Дипломный проект


МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ПОВОЛЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
ВЫСШИЙ КОЛЛЕДЖ ПГТУ «ПОЛИТЕХНИК»
Специальность 09.02.01
Компьютерные системы и комплексы

Фамилия Соколов
Имя Александр
Отчество Александрович
Выпускная квалификационная работа
Дипломный проект на тему:
Разработка автоматической системы контроля уровня CO2 в помещении.
Заместитель директора по УВР Скоробогатова Анна Александровна, преподаватель высшей квалификационной категории
Руководитель ВКР Бусыгин Георгий Валентинович, старший преподаватель ПиП ИВС
№ приказа о допуске к защите ВКР_________________________________________________
ВКР начата 03 апреля 2017г.
ВКР окончена 02 июня 2017г.
Оценка Государственной экзаменационной комиссии по защите ___________
Секретарь ГЭК______________/И.Г Герасимова/
«_____» июня 2018г.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ПОВОЛЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
ВЫСШИЙ КОЛЛЕДЖ ПГТУ «ПОЛИТЕХНИК»
«СОГЛАСОВАНО»
Представитель работодателя
__________________________
(подпись)
«_____»____________20____г.
«УТВЕРЖДАЮ»
Зам. директора по УВР
____________/А.А.Скоробогатова/
(подпись)
«_____»____________2018 г.
З А Д А Н И Е
НА ВЫПОЛНЕНИЕ ВЫПУСКНОЙ КВАЛИФИКАЦИОННОЙ РАБОТЫ
Обучающийся Соколов Александр Александрович
(фамилия, имя, отчество)
__________________________________________________________________Специальность09.02.01 Компьютерные системы и комплексы
__________________________________________________________________
Форма обучения очнаяГруппаКС-42
Тема выпускной квалификационной работы Разработка автоматической системы контроля уровня
(утверждена приказом ректора от 21.03.2018г. №2015-ЛС)
Срок сдачи законченной ВКР 04.06.2018г.
Содержание задания
1. Исходные данные (заполняется с руководителем)
Параметры:
1. Диапазон напряжений питания В: 7-12;
2. Потребляемый ток, не более mА:;
3. Диапазон рабочих температур, град. Цельсия: +10 …+35;
4. Диапазон нормальной концентрации уровня CO2 в помещении: 600-800 ppm.
2. Содержание расчетно-пояснительной записки (заполняется с руководителем)
1. Обоснование схемы электрической принципиальной.
2. Конструкторская часть: конструкция контроллера и подключение периферийных устройств.
3. Программная часть: принцип работы, алгоритм и тд.
4. Экономическая часть.
5. Безопасность жизнедеятельности.
3. Содержание графической части (заполняется с руководителем)
Слайд 1 – Схема электрическая принципиальная____
Слайд 2 – Печатная плата____
…………. и т.д.
(перечень графического материала, число листов формата)
КОНСУЛЬТАНТЫ:
__________________________________________________________________
(должность, Ф.И.О., подпись, дата)
__________________________________________________________________
(должность, Ф.И.О., подпись, дата)
__________________________________________________________________
(должность, Ф.И.О., подпись, дата)
Руководитель ВКР
Старший преподаватель кафедры ПиП ЭВС Бусыгин Г. В.02.04.2018г. (должность, ФИО, подпись, дата)
Задание принял к исполнению Соколов А.А.02.04.2018г.
(Ф.И.О. обучающегося, подпись, дата)
Задание зарегистрировано:02.04.2018г.

Аннотация
В данной выпускной квалификационной работе была разработана автоматическая система контроля уровня CO2 в помещении.
Основанием для разработки является задание на выпускную квалификационную работу.
В пояснительной записке содержится аналитический обзор, системная, программная часть.
Пояснительная записка состоит из страниц, рисунков, таблиц.
Annotation
In this final qualification work was developed of automatic control system of CO2level in the room.
The basis for development is the task for final qualifying work. The explanatory Memorandum contains an overview of analytical, , systemic, programmatic parts.
Explanatory note consists of pages, figures, tables.

ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ОБОЗНАЧЕНИЯ, СОКРАЩЕНИЯ.
USB - Universal Serial Bus;
V - вольт;
А - ампер;
GND – земля;
ppm - parts per million;
LED - light-emitting diode;
SRAM -  Static Random Access Memory

СОДЕРЖАНИЕ
TOC \o "1-3" \h \z \u ВВЕДЕНИЕ PAGEREF _Toc515951495 \h 71. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ PAGEREF _Toc515951496 \h 81.1. Системы контроля СО2 в помещении PAGEREF _Toc515951497 \h 81.1.1. Вентиляция помещений PAGEREF _Toc515951498 \h 81.1.2. Калибровка, разбор прибора, принцип работы, брожение PAGEREF _Toc515951499 \h 101.1.3. Детектор углекислого газа Мт8057s PAGEREF _Toc515951500 \h 131.2. Влияние углекислого газа на организм человека PAGEREF _Toc515951501 \h 181.3. САН ПИН PAGEREF _Toc515951502 \h 201.4. СНиП PAGEREF _Toc515951503 \h 212.КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ PAGEREF _Toc515951504 \h 322.1 Разработка функциональной, принципиальной и структурной схем. PAGEREF _Toc515951505 \h 322.2. Аппаратная платформа PAGEREF _Toc515951506 \h 333. ПРОГРАММНАЯ ЧАСТЬ PAGEREF _Toc515951507 \h 403.1 Блок-схема PAGEREF _Toc515951508 \h 403.2 Программный код PAGEREF _Toc515951509 \h 414.Экономическая часть PAGEREF _Toc515951510 \h 455.Безопасность жизнедеятельности PAGEREF _Toc515951511 \h 475.1 Основные требования безопасности к технологическим процессам PAGEREF _Toc515951512 \h 475.2 Охрана труда при изготовлении печатных плат PAGEREF _Toc515951513 \h 485.3 Охрана труда при нанесении покрытий PAGEREF _Toc515951514 \h 525.4 Охрана труда при пайке и обжиге изоляции PAGEREF _Toc515951515 \h 535.5 Расчет искусственного освещения PAGEREF _Toc515951516 \h 55ЗАКЛЮЧЕНИЕ PAGEREF _Toc515951517 \h 59СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ PAGEREF _Toc515951518 \h 60
ВВЕДЕНИЕВ настоящее время, особенно в России, люди недооценивают важность контроля и поддерживания нормального уровня углекислого газа (СО2) в любом помещении, где мы проводим время.
Человек значительную часть своей жизни проводит в закрытых помещениях, где актуально то, чем он дышит. Измерение концентрации углекислого газа является наиболее простым и доступным способом контролировать качество воздуха, а значит, при необходимости, желании и небольших усилиях, сделать его лучше, что скажется на здоровье человека. Чем раньше по возрасту начать это делать, тем позже начнется разрушение организма. 
Для этого есть специальные датчики углекислого газа, благодаря которым человек может своевременно проветрить помещение и не допустить дальнейшего накапливания СО2 в помещении.

1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ1.1. Системы контроля СО2 в помещении1.1.1. Вентиляция помещенийВоздух является тонкой материей, в которой диоксид углерода занимает по количеству лишь четвертое место, но имеет важнейшее значение для всего живого. По концентрации углекислого газа, которая определяется сравнительно легко, можно косвенно судить о содержании других веществ и использовать ее для анализа качества воздуха.
Концентрацию углекислого газа измеряют в пропромиллях — частей на миллион ppm (ppmv), миллиграммах на кубический метр или процентах. 
При повышенном содержании углекислого газа человек ощущает проблемы с дыханием (духота, удушье, кислородная недостаточность, нехватка воздуха), учащенный пульс, чувство усталости, разбитость, головную боль, головокружение, сонливость, невозможность сосредоточиться, потерю внимания, снижение работоспособности, раздражительность, обморок (хотя его он уже не ощущает) и т. д. — к счастью, не все симптомы сразу, и не каждым человеком. 
Дышать хорошим воздухом в помещении энергозаторатно. Но лучше отдать деньги энергетикам, чем врачам, ведь дороже здоровья только лечение.
Чтобы пополнять помещение воздухом с большим содержанием кислорода, необходимо вытягивать отработанный воздух с повышенным содержанием углекислого газа и других веществ. Отсюда возникают простые требования: 
Помещение должно обладать достаточным объемом, чтобы человеку всегда хватало, чем дышать. Поэтому при покупке жилища желательно считать не только квадратные метры, но и кубические. 
Необходимо обеспечить как приток воздуха, так и его отток. При отсутствии одного или другого, процесс воздухозамещения происходит долго и не поспевает за увеличением концентрации углекислого газа. 
Пример. В старых домах все было сделано очень грамотно — поступление свежего воздуха равномерно осуществлялось через щели в окнах и дверях, а удаление отработанного — через вытяжную вентиляцию в туалете. После установки современных герметичных окон и дверей человек резко ограничил не только поступление свежего воздуха, но и отток отработанного. Помогают приточные клапана, но они поставляют воздух локально, по сравнению с равномерным распределением из щелей старого окна. Естественная или активная вентиляция должна обеспечивать такой воздухообмен, чтобы в любое время в присутствии разного количества людей содержание кислорода, углекислого газа и многих других составляющих воздуха, всегда находилось в комфортных пределах.
В зимнее время возможно обеспечить подогрев поступающего воздуха. Простейший вариант — установка приточного клапана между подоконником и радиатором отопления (современный аналог щели). Чтобы не выбрасывать тепло с уходящим из помещения воздухом, можно использовать системы рекуперации, когда уходящий поток подогревает входящий. 
Датчик содержания углекислого газа позволяет включать вентиляцию и регулировать ее производительность в автоматическом режиме так, чтобы энергия тратилась только в присутствии человека при увеличении концентрации углекислого газа. 
О вреде кондиционера. Помимо холодного потока воздуха, часто падающего на головы людей, перепада температур при выходе на улицу, бактерий, комфортно живущих в прохладе, существует опасность, о которой редко упоминается. В целях экономии электроэнергии, при работе кондиционера закрывают все окна. При этом концентрация углекислого газа быстро достигает значительной величины и получается прохладный, но бедный кислородом воздух. Поэтому форточку необходимо держать открытой — здоровье дороже. 
1.1.2. Калибровка, разбор прибора, принцип работы, брожениеСуществует много приборов, которые отличаются точностью измерений, функциональными возможностями и соответственно ценой. Поэтому, нравиться всем — слишком дорогое удовольствие! На примере экспериментов и графиков показано, что в большинстве случаев для бытового применения достаточно точности 100 ppm, тем более, что существует такие явления, как отсутствие заводской калибровки у приборов некоторых производителей, естественный уход показаний датчика, отсутствие доступа к эталонному воздуху для ручной калибровки, сработавшая автоматическая калибровка в помещении, где не производится проветривание, нестабильное содержание углекислого газа в применяемом для эталона уличном воздухе. 
Влияние этих факторов в некоторых случаях суммарно превышает точность измерения особо точных приборов и не позволяет определить истинную концентрацию через некоторое время эксплуатации. Если имеются сомнения в точности показаний, то можно произвести калибровку прибора. 
Калибровка
В результате естественного ухода, показания датчика при продолжительном использовании прибора могут отклониться от истинного значения. Чтобы вернуть их к норме, производят калибровку — сообщают прибору, что значение, которое он сейчас “видит” и является истинным. Отклонение можно заметить при качественном проветривании, когда концентрация должна опуститься до примерно 400 ppm*. 
Калибровка бывает ручной и автоматической. 
Ручная производится при помощи программы. В качестве источника эталонного содержания углекислого газа может быть использован баллончик с концентрацией 1000 ppm, любой другой источник со стабильной концентрацией (ее значение указывается в окне настройки) или уличный воздух — считается, что он имеет около 400 ppm*. Можно произвести калибровку по любому другому прибору, имеющему высокую точность, поместив их в один герметичный пакет. После прекращения изменения показаний (примерно 30 минут) при помощи программы записывают проверяемому прибору показание эталонного. 
Если используется уличный или другой воздух, поступающий через отверстия в корпусе прибора, то калибруют около 30 минут. 
Если источник эталонного газа подключается к калибровочному отверстию (на корпусе устройства вход расположен рядом с разъемом USB) и газ поступает непосредственно в датчик через специальную трубку, то процесс калибровки продолжается 5 минут. 
Автоматическая включается/выключается в меню прибора “8bc”. Считается, что хоть раз за неделю помещение проветривалось и уличный воздух с “эталонной” концентрацией 400 ppm* достигал прибора. При включении данного режима прибор считает дни своей работы и фиксирует минимально измеренное значение концентрации углекислого газа. Данное минимальное значение и принимается в качестве эталона. При больших отклонениях бывшего эталонного значения и вновь измеренного возможен значительный скачок в показаниях. Чтобы этого не происходило, бывшее значение изменяют не более, чем на 30 или 50 ppm (точное значение можно узнать у производителя или выявить при наблюдении за изменениями показаний). 
Если помещение не проветривают, то целесообразно отключить автоматическую калибровку. Если корректировка уже произошла, то всегда можно произвести сброс на заводские настройки и, при необходимости, выполнить ручную калибровку. 
Сомнения по поводу эталона 400 ppm
Обнародованные результаты изменения концентрации углекислого газа на протяжении года, показанные в фильме NASA “A Year in the Life of Earth's CO2”, позволяют усомниться в целесообразности использования уличного воздуха в качестве эталона 400 ppm, особенно для приборов с высокой точностью. 
Концентрация углекислого газа на планете циклично меняется на протяжении лет, сейчас мы находимся на подъеме (Рис. 1.1). 

Рисунок 1.1 - Концентрация углекислого газа тысячи лет назад
График Килинга в последние годы стал довольно динамичным, и фоновая концентрация за время жизни прибора может значительно измениться (Рис. 1.2). 

Рисунок 1.2 - График атмосферного углекислого газа
Измерения для графика Килинга проводят на горе Мауна-Лоа, остров Гавайи. Но концентрация углекислого газа зависит от количества выбросов в атмосферу в конкретном месте. Поэтому в сельской местности фоновое значение одно, в маленьких городах другое, в больших — третье. 
Уровень концентрации углекислого газа зависит от направления и скорости ветра — этим можно объяснить колебания фонового значения в больших городах. 
1.1.3. Детектор углекислого газа Мт8057sЧеловеку необходим свежий воздух, но основные места нашего пребывания, это закрытые помещения: квартира, детсад, школа, институт, производство, офис, автомобиль, где некоторые отделочные материалы и предметы мебели не отличаются экологичностью, и “газят”, выделяя вредные для здоровья вещества. 
Но главным “газильщиком” в помещении является человек. Его дыхательная и испарительная системы выделяют огромное количество различных продуктов жизнедеятельности. К примеру, этанол, аммиак, ацетон, уксусная кислота, фенолы и др. элементы определяют характерный индивидуальный запах человека.
Уменьшить концентрацию вредных веществ в помещении можно простым и эффективным способом, который называется проветривание. А поможет нам в этом детектор углекислого газа МТ8057S, подсказывая о необходимости проветривания помещений для уменьшения утомляемости, сонливости, дискомфорта, головных болей и различных болезней. 
Информация о времени и содержании углекислого газа в воздухе – важнейшие для человека данные! 
Термин «вентиляция» произошел от латинского слова «ventilatio» – «проветривание». В теории решения изобретательских задач имеется понятие “идеальная система” – это такая система, которой нет, а ее функция выполняется. 
Близкая к идеальной, система проветривания была в старых домах, где уличный воздух через распределенные щели поступал от окон и дверей, проходил через комнаты и уносил отработанный и загрязненный через вытяжки в санузле и кухне, наполняя наше воздушное питание свежестью. Минусов в системе хватало, но задачу замены отработанного воздуха она выполняла. Трудности были с регулировкой производительности – например, заклеивание окон назиму.
Проветривание противоречит энергоэффективности. Чем больше мы проветриваем, тем больше тратимся на отопление, особенно в холодное время года. Поэтому были придуманы пластиковые окна, из которых “не дует”. Их плюсы: лучше держат тепло, проще мыть и открывать, не надо красить. Но тут возникла проблема циркуляции воздуха в помещении – поступление воздуха же «отрубили»! 
Отсутствие вентиляции, это конденсат на окнах, плесень, проблемы с дыханием и болезни. В стенах стали монтировать входные воздушные клапана. Окна снабдили системами микро- и щелевого проветривания. По сути, на новом витке происходит возврат к прежней системе вентилирования. 
Некоторые жители устанавливают систему принудительной вентиляции, самые продвинутые дополняют ее рекуперацией. Но большая часть населения остается с банальным проветриванием при помощи обычных форточек. 
Для анализа воздуха можно использовать любой из газов, выделяемых человеком, но сравнительно легко определяемый современными приборами, и в больших количествах образующийся при дыхании, это углекислый газ. Можно сказать, что во время нахождения человека в помещении, возросшая концентрация углекислого газа является одним из маркеров ухудшения воздушной среды.
“Канарейка” МТ8057S 
Прибор служит для измерения и отображения концентрации углекислого газа, цветовой индикации пороговых значений и их звуковой сигнализации. Также измеряется температура воздуха. Предусмотрена возможность подключения компьютера для отображения графика измеряемых параметров и настройки прибора. По графику можно анализировать работу вентиляционной и охранной систем, оценивать жизнедеятельность человека и степень его активности, определять количество людей.
Используемый в приборе датчик ZGm053UK работает по недисперсионной инфракрасной технологии (NDIR), обладает достаточной для абсолютного большинства пользователей точностью и является самой дорогостоящей деталью изделия (Рис. 3).

Рисунок 1.3 - Датчик углекислого газа в приборе
Преимущества этого прибора:
В измерителе есть звуковой излучатель превышения пороговых значений (буква “S” в названии от слова Sound – звук), который виден на фотографии печатной платы (Рис. 4). Если концентрация превышает первый порог (по умолчанию 800 ppm), то раз в 15 минут мы услышим один продолжительный “свист”. Период оповещения выбран оптимальным, так как за 15 минут можно включить систему вентиляции, если она по какой-то причине отключилась. Если концентрация превышает 1200 ppm, то ежеминутно звучат три коротких “свистка”, что однозначно привлечет внимание к проблеме.
Звуковая индикация удобна для пользователей со слабым зрением и тем, у кого отлично работает система вентиляции, чтобы привлечь внимание при ее отказе. Если вентиляция такова, что в помещении много раз за день превышаются пороги индикации, то звуковые оповещения можно отключить. Чтобы не искать инструкцию, действия напечатаны на задней стенке прибора (Рис. 1.4). 

Рисунок 1.4 - Инструкция
Изменение в разъеме питания, который теперь помимо выводов крепится аж в четырех точках, “придавлен” сверху выступами на корпусе и выдвинут наружу, что позволяет использовать не только родной, но и любой другой шнур питания.
Светофор на приборе
Светофор на приборе МТ8057S прекрасен! Во-первых, выбранный способ оповещения о превышении пороговых значений позволяет как днем, так и ночью, одним взглядом мгновенно оценить углекислотную обстановку в помещении с любого расстояния, не приближаясь к прибору. По результатам эксплуатации, можно утверждать, что светодиоды являются самодостаточным средством отображения и возможен измеритель углекислого газа, у которого из индикации будет только один трехцветный светодиод. Остальная информация и настройки – по «воздуху», или при подключении по шнуру. 
Во-вторых, нет необходимости объяснять малым детям и престарелым родителям числовые значения, да вы и сами их забудете в ближайшее время. Загорелся желтый, а тем более, красный – проветривай! 
В-третьих, при необходимости, пороги индикации могут быть перенастроены. 
Выбранный способ индикации и тип датчика не позволяют использовать автономное батарейное питание, поэтому прибор “привязан” USB-шнуром к розетке или компьютеру. Для кратковременных автономных исследований можно применить внешний аккумулятор PowerBank. 
У людей возникает желание по “прикручиванию” измерителя к имеющейся системе вентиляции, что позволит изменять производительность, сократить затраты энергии и автоматизировать процесс. 
Предлагаются варианты: 
вскрыть прибор и взять сигналы от светодиодов; 
не вскрывать прибор, установив фотодиоды напротив светодиодов; 
исследовать внутренности прибора и найти там сигналы управления; 
заказать модель с функционалом, выдающим “сырые” данные; 
в новой версии со звуком появятся контактные и бесконтактные способы снятия информации со звукового модуля. 
Способ без вскрытия прибора и нарушения гарантии, доступный обладателям всех приборов, в том числе и приобретенных ранее. 
Разработать и выпустить приставку к измерителю углекислого газа, которая подключается вместо компьютера к штатному USB-разъему, снимает данные и передает их, или готовые сигналы управления в систему вентиляции по проводам или Bluetooth/Wifi.
1.2. Влияние углекислого газа на организм человекаНезначительное повышение концентрации CO2 вызывает у людей ощущение «спертости» воздуха, духоты. При более значительном повышении концентрации симптомы становятся хуже: «тяжелая» голова, головокружение, головные боли и вплоть до необратимых изменений в организме человека. Концентрацию углекислого газа принято измерять в ppm (parts per million — частей на миллион).
Таблица 1 - Реакция организма взрослого человека в зависимости от уровня CO2Симптомы у взрослых здоровых людей Концентрация углекислого газа
Нормальный уровень на открытом воздухе 350-450 ppm
Приемлемые уровни < 600 ppm
Жалобы на несвежий воздух 600-1000 ppm
Максимальный уровень стандартов ASHRAE и OSHA 1000 ppm
Общая вялость 1000-2500 ppm
Возможны нежелательные эффекты на здоровье 2500-5000 ppm
Максимально допустимая концентрация в течении 8 часового рабочего дня 5000 ppm
Таблица 2 - Опасные Концентрации CO2Симптомы у взрослых здоровых людей Концентрация углекислого газа
Легкое отравление, учащается пульс и частота дыхания, тошнота и рвота 30 000 ppm
Добавляется головная боль и легкое нарушение сознания 50 000 ppm
Потеря сознания, в дальнейшем - смерть 000 ppm
1.3. САН ПИНСистемы отопления и вентиляции должны обеспечивать допустимые условия микроклимата и воздушной среды помещений.
Системы отопления должны обеспечивать равномерное нагревание воздуха в помещениях в течение всего отопительного периода, не создавать запахи, не загрязнять воздух помещений вредными веществами, выделяемыми в процессе эксплуатации, не создавать дополнительного шума, должны быть доступными для текущего ремонта и обслуживания.
Перепад между температурой воздуха помещений и температурой поверхностей стен не должен превышать 3°С; перепад между температурой воздуха помещений и пола не должен превышать 2°С.
Нагревательные приборы должны быть легко доступны для уборки. При водяном отоплении температура поверхности нагревательных приборов не должна превышать 90°С. Для приборов с температурой нагревательной поверхности более 75°С необходимо предусматривать защитные ограждения.
Помещения первых этажей жилых зданий, расположенных в I климатическом районе, должны иметь системы отопления для равномерного прогрева поверхности полов.
Устройство автономных котельных для теплоснабжения жилых зданий допускается при соблюдении гигиенических требований к качеству атмосферного воздуха населенных мест, гигиенических нормативов по шуму и вибрации.
Естественная вентиляция жилых помещений должна осуществляться путем притока воздуха через форточки, фрамуги, либо через специальные отверстия в оконных створках и вентиляционные каналы. Вытяжные отверстия каналов должны предусматриваться на кухнях, в ванных комнатах, туалетах и сушильных шкафах.
Устройство вентиляционной системы должно исключать поступление воздуха из одной квартиры в другую.
Не допускается объединение вентиляционных каналов кухонь и санитарных узлов с жилыми комнатами.
Вентиляция объектов, размещенных в жилых зданиях, должна быть автономной. Допускается присоединять к общей вытяжной системе жилого здания вытяжную вентиляцию общественных помещений, не имеющих вредных выбросов.
Шахты вытяжной вентиляции должны выступать над коньком крыши или плоской кровли на высоту не менее 1 м.
Концентрация химических веществ в воздухе жилых помещений при вводе зданий в эксплуатацию не должна превышать среднесуточных предельно допустимых концентраций (далее - ПДК) загрязняющих веществ, установленных для атмосферного воздуха населенных мест, а при отсутствии среднесуточных ПДК не превышать максимальные разовые ПДК или ориентировочных безопасных уровней воздействия (далее - ОБУВ).
1.4. СНиПВентиляция, кондиционирование
Общие положения
Вентиляцию следует применять для обеспечения параметров микроклимата и качества воздуха в пределах допустимых норм.
Кондиционирование воздуха следует принимать:
для обеспечения параметров микроклимата и качества воздуха, требуемых для технологического процесса, по заданию на проектирование, при экономическом обосновании или в соответствии с требованиями нормативных документов;
для обеспечения параметров микроклимата и качества воздуха в пределах оптимальных норм (всех или отдельных параметров) по заданию на проектирование;
для обеспечения необходимых параметров микроклимата и качества воздуха в пределах допустимых норм, если они не могут быть обеспечены вентиляцией в теплый период года без применения искусственного охлаждения воздуха.
При кондиционировании скорость движения воздуха по заданию на проектирование допускается принимать в обслуживаемой или рабочей зоне помещений (на постоянных и непостоянных рабочих местах) в пределах допустимых норм.
Вентиляцию с механическим побуждением (далее - механическую вентиляцию) следует предусматривать:
если параметры микроклимата и качество воздуха не могут быть обеспечены вентиляцией с естественным побуждением (далее - естественную вентиляцию) в течение года;
для помещений и зон без естественного проветривания.
Механическую вентиляцию с частичным использованием систем естественной вентиляции для притока или удаления воздуха (далее - смешанную вентиляцию) следует предусматривать в периоды года, когда параметры микроклимата и качество воздуха не могут быть обеспечены естественной вентиляцией.
Механическую вентиляцию следует предусматривать для общественных и административно-бытовых помещений в районах с расчетной температурой наружного воздуха минус 40°С и ниже (параметры Б).
Механическую вентиляцию или кондиционирование следует предусматривать для кабин кранов в помещениях с избытком теплоты более 23 Вт/ 3 м или при облучении крановщика тепловым потоком интенсивностью теплового облучения более 140 Вт/ 2 м. Если в воздухе, окружающем кабину крановщика, концентрация вредных веществ превышает ПДК, то вентиляцию следует предусматривать наружным или очищенным воздухом.
Механическую приточную вентиляцию с подачей наружного воздуха (круглосуточно и круглогодично) следует предусматривать, обеспечивая подпор воздуха, в помещениях машинных отделений лифтов зданий категорий А и Б, а также в тамбур-шлюзах: помещений категорий А и Б; помещений с выделением вредных газов, паров или аэрозолей 1-го и 2-го классов опасности. Устройство общего тамбур-шлюза для двух помещений и более категорий А и Б не допускается.
Приточно-вытяжную или вытяжную механическую вентиляцию следует предусматривать для приямков глубиной 0,5 м и более, а также для смотровых каналов, требующих ежедневного обслуживания и расположенных в помещениях категорий А и Б или в помещениях, в которых выделяются вредные газы, пары или аэрозоли плотностью более плотности воздуха.
В помещениях с естественным освещением их световыми проемами в наружных ограждениях, с объемом на каждого работающего 40 или 30 3 м (для общественных или производственных помещений соответственно) допускается при обосновании использовать периодическое проветривание через фрамуги и форточки.
Естественную вытяжную вентиляцию для жилых, общественных, административных и бытовых помещений следует рассчитывать на разность плотностей наружного воздуха при температуре 5°С и внутреннего воздуха при температуре в холодный период года. Поступление наружного воздуха в помещения следует предусматривать через специальные приточные устройства в наружных стенах или окнах. Для квартир и помещений, в которых при температуре наружного воздуха 5°С не обеспечивается удаление нормируемого расхода воздуха, следует предусматривать механическую вытяжную вентиляцию. Естественную вентиляцию для производственных помещений следует рассчитывать:
на разность плотностей наружного и внутреннего воздуха при расчетных параметрах переходного периода года - для отапливаемых помещений без избытков теплоты; при расчетных параметрах теплого периода года - для помещений с избытками теплоты;
на действие ветра при скорости, равной 1 м/с в теплый период года, - для помещений без избытка теплоты.
Потолочные вентиляторы и вентиляторы-вееры (кроме применяемых для воздушного душирования рабочих мест) следует предусматривать дополнительно к системам приточной вентиляции для периодического увеличения скорости движения воздуха в теплый период года выше допустимой по ГОСТ 30494, но не более чем на 0,3 м/с на рабочих местах или отдельных участках помещений в зданиях общественных, административно-бытовых и производственных, расположенных в IV климатическом районе, а также по заданию на проектирование в других климатических районах.
Воздушное душирование наружным воздухом или смесью наружного и рециркуляционного воздуха, или охлажденным воздухом постоянных рабочих мест следует предусматривать при облучении лучистым тепловым потоком с плотностью более 140 Вт/ 2 м в соответствии с 5.9. В плавильных, литейных, прокатных и других горячих цехах допускается душирование рабочих мест внутренним воздухом аэрируемых пролетов этих цехов с охлаждением или без охлаждения воздуха.
Отсекающие воздушные завесы следует предусматривать для предотвращения распространения вредных веществ: на постоянные рабочие места при открытых технологических процессах, сопровождающихся выделением вредных веществ, и невозможности устройства укрытия или местной вытяжной вентиляции; между помещениями, в одном из которых выделяются вредные вещества.
Воздушное отопление в помещениях следует предусматривать с учетом требований приложения Д. В системе воздушного отопления расход воздуха следует определять по приложению И, температуру приточного воздуха - с учетом 15.
В системах воздушного отопления температуру воздуха при выходе из воздухораспределителей следует рассчитывать с учетом 5.7, но принимать не выше 70°С и не менее чем на 20°С ниже температуры самовоспламенения газов, паров, аэрозолей и пыли, выделяющихся в помещении. Температуру воздуха, подаваемого воздушно-тепловыми завесами, следует принимать не выше 50°С у наружных дверей и не выше 70°С у наружных ворот и проемов.
При нагревании воздуха в приточных и рециркуляционных установках, размещаемых в обслуживаемом помещении, температуру теплоносителя (вода, пар и др.) для воздухонагревателей, а также температуру теплоотдающих поверхностей электровоздухонагревателей и газовых воздухонагревателей следует принимать ниже максимально допустимой по приложению Д с учетом категории и назначения помещений.
Очистка воздуха от пыли в системах механической вентиляции и кондиционирования должна обеспечивать содержание пыли в подаваемом воздухе не более: а) ПДК в атмосферном воздухе населенных пунктов - при подаче его в помещения жилых и общественных зданий; б) 30% ПДК в воздухе рабочей зоны - при подаче его в помещения производственных и административно-бытовых зданий; в) 30% ПДК в воздухе рабочей зоны для частиц пыли размером не более 10 мкм - при подаче его в кабины крановщиков, пульты управления, зону дыхания работающих, а также при воздушном душировании; г) допустимых концентраций по техническим условиям на вентиляционное оборудование и воздуховоды.
В системах местных отсосов концентрация удаляемых горючих газов, паров, аэрозолей и пыли в воздухе не должна превышать 50% НКПРП при температуре удаляемой смеси.
Системы
Внутренние системы общеобменной вентиляции, местных отсосов, воздушного отопления и кондиционирования (далее - системы вентиляции) следует предусматривать, обеспечивая минимально необходимые требования безопасности зданий согласно 4.1, учитывая функциональное назначение помещений, класс функциональной пожарной опасности помещений жилых, общественных и административно-бытовых зданий, категорию по взрывопожарной и пожарной опасности производственных помещений, заданные параметры микроклимата, возможность применения рециркуляции воздуха, режим и одновременность работы систем, а также требования других нормативных документов.
Системы вентиляции согласно СП 7.13130 не допускается предусматривать общими для помещений, расположенных в разных пожарных отсеках.
Системы вентиляции следует предусматривать общими для размещенных в пределах одного пожарного отсека следующих групп помещений:
жилых;
общественных, административно-бытовых и производственных категорий Д (в любых сочетаниях);
производственных одной из категорий А или Б, размещенных не более чем на трех (раздельно или последовательно расположенных) этажах;
производственных одной из категорий В1, В2, В3, В4, Г, Д или складов категории В4;
производственных категорий B1, В2 и В3 в любых сочетаниях;
складов и кладовых одной из категорий А, Б, B1, В2 или В3, размещенных не более чем на трех (раздельно или последовательно расположенных) этажах;
производственных категорий А, Б, B1, В2, В3 и В4 в любых сочетаниях или складов категорий А, Б, В1, В2, В3 и В4 в любых сочетаниях общей площадью не более 1100 2 м , размещенных в отдельном одноэтажном здании с дверями из каждого помещения только наружу;
одной категории пожарной опасности в подземных или надземных закрытых стоянках автомобилей при условии установки противопожарных нормально открытых клапанов на воздуховодах согласно СП 7.13130;
производственных категорий В4, Г и Д и складов категорий В4 и Д (в любых сочетаниях) при условии установки противопожарных нормально открытых клапанов на воздуховодах, обслуживающих помещения и склады категории В4.
В одну систему вентиляции в одном пожарном отсеке допускается объединять следующие группы помещений, присоединяя к основной группе помещений другие помещения:
к жилым - административно-бытовые и общественные (с учетом требований других нормативных документов);
к общественным (кроме помещений с массовым пребыванием людей) - административно- бытовые или производственные категорий В4, Г и Д;
к производственным категорий В1, В2, В3, В4, Г и Д - административно-бытовые и общественные (кроме помещений с массовым пребыванием людей);
к производственным категорий А, Б (кроме систем, указанных в 13), а также категорий B1, В2 или В3 - производственные (в том числе склады и кладовые) любых категорий, кроме Г, или помещения административно-бытовые и общественные (кроме помещений с массовым пребыванием людей).
Группы помещений по а, б, в или г допускается объединять в одну систему при условии установки противопожарного нормально открытого клапана на сборном воздуховоде присоединяемой группы помещений.
К основной группе помещений следует относить группы помещений, общая площадь которых больше общей площади присоединяемых помещений. Общая площадь присоединяемых помещений должна быть не более 300 2 м .
Общие приточные системы допускается предусматривать для групп лабораторных помещений научно-исследовательского и производственного назначения, расположенных в пределах одного пожарного отсека не более чем на 11 этажах (включая технические и подвальные), категорий В1- В4, Г и Д и для групп административно-бытовых помещений в любых сочетаниях, а также с присоединением к ним не более двух (на разных этажах) кладовых категории А (каждая площадью не более 36 2 м ) для хранения оперативного запаса исследуемых веществ согласно 4 г.
Общие системы приточной вентиляции с рециркуляцией воздуха следует предусматривать для групп помещений с учетом 3-5, в которых согласно 5 допускается рециркуляция воздуха. В одну систему не следует объединять группы помещений, в которых допускается рециркуляция воздуха, с помещениями, в которых не допускается рециркуляция воздуха.
Для систем воздушного отопления и систем приточной вентиляции, совмещенных с воздушным отоплением, следует предусматривать: резервные циркуляционные насосы для воздухонагревателей и резервные вентиляторы (или электродвигатели для вентиляторов); не менее двух отопительных агрегатов (или двух систем). При выходе из строя вентилятора одного из двух агрегатов (систем) допускается снижение температуры воздуха в помещении на период проведения ремонтных работ ниже нормируемой, но не ниже допустимой температуры воздуха в нерабочее время согласно 5.2.
Системы кондиционирования и общеобменной вентиляции для производственных, административно-бытовых и общественных помещений без естественного проветривания и с постоянным пребыванием людей следует предусматривать с резервными вентиляторами (или резервными электродвигателями вентиляторов) для приточных и вытяжных установок или не менее чем с двумя приточными и двумя вытяжными установками с расходом воздуха каждой не менее 50% требуемого воздухообмена.
Допускается предусматривать одну приточную и одну вытяжную установку с резервными вентиляторами (или с резервными электродвигателями для вентиляторов).
Для производственных помещений, соединенных открывающимися проемами со смежными помещениями одинаковой категории взрывопожарной и пожарной опасности и с выделением аналогичных вредностей, допускается предусматривать приточную систему без резервного вентилятора, а вытяжную - с резервным вентилятором или электродвигателем.
Системы кондиционирования, а также системы приточной общеобменной вентиляции, предназначенные для круглосуточного и круглогодичного обеспечения требуемых параметров воздуха в общественных и производственных помещениях, следует предусматривать не менее чем с двумя установками. При выходе из строя одной из установок необходимо обеспечить не менее 50% требуемого расхода воздуха (но не менее расхода воздуха, необходимого для обеспечения санитарных норм или норм взрывопожаробезопасности). При этом допускается снижение температуры воздуха в помещении (но не менее 12°С) в холодный период года. При наличии технологических требований или по заданию на проектирование для поддержания требуемых параметров воздуха допускается предусматривать установку резервных кондиционеров или вентиляторов, или электродвигателей с учетом примечания к 8, насосов и др.
Системы местных отсосов вредных веществ 1-го и 2-го классов опасности следует предусматривать с одним резервным вентилятором (для каждой системы или для двух систем), обеспечивающим расход воздуха, необходимый для поддержания в помещении концентрации вредных веществ ниже ПДК, если при остановке вентилятора не может быть остановлено технологическое оборудование или концентрация вредных веществ в помещении может превысить ПДК в течение рабочей смены.
Резервный вентилятор допускается не предусматривать, если снижение концентрации вредных веществ до ПДК может быть достигнуто предусмотренной аварийной вентиляцией, автоматически включаемой в соответствии с 12.15 е.
Системы механической вытяжной общеобменной вентиляции для помещений категорий А и Б следует предусматривать с одним резервным вентилятором для каждой системы или одним резервным вентилятором для нескольких систем, обеспечивающим расход воздуха, необходимый для поддержания в помещениях концентрации горючих газов, паров или пыли, не превышающей 10% НКПРП газо-, паро- и пылевоздушных смесей.
Резервный вентилятор допускается не предусматривать:
если при остановке системы общеобменной вентиляции может быть остановлено связанное с ней технологическое оборудование и прекращено выделение горючих газов, паров и пыли;
если в помещении предусмотрена аварийная вентиляция с расходом воздуха не менее необходимого для обеспечения концентрации горючих газов, паров или пыли, не превышающей 10% НКПРП газо, паро- и пылевоздушных смесей.
Если резервный вентилятор в соответствии с 7.2.11 а и б не установлен, то следует предусматривать включение аварийной сигнализации.
Системы местных отсосов взрывоопасных смесей следует предусматривать с одним резервным вентилятором (в том числе для эжекторных установок) для каждой системы или для двух систем, если при остановке вентилятора не может быть остановлено технологическое оборудование и концентрация горючих газов, паров и пыли может превысить 10% НКПРП. Резервный вентилятор допускается не предусматривать, если снижение концентрации горючих веществ в воздухе помещения до 10% НКПРП может быть обеспечено системой аварийной вентиляции, автоматически включаемой в соответствии с 12.15 е.
Системы местных отсосов вредных веществ или взрывопожароопасных смесей следует предусматривать отдельными от систем общеобменной вентиляции.
К круглосуточно работающей системе общеобменной вытяжной вентиляции, оборудованной резервным вентилятором, допускается присоединять местные отсосы вредных веществ, если не требуется очистка воздуха от них.
Общую вытяжную систему общеобменной вентиляции и местных отсосов допускается предусматривать:
для одного лабораторного помещения научно-исследовательского и производственного назначения категорий В1-В4, Г и Д, если в оборудовании, снабженном местными отсосами, не образуются взрывоопасные смеси;
для кладовой категории А оперативного хранения исследуемых веществ при условии установки противопожарного нормально открытого клапана согласно 7.8.3 и СП 7.13130.
2.КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ2.1 Разработка функциональной, принципиальной и структурной схем.
Рисунок 2.1 – Функциональная схема

Рисунок 2.2 – Принципиальная схема
Сервопривод
Батарея
Датчик
Arduino UNO

Рисунок 2.3- структурная схема
Данная система состоит из:
Arduino UNO;
батарея напряжением в 9 V;
датчика, который будет следить за окислением воздушной среды в помещении;
сервопривода, с помощью которого будет осуществляться подача свежего воздуха.
2.2. Аппаратная платформаВ качестве основы выбран микроконтроллер Arduino UNO.

Рисунок 2.4 – микроконтроллер Arduino UNO
Arduino — это электронный конструктор и удобная платформа быстрой разработки электронных устройств для новичков и профессионалов. Платформа пользуется огромной популярностью во всем мире благодаря удобству и простоте языка программирования, а также открытой архитектуре и программному коду. Устройство программируется через USB без использования программаторов.
Выполнена на базе процессора ATmega328p с тактовой частотой 16 МГц, обладает памятью 32 кБ и имеет 20 контролируемых контактов ввода и вывода для взаимодействия с внешним миром.
Arduino Uno может питаться как от USB подключения, так и от внешнего источника: батарейки или обычной электрической сети. Источник определяется автоматически.
Платформа может работать при наличии напряжения от 6 до 20 V. Однако при напряжении менее 7 V работа может быть неустойчивой, а напряжение более 12 V может привести к перегреву и повреждению. Поэтому рекомендуемый диапазон: 7−12 V.
Электрическая цепь должна быть замкнута, ток течёт от "+" к "-". В качестве плюса используются пины "3.3V" и "5V".
Питание:
Vin предоставляет тот же вольтаж, что используется для питания платформы. При подключении через USB будет равен 5 V. Служит для подачи питания на плату, минуя USB или разъём питания.
5V – вне зависимости от входного напряжения. На этом напряжении работает процессор. Максимальный допустимый ток, получаемый с этого контакта — 800 мА.
3.3V - Максимальный допустимый ток, получаемый с этого контакта — 50 мА.
GND — земля. Используется в качестве «-».
Память
Платформа оснащена 32 кБ flash-памяти, 2 кБ из которых отведено под так называемый bootloader. Он позволяет прошивать Arduino с обычного компьютера через USB. Эта память постоянна и не предназначена для изменения по ходу работы устройства. Её предназначение — хранение программы и сопутствующих статичных ресурсов.
Также имеется 2 кБ SRAM-памяти, которые используются для хранения временных данных вроде переменных программы. По сути, это оперативная память платформы. SRAM-память очищается при обесточивании.
Ещё имеется 1 кБ EEPROM-памяти для долговременного хранения данных. По своему назначению это аналог жёсткого диска для Arduino.
Ввод/вывод
На платформе расположены 14 контактов (0-13), которые могут быть использованы для цифрового ввода и вывода. Какую роль исполняет каждый контакт, зависит от вашей программы. Все они работают с напряжением 5 В, и рассчитаны на ток до 40 мА. Также каждый контакт имеет встроенный, но отключённый по умолчанию резистор на 20 - 50 кОм. Некоторые контакты обладают дополнительными ролями:
Serial: 0-й и 1-й. Используются для приёма и передачи данных по USB.
Внешнее прерывание: 2-й и 3-й. Эти контакты могут быть настроены так, что они будут провоцировать вызов заданной функции при изменении входного сигнала.
PWM: 3-й, 5-й, 6-й, 9-й, 10-й и 11-й. Могут являться выходами с широтно-импульсной модуляцией (pulse-width modulation, ШИМ) с 256 градациями. Помечены значком тильда (~)
LED: 13-й. К этому контакту подключен встроенный в плату светодиод. Если на контакт выводится 5 В, светодиод зажигается; при нуле — светодиод гаснет.
Помимо контактов цифрового ввода/вывода на Arduino имеется 6 контактов аналогового ввода A0-A5, каждый из которых предоставляет разрешение в 1024 градации (10 бит) через аналогово-цифровой преобразователь (АПЦ). По умолчанию значение меряется между землёй и 5 В, однако возможно изменить верхнюю границу, подав напряжение требуемой величины на специальный контакт AREF.
Контакты A4 и A5 используются для работы I2C-шины.
Предназначен для чтения данных с аналоговых датчиков. При нехватке цифровых выходов можно использовать аналоговые в качестве цифровых.
По умолчанию все порты работают на выход. С помощью метода pinMode() можно установить режим на вход.
Кроме этого на плате имеется входной контакт Reset. Его установка в логический ноль приводит к сбросу процессора. Это аналог кнопки Reset обычного компьютера.
Защита USB
Arduino Uno обладает предохранителем, защищающим USB-порты вашего компьютера от перенапряжения и коротких замыканий. Хотя большинство компьютеров обладают собственными средствами защиты, предохранитель даёт дополнительную уверенность. Он разрывает соединение, если на USB-порт подаётся более 500 мА, и восстанавливает его после нормализации ситуации.
Инфракрасный датчик CO2 MH-Z19
17521419050000
Рисунок 2.5 – Датчик MH-Z19
Характеристики:
Модель: MH-Z19 NDIR;
Определяемый газ: CO2;
Рабочее напржение: 3.6 ~ 5.5 В пост.тока;
Потребление тока: < 18 мА;
Уровень TTL: 3.3 В;
Диапазон измерения: 0 - 5000 PPM (0 ~ 0.5%);
Точность измерений: ± (50ppm+5%);
Сигнал на выходе: UART(Tx,Rx), PWM;
Время разогрева: до 3 мин;
Время распознавания T90: < 60 сек.;
Рабочая температура: 0 ~ 50 °C;
Рабочая влажность окружающей среды: 0 ~ 95% RH (без конденсата);
Габариты: 33 мм x 20 мм x 9 мм (ДxШxВ);
Вес: 21 г;
Срок эксплуатации: более 5 лет.
Высокая чувствительность
Модификации со стандартными выходными сигналами, и с первичными сигналами
Миниатюрность
Быстрый отклик и малое время восстановления
Температурная компенсация
Хорошая стабильность
Большой срок эксплуатации
Защита от испарений
Альтернатива для каталитических датчиков
OKcell Lipo Батарея

Рисунок 2.6 – Батарея OKcell Lipo JRGK 800
Характеристика:
Тип: Литий-полимерный
Номинальная мощность: 800 мАч
Тип набора: Батареи Только
Комплект: Bundle 1
Размеры: 9V
Бренд: JRGK
Партномер: 0815005
Сервопривод Tower Pro SG90

Рисунок 2.7 – Сервопривод SG90
Характеристики сервопривода Tower Pro SG90:
Скорость вращения (4.8В без нагрузки): 0.14 сек/60 градусов
Усилие (момент вращения) (4.8В): 1.98 кг*см
Максимальный угол поворота: 180 градусов
Материал редуктора: пластик
Рабочая температура: -30 - +60 "С
Рабочее напряжение: 3.5 - 8.4В
Габариты: 22.6 x 21.8 x 11.4 мм
Масса: 13 г.
3. ПРОГРАММНАЯ ЧАСТЬ3.1 Блок-схема
3.2 Программный код#include <SoftwareSerial.h>
#include <Servo.h>
#define SERVO_PIN 3
float my_vcc_const = 1.1; // начальное значение константы должно быть 1.1
SoftwareSerial suart(4, 5);
Servo window;
struct MHZ19 {
/*
интервал нормы
*/
int normal[2] = {600, 800};
byte cmd[9] = {0xFF, 0x01, 0x86, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x79};
unsigned char response[9];
int ppm;
int get_co2() {
suart.write(cmd, 9);
memset(response, 0, 9);
suart.readBytes(response, 9);
int i;
byte crc = 0;
for (i = 1; i < 8; i++) crc += response[i];
crc = 255 - crc;
crc++;
if (!(response[0] == 0xFF && response[1] == 0x86 && response[8] == crc) ) {
Serial.println("CRC error: " + String(crc) + " / " + String(response[8]));
} else {
unsigned int responseHigh = (unsigned int) response[2];
unsigned int responseLow = (unsigned int) response[3];
return ppm = (256 * responseHigh) + responseLow;
}
}
boolean get_norm() {
if (normal[0] < get_co2() && get_co2() > normal[1])
return true;
else
return false;
}
};
MHZ19 co2;
// функция чтения внутреннего опорного напряжения, универсальная (для всех ардуин)
long readVcc() {
#if defined(__AVR_ATmega32U4__) || defined(__AVR_ATmega1280__) || defined(__AVR_ATmega2560__)
ADMUX = _BV(REFS0) | _BV(MUX4) | _BV(MUX3) | _BV(MUX2) | _BV(MUX1);
#elif defined (__AVR_ATtiny24__) || defined(__AVR_ATtiny44__) || defined(__AVR_ATtiny84__)
ADMUX = _BV(MUX5) | _BV(MUX0);
#elif defined (__AVR_ATtiny25__) || defined(__AVR_ATtiny45__) || defined(__AVR_ATtiny85__)
ADMUX = _BV(MUX3) | _BV(MUX2);
#else
ADMUX = _BV(REFS0) | _BV(MUX3) | _BV(MUX2) | _BV(MUX1);
#endif
delay(2); // Wait for Vref to settle
ADCSRA |= _BV(ADSC); // Start conversion
while (bit_is_set(ADCSRA, ADSC)); // measuring
uint8_t low = ADCL; // must read ADCL first - it then locks ADCH
uint8_t high = ADCH; // unlocks both
long result = (high << 8) | low;
result = my_vcc_const * 1023 * 1000 / result; // расчёт реального VCC
return result; // возвращает VCC
}
void setup() {
/*
проверка питания и инициализации системы
*/
Serial.begin(9600);
suart.begin(9600);
window.attach(SERVO_PIN);
delay(1000);
/*
отображение заряда в процентах по ёмкости! Интерполировано
вручную по графику разряда ЛИТИЕВОГО аккумулятора
*/
int volts = readVcc();
int capacity;
if (volts > 3870)
capacity = map(volts, 4200, 3870, 100, 77);
else if ((volts <= 3870) && (volts > 3750) )
capacity = map(volts, 3870, 3750, 77, 54);
else if ((volts <= 3750) && (volts > 3680) )
capacity = map(volts, 3750, 3680, 54, 31);
else if ((volts <= 3680) && (volts > 3400) )
capacity = map(volts, 3680, 3400, 31, 8);
else if (volts <= 3400)
capacity = map(volts, 3400, 2600, 8, 0);
Serial.println(capacity);
if (!(volts <= 3400) && !(co2.get_co2() > 0))
while (1) {
Serial.println("no init!");
delay(1000);
}
}
void loop() {
if (co2.get_norm())
window.write(0);
else
window.write(180);
}
Экономическая частьЦелью данного раздела дипломного проекта является определение себестоимости проектируемого изделия, а, следовательно, и экономической обоснованности производства данного продукта.
Существует несколько методов определения себестоимости. Но в настоящее время цены постоянно меняются и надо выбирать такой метод, который бы позволил обрабатывать как можно меньший набор оптовых цен. Исходя из этого, наиболее простым и приемлемым для определения себестоимости приборов на ранних стадиях проектирования является метод удельных весов, основанный на сопоставлении разрабатываемых изделий с их аналогами обладающими одинаковыми конструктивно-технологическим и эксплуатационными признаками. При этом предполагается, что структура себестоимости сравниваемых изделий в известных пределах сохраняется.
Зная удельный вес соответствующих статей в калькуляции прибора - аналога и рассчитан хотя бы одну из прямых статей затрат проектируемого блока, можно определить его себестоимость. Для изделий приборостроения в качестве расчетной целесообразно принимать статью “Комплектующие изделия и покупные полуфабрикаты”. Удельный вес данной статьи в себестоимости приборов, как правило, наибольший, что позволяет получить довольно точный результат при расчёте себестоимости разработки. Затраты о данной статье определяются по спецификации к электрической схеме и прейскурантам оптовых цен уже на стадии эскизного проектирования. Себестоимость проектируемого блока может быть определена по формуле.

где Сп.р - себестоимость проектируемого изделия, руб.;
Ск - затраты по данной статье, руб;
Ук- удельный вес данной статьи затрат в себестоимости аналогичных изделий, %.
Определим затраты по статье «Комплектующие изделия и покупные полуфабрикаты».
Итак, согласно перечня элементов на схему электрическую принципиальную по прейскуранту оптовых цен, ниже приводится таблица 3 цен на комплектующие изделия.
Таблица 3 – Цены на комплектующие изделия
Наименование Цена, руб Количество Σ стоимость, руб
Arduino UNO R3 550 1 550
Инфракрасный датчик CO2 MH-Z19 1350 1 1350
Батарея OKcell Lipo JRGK 800 450 1 450
Сервопривод SG90 250 1 250
Всего 1 2600
Себестоимость формирователя определяется по формуле, где Ук= 48 для электронной техники:
Спр = (2600*100)/48 = 5416 руб.

Безопасность жизнедеятельности5.1 Основные требования безопасности к технологическим процессамПроизводственный процесс - сложная социально-техническая система. При проектировании производственных процессов, в процессе их реализации должна обеспечиваться безопасность труда.
Общие требования безопасности к производственным процессам определены в ГОСТ12.3.002-75 ССБТ. Процессы производственные. Общие требования безопасности].
В соответствии с ГОСТ12.3.002-75 безопасность производственных процессов обеспечивается выбором технологических процессов, режимов работы и порядка обслуживания производственного оборудования; производственных помещений и площадок; исходных материалов заготовок и полуфабрикатов, их способов хранения и транспортирования, а также готовой продукции и отходов производства; производственного оборудования и его размещением; профессиональным отбором и обучением трудящихся; средств защиты трудящихся.
Производственные процессы должны быть пожаро- и взрывобезопасными, не должны загрязнять окружающую среду выбросами вредных веществ.
Основными требования безопасности к технологическим процессам являются:
устранение непосредственного контакта работающих с исходными материалами, заготовками, полуфабрикатами, готовой продукцией и отходами производства, оказывающими вредное действие;
применение комплексной механизации, автоматизации и дистанционного управления при наличии опасных и вредных производственных факторов;
надежная герметизация оборудования;
применение средств коллективной защиты работающих;
рациональная организация труда и отдыха с целью профилактики монотонности и гиподинамии, а также ограничения тяжести труда;
своевременное получение информации о возникновении опасных и вредных производственных факторов на отдельных технологических операциях;
внедрение систем контроля и управления технологическим процессом, обеспечивающих защиту работающих и аварийное отключение производственного оборудования;
своевременное удаление и обезвреживание отходов производства, являющихся источниками опасных и вредных производственных факторов.
Размещение производственного оборудования, исходных материалов, заготовок, полуфабрикатов, готовой продукции и отходов производства в производственных помещениях и на рабочих местах не должно представлять опасности для персонала. Размещение производственного оборудования и коммуникаций, являющихся источниками опасных и вредных производственных факторов, расстояние между единицами оборудования, а также между оборудованием и стенами производственных зданий должно соответствовать требованиям действующих норм технологического проектирования, строительным нормам и правилам.
5.2 Охрана труда при изготовлении печатных платОдним из наиболее распространенных методов создания электрических цепей в радиоэлектронной, электронно-вычислительной и электротехнической аппаратуре является применение печатного монтажа, реализуемого в виде односторонних, двусторонних и многослойных печатных платах.
Объем аппаратуры на печатных платах и их производство в отечественной промышленности и за рубежом неуклонно увеличивается. Именно поэтому знание опасных и вредных факторов производства, возникающих при изготовлении печатных плат, является одним из непременных условий подготовки специалистов электронной промышленности.
К заготовительным операциям относят раскрой заготовок, разрезку материала и выполнение базовых отверстий и изготовление слоев на печатных платах [6].
В крупносерийном производстве разрезку материала выполняют методом штамповки в специальных штампах на эксцентриковых прессах с одновременной пробивкой базовых отверстий на технологическом поле. В серийном и мелкосерийном производстве широкое распространение получили одно- и многоножевые роликовые ножницы, на которых материал разрезается сначала на полосы заданной ширины, а затем на заготовки. Разрезку основных и вспомогательных материалов (прокладочной стеклоткани, кабельной бумаги и др.), необходимых при изготовлении многослойных печатных плат в мелкосерийном и единичном производстве, осуществляют с помощью гильотинных ножниц.
Таким образом, выполнение заготовительных операций по раскрою материала сопряжено с опасностью повреждения рук работающего в случае попадания их в зону между пуансоном и матрицей, в частности верхним и нижним ножом гильотинных ножниц, при ручной подаче материала.
Наибольшую опасность представляет работа пресса в автоматическом режиме, требующая большого напряжения, внимания и осторожности работающего, так как всякое замедление движения рабочего может привести к травматизму. Во избежание попадания рук рабочего в опасную зону применяют систему двурукого включения, при котором пресс включается только после одновременного нажатия обеими руками двух пусковых кнопок.
В прессах и ножницах с ножными педалями для предотвращения случайных включений педаль ограждают или делают запорной. Часто, кроме этого, опасную зону у пресса ограждают при помощи фотоэлементов, сигнал от которых автоматически останавливает пресс, если руки рабочего оказались в опасной зоне. При ручной подаче заготовок необходимо применять специальные приспособления: пинцеты, крючки и т.д.
Радикальным решением вопроса безопасности является механизация и автоматизация подачи и удаления заготовок из штампа, в том числе с использованием средств робототехники.
Базовые отверстия получают различными методами в зависимости от класса печатных плат. На печатных платах первого класса базовые отверстия получают методом штамповки с одновременной вырубкой заготовок. Базовые отверстия на заготовках плат второго и третьего классов получают сверлением в универсальных кондукторах с последующим развертыванием. В настоящее время в серийном и крупносерийном производстве традиционное сверление базовых отверстий по кондуктору на универсальных сверлильных станках уступило место сверлению на специализированных станках (например, модель AB-2 фирмы "Schmoll", ФРГ). Таким образом, станки в одном цикле со сверлением предусматривают установку фиксирующих штифтов, плотно входящих в просверленное отверстие и скрепляющих пакет из 2-6 заготовок. Во избежание травм при работе на сверлильных станках необходимо следить за тем, чтобы все ремни, шестерни и валы, если они размещены в корпусе станка и доступны для прикосновения, имели жесткие неподвижные ограждения. Движущиеся части и механизмы оборудования, требующие частого доступа для осмотра, ограждаются съемными или открывающимися устройствами ограждения. В станках без электрической блокировки должны быть приняты меры, исключающие возможность случайного или ошибочного их включения во время осмотра.
Во избежание захвата одежды и волос рабочего его одежда должна быть заправлена так, чтобы не было свободных концов; обшлага рукавов следует застегнуть, волосы убрать под берет.
Образующуюся при сверлении, резке материала заготовок печатных плат пыль необходимо удалять с помощью промышленных пылесосов.
Современная технология изготовления печатных плат состоит из большого числа механических, фотохимических и химических операций.
При выполнении технологических процессов изготовления печатных плат могут возникнуть следующие опасности и вредности: поражение электрическим током, взрыво- и пожароопасность, термоожог, химический ожог, опасность травмирования механическим оборудованием, поражение кожных покровов и отравления, шум, вибрация, световое воздействие газоразрядных ламп.
Большинство материалов и веществ, применяемых при изготовлении печатных плат, являются опасными для здоровья и жизни человека. Вредные вещества и их пары могут проникать в организм человека через органы дыхания, кожу и пищеварительный тракт.
Нагрев растворов ведет к интенсивному парообразованию и выделению газов, увлекающих за собой частицы раствора, а это приводит к увеличению загрязнения атмосферы производственных помещений. Кроме того, при различных операциях образуются и поступают в атмосферу промежуточные вещества, которые могут относиться к веществам первого класса опасности. Так, хлорированные углеводороды при попадании на них солнечного света или открытых источников пламени образуют новое вещество - газ фосген, а при реагентом методе очистки отработанных вод от соединений циана может образоваться хлорциан.
В отделениях приготовления электролитов всегда имеет место высокая концентрация пыли и паров токсичных веществ, особенно во время распаривания материалов, дозировки, приготовления растворов, смешивания сыпучих веществ и транспортных операций.
Одним из условий безопасности труда является поточность производства в соответствии с технологической последовательностью отдельных операций, предусматривая автоматизацию и механизацию процессов, а также централизация приготовления электролита. Пульты операторов автоматических линий с программным управлением должны быть удалены от ванн на определенное расстояние, исключающих воздействие на работающих опасных и вредных производственных факторов.
При невозможности автоматизации процессов должна быть обеспечена комплексная механизация отдельных операций - подготовительных, транспортных, финишных, в частности, загрузки плат в ванны и их выгрузки.
Применение ручных работ допустимо при отсутствии в технологическом процессе веществ 1 и 2 классов опасности и с использованием средств коллективной и индивидуальной защиты рабочих.
Особое внимание должно быть уделено замене токсичных веществ менее токсичными или не токсичными, замене вредных операций менее вредными
Все рабочие места должны быть оборудованы вытяжной вентиляцией, а работающие применять средства индивидуальной защиты органов дыхания, глаз и кожных покровов.
5.3 Охрана труда при нанесении покрытийВ конструкции печатных плат используют различные виды покрытий, которые предназначены для улучшения паяемости и обеспечения влагозащиты.
Процессы нанесения гальванических и химических покрытий характеризуются многообразием применяемых химических веществ. Это соли различных материалов, разнообразные кислоты и щелочи, а также другие вредные вещества, воздействие которых на организм человека может привести к отравлениям и профессиональным заболеваниям.
При нанесении лакокрасочных покрытий опасными и вредными производственными факторами являются: токсичные компоненты лакокрасочных материалов, повышенная запыленность и загазованность воздуха; опасность взрыва, пожара; повышенная или пониженная влажность, температура, и подвижность воздуха; струи лакокрасочного материала (ЛКМ), возникающие при нарушении герметичности окрасочной аппаратуры, работающей под давлением; повышенная температура элементов оборудования моющих и обезжиривающих жидкостей.
Попадая в организм человека через дыхательные пути, органы пищеварения, кожный покров и слизистые оболочки, ЛКМ могут оказывать вредное воздействие, степень которого определяется главным образом составом и токсичными свойствами компонентов ЛКМ.
В целях улучшения условий труда при нанесении ЛКМ, процесс нанесения покрытия автоматизируется. При этом человек выводится из опасной зоны.
Для защиты от поражения электрическим током и предотвращения пожара применяют защитное заземление, а также различные блокировки.
Помещения окрасочных цехов оборудуются механической приточно-вытяжной вентиляцией. Основное удаление вредных выделений осуществляется местной вытяжной вентиляцией, в дополнение к которой предусматривается отсос воздуха из верхней зоны помещения. В случае устройства только общеобменной вентиляции вытяжку воздуха производить из нижней зоны помещения в объеме 2/3 потребного воздухообмена и 1/2 из верхней зоны.
В связи с тем, что ЛКМ характеризуется высокой скоростью возгорания, для защиты цехов от пожара предусмотреть пожарную автоматику. Рабочие должны обеспечиваются спецодеждой, защитными приспособлениями и средствами личной гигиены, также респираторами и противогазами. Чтобы защитить глаза от пыли применяются очки. Кожный покров рук защищают перчатками и пастами.
Для предотвращения воспламенения от искрового разряда статического электричества одежда рабочих не должна быть из шерстяных и синтетических тканей. В цехах категорически запрещается курить, принимать пищу из непредназначенной для этого посуды.5.4 Охрана труда при пайке и обжиге изоляцииВ настоящее время почти все электромонтажные соединения ЭВА осуществляются пайкой. Технологический процесс пайки включает в себя обжиг изоляции и лужение. При выполнении пайки на работающих могут воздействовать следующие опасные и вредные производственные факторы:
Операции пайки, залужевания и обжига изоляции сопровождаются загрязнением воздушной среды в помещениях парами свинца, олова, сурьмы и других элементов, входящих в состав припоя; парами канифоли и различных жидкостей, применяемых для флюса, смывки и растворения различных лаков, которые применяются для покрытия печатных плат; парами соляной кислоты; газами и т. д. Пары попадая в атмосферу цеха, конденсируются и превращаются в аэрозоль такой конденсации, частицы которой по своей дисперсности приближаются к дымам.
Находясь в запыленной атмосфере, рабочие подвергаются воздействию пыли и паров; вредные вещества оседают на поверхности кожного покрова, попадают на слизистую оболочку полости рта, глаз, верхних дыхательных путей, со слюной заглатываются в пищеварительный тракт, вдыхаются в легкие. Наряду с загрязнением воздушной среды загрязняются рабочие поверхности, одежда и кожные покровы работающих.
Особенно вредны при пайке оловянно-свинцовыми припоями пары свинца. Свинец и его соединения ядовиты. Часть поступившего в организм свинца выводится из него через кишечник и почки, а часть задерживается в костном веществе, мышцах, мозгу, печени. При неблагоприятных условиях свинец начинает циркулировать в крови, вызывая явление свинцового отравления. Свинец вызывает изменения в составе крови, поражает нервную систему, почки и печень.
Учитывая вредность исходных компонентов, входящих в состав припоев, флюсов, моющих сред, и загрязнение атмосферы производственных помещений пылью, парами и газами, для достижения благоприятных условий труда необходимо провести комплекс следующих мероприятий:
- участки, на которых сосредоточены операции пайки, выделяют в отдельные помещения. Если пайки проводятся на поточной линии при чередовании их с другими технологическими операциями, производственные помещения в этом случае рассматривают как помещения, предназначенные для пайки.
- при ручной пайке и обжиге изоляции в целях защиты от поражения электрическим током, электропаяльник и электрообжигалка должны работать от электросети напряжением не выше 42 В.
- уборка оборудования производится с применением пневмоуборочной системы. Рабочие поверхности столов, ящиков для хранения инструментов и тара в конце смены отчищаются и обмываются горячим мыльным раствором.
- использованные салфетки и ветошь после смены должны сжигаться, повторное использование их не допускается.
-эксплуатация участков пайки, необорудованных вытяжной вентиляцией, запрещается. Вентиляционные установки должны включаться до начала работ и выключаться после их окончания.
-помещения, в которых размещаются участки пайки, оборудуются обособленной приточно-вытяжной вентиляцией. Приток воздуха должен составлять 95% объема вытяжки. Недостающие 5% приточного воздуха поступают из смежных, более чистых помещений.
Паяльные работы должны выполняться рабочими в предусмотренной для этого спецодежде, которую запрещается уносить домой.
В помещениях, где производится пайка, запрещается хранить спецодежду, личные вещи, принимать и хранить пищу, питьевую воду, а также курить. Находиться в помещениях для приема пищи, столовых и буфетах в рабочей одежде запрещается.
Некоторые из веществ и материалов, применяемых на участках пайки, пожаровзрывоопасны. Пожар может возникнуть на операциях приготовления флюсов (этиловый спирт, этилацетат), припоев, при удалении остатков флюса после пайки (спиртобензиновая смесь, ацетон) и при проведении работ по защите зеркала расплавленного припоя в агрегатах пайки.
5.5 Расчет искусственного освещенияРасчет освещенности рабочего места сводится к выбору системы освещения, определению необходимого числа светильников, их типа и размещения. Исходя из этого, рассчитаем параметры искусственного освещения.
Обычно искусственное освещение выполняется посредством электрических источников света двух видов: ламп накаливания и люминесцентных ламп. Будем использовать люминесцентные лампы, которые по сравнению с лампами накаливания имеют ряд существенных преимуществ:
по спектральному составу света они близки к дневному, естественному свету;
обладают более высоким КПД (в 1,5-2 раза выше, чем КПД ламп накаливания);
обладают повышенной светоотдачей (в 3-4 раза выше, чем у ламп накаливания);
более длительный срок службы.
Расчет освещения производится для комнаты площадью 13,5м2 , длина которой 4,5м, ширина - 3 м. Воспользуемся методом светового потока.
Для определения количества светильников определим световой поток, падающий на поверхность по формуле:
F=E*K*S*Z, где
F - рассчитываемый световой поток, Лм;
Е - нормированная минимальная освещенность, Лк (определяется по таблице).
Работу программиста, в соответствии с этой таблицей, можно отнести к разряду точных работ, следовательно, минимальная освещенность будет Е = 300Лк;
S - площадь освещаемого помещения (в нашем случае S = 13,5м2);
Z - отношение средней освещенности к минимальной (обычно принимается
равным 1,1…1,2 , пусть Z = 1,1);
К - коэффициент запаса, учитывающий уменьшение светового потока лампы в результате загрязнения светильников в процессе эксплуатации (его значение зависит от типа помещения и характера проводимых в нем работ и в нашем случае К = 1,4);
ŋ- коэффициент использования, (выражается отношением светового потока, падающего на расчетную поверхность, к суммарному потоку всех ламп и исчисляется в долях единицы; зависит от характеристик светильника, размеров помещения, окраски стен и потолка, характеризуемых коэффициентами отражения от стен (РС) и потолка (РП)), значение
коэффициентов РС и РП были указаны выше: РС=40%, РП=60%.
Значение n определим по таблице коэффициентов использования различных светильников. Для этого вычислим индекс помещения по формуле:
I=Shp*(A+B), где
S - площадь помещения, S = 13,5 м2;
hp - расчетная высота подвеса;
A - ширина помещения, А = 3 м;
В - длина помещения, В = 4,5 м.
hp = H-hcb-hpn, где
hсв – высота от потолка до нижней части светильника, м. (0,2…0,8);
hp - высота от потолка до освещаемой поверхности, м. (0,8…1,0).
hp = 3,5-0,3-0,8=2,4
Подставив значения получим:
I= 13,52,4*(3+4,5)=0,75, где
Зная индекс помещения I, находим ŋ = 0,28-0,33
Подставим все значения в формулу для определения светового потока F:
F=300*1,4*13,5*1,10,28=22275 ЛмДля освещения выбираем люминесцентные лампы типа ЛБ40-1, световой поток которых F = 4320 Лк.
Рассчитаем необходимое количество ламп по формуле:
N=FFл, где (5.4)
N - определяемое число ламп;
F - световой поток, F = 30375 Лм;
Fл- световой поток лампы, Fл = 4320 Лм.
N=222754320=5,1 шт.Возьмём количество ламп 6шт, т.к. в расчетах есть погрешность.
При выборе осветительных приборов используем светильники типа ОД. Каждый светильник комплектуется двумя лампами.
Таким образом, монтируется 3 светильника каждый с двумя лампами
ЗАКЛЮЧЕНИЕЦелью данной выпускной квалификационной работы была разработка автоматической системы контроля уровня СО2 в помещении.
В результате выполнения данного дипломного проекта, в соответствии с техническим заданием, был разработан аппаратно – программный комплекс для автоматического контроля уровня СО2 в помещении.
Была разработана функциональная, принципиальная и структурная схемы аппаратно – программного комплекса. Для функционирования системы в программной части был разработан алгоритм работы программного комплекса.
Я разработал систему на микроконтроллере Arduino UNO. Я использовал датчик MH-Z19, так как он обладает большими преимуществами наряду с другими датчиками.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫИНТЕРНЕТ-РЕСУРСЫ
Вентиляционное оборудование. Управление вентиляцией по датчику CO2. URL: https://turkov.ru/info/technical/upravlenie_ventilyatsiey po_ datchiku_co2 (дата обращения: 02.03.2018).
Автоматизация. Датчики концентрации углекислого газа. URL: http://automatization.baltcomfort.ru/avtomatizatsiya/datchiki/datchiki-kontsentratsii-uglekislogo-gaza.html (дата обращения 02.03.2018).
Дом в проводах. Контроль уровня углекислого газа (CO2) в квартире. URL: http://dom-v-provodah.ru/post/93 (дата обращения 04.03.2018).
Вадим Кулаков. Доработка проветривателя или управление вентиляцией от датчика углекислого газа. URL: https://habr.com/post/205076/ (дата обращения: 04.03.2018).
ITnan. Обзор инфракрасного датчика CO2 MH-Z19. URL: https://itnan.ru/post.php?c=2&p=272090 (дата обращения 05.03.2018).
Строительные нормы и правила РФ. СНиП 41-01-2003 Отопление, вентиляция и кондиционирование. URL: http://sniprf.ru/razdel-2/41-01-2003 (дата обращения 07.03.2018)


Приложенные файлы

  • docx 9534938
    Размер файла: 943 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий