|
文中設計了一種家居智能防水系統(tǒng)，能自動檢測選定區(qū)域的意外漏水，通過電磁閥及時切斷水管，并伴隨聲光報警，提示出現(xiàn)的浸水事件，減少漏水狀況的惡化，能有效地防止各種損失進一步擴大。 1 系統(tǒng)設計 家居智能防水系統(tǒng)主要分為4個部分，包括檢測組件、MCU控制部分、報警及按鍵電路、電磁閥及驅(qū)動電路。通過MCU的并口I/O檢測水傳感器狀態(tài)，并控制LED顯示電路及蜂鳴器報警電路，同時通過驅(qū)動電路控制水電磁閥的通斷，其系統(tǒng)框圖如圖1所示。 系統(tǒng)通過MCU一直監(jiān)測水傳感器狀態(tài)，若發(fā)現(xiàn)漏水，通過發(fā)光LED顯示和蜂鳴器報警，并延時一段時間，然后啟動電磁閥關閉水管。如果家中有人，在聽到報警后，檢查漏水情況，可手動切斷水管，或者關閉報警系統(tǒng)(若發(fā)現(xiàn)是誤報警的情況下)。 2 硬件設計 2.1 水傳感器檢測電路 電路采用適當?shù)碾姌O型水傳感器，布置在需要監(jiān)測的區(qū)域，可以是某一固定區(qū)域，也可以是多個區(qū)域同時監(jiān)測。主要根據(jù)電極浸水阻值變化原理，通過電壓檢測確定傳感器的狀態(tài)。通過電壓比較器，得到外部狀態(tài)電平，并送往MCU單元進行檢測處理。水感傳器接口電路如圖2所示。 2.2 MCU控制電路 MCU單元電路主要完成整個系統(tǒng)的監(jiān)測、判斷、報警控制以及人機交互控制等功能。本方案中選用Atmel的89C52單片機作為控制MCU，其結構簡單，價格低廉，通用性好，內(nèi)部集成了CPU，RAM，ROM，定時器/計數(shù)器和多功能I/0，串口通信等部等基本功能部件，可靈活編程控制外部I/0接口。結合本案例，通過MCU的并口I/O檢測水水傳感器狀態(tài)，并控制LED顯示電路及蜂鳴器報警電路，同時通過驅(qū)動電路控制水電磁閥的通斷。MCU及外圍電路如圖3所示。 2.3 顯示及報警電路 蜂鳴器選擇有源蜂鳴器，其內(nèi)部集成了多諧振蕩器，只需要在外部施加必要的直流電平即可發(fā)生，其驅(qū)動及控制電路簡單。同時驅(qū)動發(fā)光二極管，在檢測到漏水時點亮二極管。蜂鳴器及驅(qū)動電路如圖4所示，LED及驅(qū)動電路如圖5所示。 2.4 電磁閥驅(qū)動電路 電磁閥是用來控制流體方向的自動化基礎元件，通常用于機械控制和工業(yè)閥門，對介質(zhì)方向進行控制，從而達到對閥門開關的控制。本方案中水管在一般狀態(tài)下是暢通的，所以選擇常開型的電磁閥，先導閥接受電控制信號開關后帶動主閥動作，切斷水管，從而避免漏水狀況的進一步惡化。由于單片機輸出控制信號為TTL電平，不能直接控制電磁閥動作，需要增加驅(qū)動電路，如圖6所示。 圖6所示電路采用光電耦合器將控制信號輸出電路與電磁閥驅(qū)動電路隔離，從而抑制驅(qū)動電路的高頻干擾進入控制電路部分，以保證其正常工作。電阻R6和二極管D在噴油器關閉時構成放電通路，以防止功率三極管損壞，它們和電磁閥線圈組成消弧電路。 3 軟件設計 3.1 系統(tǒng)軟件流程 系統(tǒng)控制軟件采用循環(huán)掃描時，實時監(jiān)測水傳感器狀態(tài)。如果檢測到傳感器異常，啟動聲光報警電路。如果周圍有人，確認是否發(fā)生了漏水，則可以手動關閉進水閥門;如果周圍沒有人，系統(tǒng)在報警后5s內(nèi)啟動電磁閥控制電路，自動切斷進水閥門，等待人員前來解決問題。其中單片機的軟件流程圖如圖7所示。 3.2 中斷子程序設計 在系統(tǒng)中將人機交互的按鍵行為作為中斷，其優(yōu)先級別比較高。在系統(tǒng)工作的任何過程中，都可以優(yōu)先響應人工命令。其按鍵中斷類型分為電路復位、手動關閉電磁閥、手動打開電磁閥、關閉報警等。其中斷子程序流程如圖8所示。 4 結語 針對智能家居中關鍵區(qū)域防漏水問題，提出一種基于水傳感器檢測、MCU控制的方案，在檢測到有漏水狀況發(fā)生時，控制啟動電磁閥自動關閉水管，并通過聲光等方式報警。同時增加人工交互能力，優(yōu)先處理人工指令。經(jīng)測試及試用，本方案經(jīng)濟可行，電路可靠，能有效處理家居中漏水問題，同時可以擴展到機房、檔案管理室、倉庫等需要嚴格防水的地方，具有十分廣闊的前景。 |
