Проектирование блоков для мониторинга загрязнения воздушной среды

Приборное оснащение беспилотных летательных аппаратов весьма разнообразно, но в основном это фото и видеокамеры. Фактически блоков для исследования загрязнения воздуха не существует. Поэтому я считаю целесообразным разработать следующие блоки:

) блок-пробоотборник, для исследования запыленности и наличия в воздушной среде вредных химических и бактериологических веществ, при помощи последующего лабораторного анализа;

) блок исследования запыленности воздуха с использованием лазерного луча, принцип которого основан на рассеивании света при его прохождении через загрязненный воздух.

Блок-пробоотборник с фильтром

Предлагаемый мной пробоотборник представляет собой блок, который состоит из специального фильтра и системы управления "заслонками", системы сбора данных и прошедшем количестве воздуха. Схематический вид конструкции пробоотборника представлен на рисунке 2.1.

-внешний корпус пробоотборника,

-трубка Пито,

-плата управления и записи данных,

-специальный фильтр,

-разъем для зарядки АКБ,

-разъем для подключения к МК,

-заслонки типа "жалюзи",

-устройство крепления к БПЛА.

Рис.2.1 Схематический вид пробоотборника.

Рассмотрим более подробно плату управления и записи данных.

Рис.2.2 Схема электрическая структурная.

Принцип работы.

Аккумуляторная батарея (АКБ) подает напряжение на стабилизатор и сервопривод (Серв). Стабилизатор выдает на микроконтроллер (МК) выходное напряжение в 5В, необходимое для его работы. Запрограммированный микроконтроллер в определенный момент времени дает сигнал на реле управления сервоприводом для открытия заслонок и в это же время микроконтроллер дает сигнал на начало работы датчика давления (ДД). Реле исполняет роль ключа между АКБ и сервоприводом. Датчик давления собирает информацию об изменении давления прошедшего через фильтр воздушного потока и через аналого-цифровой преобразователь (АЦП) передает цифровую информацию об изменении давления пройденного воздуха в память микроконтроллера. Через определенный период времени, запрограммированный в МК, подается второй сигнал - на закрытие заслонок и отключение датчика давления. Далее с МК списывается информация на компьютер и рассчитывается объем прошедшего за заданный момент времени через фильтр воздуха. Дальнейший анализ фильтра с известным количеством прошедшего через него воздуха позволит сделать выводы о его загрязнении.

Блок с лазерным диодом

Предлагаемый мною модуль с лазерным диодом представляет собой систему, использующую принцип преломления светового луча при прохождении через него запыленного воздуха. Схематический вид конструкции данного модуля представлен на рисунке 2.3.

-внешний корпус модуля,

-разъем для подключения к МК,

-разъем для зарядки АКБ,

-плата управления и записи данных,

-лазерный диод,

-фотоприемник,

-устройство крепления к БПЛА.

Рис.2.3 Схематический вид модуля с лазерным диодом.

Рассмотрим более подробно плату управления и записи данных.

Рис.2.4 Схема электрическая структурная.

Принцип работы.

Аккумуляторная батарея (АКБ) подает напряжение на стабилизатор и сервопривод (Серв). Стабилизатор выдает на микроконтроллер (МК) выходное напряжение в 5В, необходимое для его работы. По таймеру, запрограммированному в МК, подается сигнал и от МК питается маломощный лазерный диод (ЛД) (не более 0,5А). ЛД светит на фотоприемник (ФП), который фиксирует разность падения напряжения при прохождении через лазерный луч загрязненного воздуха. ФП передает результаты падения напряжения в МК, в котором происходит запись этих данных. После окончания заданного в МК времени, подача питания на ЛД прекращается и результаты работы ФП сохраняются в памяти МК. Далее с МК списывается информация на компьютер и на компьютере рассчитывается уровень запыленности воздуха.

Другие материалы

Разработка измерительного преобразователя
Измерительный преобразователь - это техническое средство с нормативными метрологическими характеристиками, служащее для преобразования измеряемой величины в другую величину или измерите ...

Разработка дистанционной следящей системы передачи угла поворота
Дистанционная следящая система передачи угла поворота предназначена для поворота некоторой оси, называемой исполнительной или выходной, осью, по закону, определяемому другой - командной ...

Разработка устройства для приема информации с сигнальных точек системы частотно-диспетчерского контроля
Исключительную роль в создании условий для модернизации, перехода на инновационный путь развития и устойчивого роста национальной экономики играет эффективное функционирование железнодор ...