращении мышц без потери сознания.

электро-удары II степени - сопровождаются судорожным , болезненным сокращении мышц с потерей сознания, но с сохранением дыхания и сердцебиения.

электро-удары III степени - сопровождаются судорожным сокращением мышц, потерей сознания, нарушением работы сердца или дыхания (либо того и другого вместе).

Электроудары IV степени- наступает клиническая смерть, т.е. прекращается дыхание и кровообращение.

Рентгеновское излучение

При воздействии рентгеновского излучения на организм человека

происходит:

образование чужеродных соединений молекул белка, обладающих даже токсичными свойствами.

изменение внутренней структуры веществ в организме, приводящее к развитию малокровия, образованию злокачественных опухолей, катаракты глаз.

Ультрафиолетовое излучение

Это может являться причиной возникновения следующих заболеваний:

обострение некоторых заболеваний кожи (угревая сыпь, себорроидная экзема, розовый лишай, рак кожи и др.).

нарушение репродуктивной функции и возникновение рака. нарушение режима терморегуляции организма.

изменения в нервной системе (потеря порога чувствительности); понижение/повышение артериального давления.

Излучение электромагнитных полей низких частот.

Воздействие этого фактора может привести к следующим последствиям:

возможному обострению некоторых кожных заболеваний - угревой сыпи, себорроидной экземы, розового лишая, рака кожи и др.

могут воздействовать на метаболизм, вызвать изменение биохимической реакции крови на клеточном уровне, что ведет стрессу.

могут вызвать нарушения в протекании беременности.

способствуют увеличению возможности выкидыша у беременных в два раза; нарушению репродуктивной функции и возникновению злокачественных образований (в случае воздействия низкочастотных полей).

нарушению терморегуляции организма.

изменениям в нервной системе (потере порога чувствительности); гипертонии/гипотонии.

Статическое электричество

Под действием статических электрических полей дисплея пыль в помещении электризуется и переносится на лицо пользователя (так как тело человека имеет отрицательный потенциал, а частички пыли заряжены положительно). При подвижности воздуха в помещении вычислительного центра , выше 0,2 м/с пыль, скопившаяся на поверхности экрана, сдувается с нее и также переносится на лицо пользователя и разработчика, что приводит к заболеваниям (раздражению) кожи (дерматит, угри).

С точки зрения технического влияния следует отметить следующее: электронные компоненты персонального компьютера работают при низких значениях напряжения (5-12 В). При большом значении напряженности электростатического поля возможно замыкание клавиатуры, реле и потеря информации на экране. Нормируемая величина напряженности электростатического поля - Е=15 кВ/м.

Еще один вредный фактор при работе на компьютере - видимое излучение, блики и мерцание экрана. Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что вышеуказанные факторы способствуют возникновению:

близорукости и переутомления глаз.

мигрени и головной боли;

раздражительности, нервному напряжению и стрессу.

Из анализа опасных и вредных факторов видно, что пользователь персонального компьютера нуждается в защите от них.

8.2 Пожароопасность и электробезопасность

Защита от поражения электрическим током.

В электроустановках переменного и постоянного тока защитное заземление и зануление обеспечивают защиту людей от поражения электрическим током при прикосновении к металлическим нетоковедущим частям, могут оказаться под напряжением в результате повреждения изоляции .

Зануление - это преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением.

Занулению подлежат металлические части электроустановок, доступные для прикосновения человека и не имеющие других видов защиты.

Зануление выполняется соединением металлических частей ЭУ, с заземленной точкой источника питания , при помощи нулевого защитного проводника, при этом в цепи нулевого проводника не допускается установка выключателей, рубильников и обеспечены непрерывностью цепи от каждого корпуса электрооборудования до заземленной нейтрали источника питания.

Защита человека от поражения электротоком в сетях с заземлением осуществляется тем, что при замыкании одной из фаз на занулённый элемент машины в цепи этой фазы возникает ток короткого замыкания, который воздействует на токовую защиту (плавкий предохранитель, автомат), в результате чего происходит отключение аварийного участка от сети.

На рисунке 8.1 представлена схема организации безопасного включения ЭВМ, при применении зануления.

Рисунок 8.1 Схема включения ЭВМ для безопасной работы.

Пожаробезопасность

Для обеспечения электробезопасности в помещениях и на рабочих местах с ПК должны соблюдаться требования "Правил устройства электроустановок", "Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей" и "Правил технической безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей".

Помещения с ПК оборудуются средствами пожаротушения.

В помещениях и на рабочих местах с ПК должны соблюдаться правила пожарной и электробезопасности.

К работе на ПК должны допускаться лица, прошедшие инструктаж и проверку знаний правил и инструкций по охране труда, пожарной безопасности и электробезопасности. При работе пользователи ПК должны соблюдать определенные правила поведения, они должны также обладать навыками пользования средствами пожаротушения и оказания первой медицинской помощи в экстремальных ситуациях.

Защита от рентгеновского излучения

Защиту от рентгеновского излучения можно обеспечить: выбором длительности работы с компьютером, расстояния до экрана монитора, а также экранированием.

Время работы на персональном компьютере по санитарным нормам не должно превышать четырех часов в сутки. Все компьютеры, не соответствующие шведскому стандарту MPRII, на расстоянии 5 см. от экрана имеют мощность дозы рентгеновского излучения 50-100 мкР/час.