漏水检测控制系统设计.doc

摘 要目前漏水现象经常发生在工业现场，漏水一直以来是导致水资源浪费和发生事故的关键因素，为了减少损失和防止事故扩大，漏水检测是非常必要和重要的。本设计是采用RS485通信方式的漏水检测控制系统。下节点完成现场检测、控制、记录、报警，同时在网上远传。上节点完成远程监控。主机采用计算机，从机以单片机AT89S52为主控制器，由信号处理模块、A/D转换模块、报警模块、显示模块、电源模块、键盘模块，电磁阀驱动模块等外围电路组成。传感器实时监测漏水信号，发生泄漏时，输出0-20mV电压信号，系统接收漏水信号进行报警和定位泄露位置自动关闭相应水阀。本系统采用MCGS设计界面，用于显示检测画面，当出现故障时，相应显示画面自动跳出，显示故障点，实现对整栋办公大楼的模拟监控。本漏水检测控制系统具有实时性能好、成本低、运行安全可靠等优点，及时的解决了办公大楼各个场所的漏水检测问题。关键词：AT89S52；模拟监控；漏水检测；RS485通信AbstractLeakage phenomena often occurs in the industrial field at present, leaking is always the key factor of leading to water wastage and accidents. In order to reduce the loss and accident prevention, leak detection is very necessary and important. This design is to adopt RS485 communication mode of leakage detection and control systems. Node completes the scene detection, control, record and alarm, remotes transmission on the Internet at the same time. The complete remote monitoring nodes. Host computer from the machine is given priority to with single-chip microcomputer AT89S52 controller, the signal processing module, A/D conversion module, alarm module, display module, power module, keyboard module, peripheral circuit of electromagnetic valve drive module, etc. Sensor real-time monitoring of the leakage signal, leak, 0-20 mv voltage signal, the system which receives the leak signal alarm and locates leak position corresponding water valve shut off automatically. The system USES MCGS design interface, which is used to display images when fault occurs, the corresponding display automatically jump out and show the failure point, which realizes the simulation of the whole office building monitoring. The leakage detection control system has good real-time performance, low cost, safe and reliable operation and so on, which can solve the office building each places leaking problem in time.Key words：AT89S52；Simulation monitoring；Water leakage detection；RS485 communication目 录第1章 绪 论11.1 课题的来源及意义11.2 国内外研究现状21.3 论文研究的内容3第2章 系统总体设计42.1 概述42.2 方案论证42.2.1 控制模块论证42.2.2 电源模块论证62.2.3 显示模块论证62.2.4 键盘模块论证72.3 设计要求72.4 系统总体框图8第3章 硬件设计93.1 单片机最小系统设计93.2 传感器的选择113.3 多路转换开关选择133.4 放大电路143.5 滤波电路153.6 V/I转换电路163.7 I/V转换电路173.8 隔离电路183.9 A/D转换电路193.10 显示电路213.11 电源电路223.12 电磁阀的选择243.13 电磁阀驱动电路263.14 报警电路273.15 单片机I/O扩展283.16 RS485通信电路293.17 键盘电路32第4章 软件设计334.1 主程序流程图334.2 A/D转换电路流程图344.3 显示电路流程图354.4 RS485通讯程序流程图36第5章 监控界面设计395.1 大楼管道监控395.2 数据中心底层地板监控405.3 总体监控415.4 系统连接示意图41第6章 结论42参考文献43致谢44附录I45附录II47附录III60第1章 绪 论1.1 课题的来源及意义21世纪随着科技的飞速发展，人们生活节奏的加快，由于管道漏水引起的事故也越来越多。由于开始的施工质量，加上排水管网使用年限的不断增长，地质结构的变化，外界压力变化等各种因素共同作用下，管道难以避免会产生裂缝导致渗漏，随着渗漏的发生，周围地基松动沉降会进一步拉动管道裂缝，使漏点不断变大恶化。为了节约水资源，降低供水成本，提高经济效益，减少泄漏对室内室外、建筑设施及装置的危害，排除由于泄漏原因造成的安全隐患，需要一套科学的漏水检测控制系统。随着自动化技术及人们生活水平的提高,智能家居的概念被越来越多的人所接受。所谓智能家居,是以住宅为平台, 利用综合布线技术、 网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成,构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统提升家居安全性、 便利性、 舒适性、 艺术性,并实现环保节能的居住环境。在智能家居系统中,智能防漏水系统是在家居安全里具有十分重要的作用。通常由于一时疏忽,如停水时忘关水龙头、下水不通畅、管道破损等意外原因所造成家居漏水,很多情况下事态严重,不仅是自家受损失,同一栋楼里的人也会同样受害。因此设计一种漏水检测控制系统,能自动检测选定区域的意外漏水,通过电磁阀及时切断水管, 并伴随声光报警,提示出现的浸水事件,减少漏水状况的恶化,能有效地防止各种损失进一步扩大。由于办公大楼或者生产车间，装置工艺复杂，管道密集。地下埋设着各类不同的综合管线，如供水管线、循环水管线、排水管线、排油管线、物料管线等，就像人体中的毛细血管，密密麻麻，纵横交错，形成各自的网络。供水管线长期埋设于地下，会造成地下管线泄漏现象。一旦水管出现泄漏，很难找到破裂处，如果没有及时发现就可能引起水灾,所以非常需要一套科学的漏水检测控制系统，进而保证水管长期、稳定、健康运行，为安全提供基本保障，将损失降到最低。本系统为专业漏水检测控制系统，很好的解决了由于漏水带来的问题，本系统也是很有科技创新和发展前景的漏水检测控制系统。系统设计合理，经济适用，非常适合监控办公大楼等场所。1.2 国内外研究现状目前，我国供水行业普遍存在管网漏水问题，平均水损率约20，其中漏损约占水损的50，有的地方管网漏水问题甚至非常严重，这就大大地降低了供水企业的供水效益，也给水资源造成严重浪费，有些甚至影响到人们的正常生产和生活。国内漏水检测所面临的问题有很多，自上世纪八十年代以来，国内大多数自来水公司对管网漏水问题都非常重视，而且建立了自己的专业漏水检测队伍，也配置了一些专业的漏水检测设备。目前国内自来水公司测漏队伍大多采用传统的测漏方法声波检测，包括阀栓听音、路面听音、相关分析、地面钻孔等方法。这种方法对于具体的漏点定位比较有效（微观方面），而对于漏水控制（宏观方面）有一定的局限性。由于漏水检测工作是一项长期而艰苦的工作，依靠传统的测漏手段需要投入大量的人力和物力，而且工作效率较低。往往是测漏人员花去大量的时间和精力在一些根本不漏水的管网工作，而没有把主要精力投入到具体的漏点定位工作中去，这样就大大影响了测漏工作效率。目前国内漏水检测仪器设备和技术大多数采用声波检测的原理通过检测承压水从漏点喷出而产生的噪声来确定管道是否漏水和漏点的位置。国内比较出名的有BTR、平行自动化、置信还有很多公司，都是做水浸传感器，漏水检测线的。这些公司大部分采用的点式，或者铜丝短路的方式进行检测，相比国外同类产品比较简单，低端，不能精确定位，达不到瑞侃和TTK的同等功能。能够和国外产品媲美的目前只有深圳祥为测控的漏水检测系统，全套可以和美国瑞侃的tracetek泄漏检测系统兼容，搭配使用，线缆的灵敏度，强度等各方面达到瑞侃的同等水准，性价比较高。国外漏水检测技术一直走在世界的前线，随着时代的发展，当然漏测检测技术也是发展的越来越好，漏水查漏，当最初的简单的听漏技术发展到现在各种的漏水检测设备和自动化漏水检测，在众多的地下漏水检测技术中，相对来说更先近漏水检测技术是相关检漏法。相关检测法在1960年由英国水研究中心研发的。随着英国研发的开始，慢慢的日本，法国也慢慢的开发出自己人的样关漏水检测仪,在20世纪80年代,国外开始相互关注研究了管道漏水检测技术,并且漏水检测技术越来越先近，在众多国外国家中试验最的长的距离的是德国，长达3.5km。漏孔检测的可靠度高于90%。对于80%以上检测到的漏孔，其定位的精确度达±l m。后来加拿大对塑料自来水管漏水检测做出很大的贡献，塑料自来水管漏水检测的研究主要利用流动体在通过漏孔漏水流动的水声和噪声。它们通过传感器接收信号，漏水点的所在位置主要是通过物体在管道传输过程中,漏点的位置会根据信号到达而传播时间差来对其进行分析判断。现在我国也研发出一系列的漏水检测仪，根据不同的管道来达到最高的检测效率。我国研发出的相关漏水检测仪不仅用于自来水管漏水检测，也用天然气，煤气，石油管道等一些地下管道的管道探测。随着供水管网管理的规范和漏水检测技术的发展，许多水公司逐步引进更为先进的检漏设备，采用更为有效和快速的漏水检测方法，这对快速降低漏失，控制漏损将起到积极的作用。但从总体上看，我国漏损控制与发达国家相比还有相当大的差距。普遍存在着投入资金偏低、检漏技术人员较少、专业技术素质差、对先进设备的使用方法理解不深、激励机制不活等，这些因素严重影响了漏水检测工作的进一步开展。 由此可见，我国供水管网漏损控制工作任重道远，要达到12%以内漏控目标还有相当长的一段路要走。因此，对国内供水企业来说，加强漏水检测工作，降低管网漏损的潜力还相当大。 总之，经济、有效地控制供水管网漏损始终是国内外供水行业致力于研究的重要问题。供水企业加强漏水检测工作，合理控制管网漏损，可极大地提高有效供水能力，对节约用水，创建“节约型社会”，提高企业的社会效益和经济效益具有十分重要的意义。1.3 论文研究的内容本系统为漏水检测控制系统，系统完成整栋办公楼房的监控，对数据中心底层地板、电信室、暖通空调设备区、管道、电力室、储存室、大水槽与屋顶等漏水检测。当泄漏发生时，感应传感器与水接触，就会立即将信号传给报警控制器。通过微处理器可显示泄漏具体位置。系统工作于三种状态：正常、液体渗漏、线缆中断；系统能自动检测显示状态。当故障发生后，系统能自动关闭相应管道的阀门；同时进行报警，同时报警信号上传至监控室。传感器选择线式水浸传感器，当泄漏清理好后，线缆线缆很快便干爽而报警器即回复监察工作。采用MCGS设计界面，用于显示检测画面，当出现故障时，相应显示画面自动跳出，显示故障点。因系统较大，所以采用多个单片机处理，可采用RS485通信，组成一个网络监测系统。下节点完成现场检测、控制、记录、报警，同时在网上远传。上节点完成远程监控。该系统能精确检测到是否有漏水发生，并且报告具体漏水位置，因此这种方案适合于整栋办公大楼。第2章 系统总体设计2.1 概述漏水现象在建筑物中经常发生，一旦发生，就可能造成重大损失。在我国，北方使用供暖设备多，南方制冷空调普及，供暖供冷输水管道又分布在楼层间，再加上生活用水、消防用水等，都是漏水事故的潜在隐患；正因为水等液体的渗漏对办公大楼等重要场所安全存在如此大的危害性，而办公大楼内电子设备较多，一般又采用无人值守方式，所以在办公大楼的监控系统中，漏水检测监控是必不可少的组成部分，高可靠、高灵敏的漏水检测系统能在水患发生的初期就对事故作出报警反应，以便办公大楼管理人员迅速采取应急措施，从而将水患事故控制在最初萌芽阶段，真正做到防范于未然、防止损失的进一步扩大，整体上提高机房的安全性能。本系统就是根据上面存在的问题设计的一套漏水检测控制系统。该系统可以完成对整栋办公大楼的漏水检测，包括对数据中心底层地板、电信室、暖通空调设备区、管道、电力室、储存室、大水槽与屋顶等漏水检测。系统能自动关闭相应管道的阀门；同时进行报警，同时报警信号上传至监控室。2.2 方案论证2.2.1 控制模块论证方案一：采用C8051F单片机作为主控制器。C8051F单片机集成12位DAC，集成高精度内部时钟振荡器。指令执行速度最高达100MIPS，C8051F单片机是封装最小的集成模拟功能的单片机，11个管脚可以提供8个用户I/O。集成模拟、数字外设，包括ADC、DAC、电压比较器、高精度内部振荡器、高电压60V差分放大器等等。I/O口通过Crossbar与片内各个功能单元连接，可以动态进行I/O口的分配。C8051F单片机能提供多达5个16位定时器，他们可以用来ADC采样，DAC波形生成，方波输出等，考虑到价格以及功能的原因，C8051F单片机并不适合本系统。方案二：采用AT89S52单片机作为主控制器。AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。它和标准51系列单片机相比较具有运算速度快，抗干扰能力强，支持ISP在线编程，片内含8k空间的可反复擦写1000次的Flash只读存储器，具有256bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个I/O口，2个16位可编程定时计数器。其指令系统和传统的8051系统兼容，降低了系统软件设计的难度，电路设计简单、价格低廉。方案三：采用AT89C51单片机为主控制器。AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，AT89S51在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。现在市场上AT89S51/52已经取代了AT89C51/52。综合以上三种方案，我们选择比较经济比较实用的方案二更为合适，AT89S52完全可以满足本系统的设计要求，使用AT89S52单片机为我们整个系统的控制核心更为合适。单片机AT89S52如图2.1所示。图2.1 AT89S522.2.2 电源模块论证方案一：采用半波整流电路。半波整流是一种利用二极管的单向导通特性来进行整流的常见电路，除去半周、下半周的整流方法，叫半波整流。作用是将交流电转换为直流电，也就是整流。变压器的次级绕组与负载相接，中间串联一个整流二极管，就是半波整流。利用二极管的单向导电性，只有半个周期内有电流流过负载，另半个周期被二极管所阻，没有电流。这种电路，变压器中有直流分量流过，降低了变压器的效率；整流电流的脉动成分太大，对滤波电路的要求高。只适用于小电流整流电路。方案二：采用单相桥式整流电路。单相桥式整流电路是最基本的将交流转换为直流的电路。单相桥式整流电路在带电感性负载的工作情况理想。单相桥式整流电路的优点是：线路简单、调整方便。单相桥式整流电路具有输出电流脉动小，功率因数高，变压器二次电流为两个等大反向的半波，没有直流磁化问题，变压器利用率高的优点。综合以上方案，根据本系统的控制要求，选择方案二单相桥式整流电路更为合理更为合适。2.2.3 显示模块论证方案一：采用LCD显示电路。采用两片HD61202作为列驱动器，同时使用一片HD61203作为行驱动器的液晶模块。HY12864具有简单而功能较强的指令集，与微控制器的数据传输采用8位并行传输方式。在HY12864中，两片HD61202的ADO均接高电平，RST也接高电平，这样在使用HY12864时就不必再考虑这两个引脚的作用了。片内Flash中存入了需要使用的字符库，通过调用LCD字符显示程序，可以显示中英文字符，市场价格比较高。方案二：采用LED数码管显示电路。数码管实际上是由七个发光管组成8字形构成的，加上小数点就是8个。这些段分别由字母a,b,c,d,e,f,g,dp来表示。当数码管特定的段加上电压后，这些特定的段就会发亮，以形成我们眼睛看到的 2个8数码管字样了。LED数码管有一般亮和超亮等不同之分，也有0.5寸、1寸等不同的尺寸。小尺寸数码管的显示笔画常用一个发光二极管组成，而大尺寸的数码管由二个或多个发光二极管组成，一般情况下，单个发光二极管的管压降为1.8V左右，电流不超过30mA。发光二极管的阳极连接到一起连接到电源正极的称为共阳数码管，发光二极管的阴极连接到一起连接到电源负极的称为共阴数码管。常用LED数码管显示的数字和字符是0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F。电路简单、经济适用、实现起来比较容易。由于本系统显示模块对漏水位置进行显示，四位静态显示就可以满足系统的设计要求，而LED数码管显示恰恰可以很好完成本系统的任务要求，所以选择方案二更为合适。2.2.4 键盘模块论证方案一：采用矩阵式键盘电路。矩阵式键盘电路适用于按键数量较多的场合，它由行线和列线组成，按键位于行、列的交叉点上，行线、列线分别连接到按键开关的两端。通常情况下，按键无动作时，行线处于高电平状态，而当有按键按下时，则对应的行线和列线短接，行线电平状态将由于此行线连接的列线电平决定。很明显，在按键较多的场合中，矩阵键盘要节省很多的I/O口线。方案二：采用独立式按键电路。独立式按键电路是指直接用I/O口线构成的单个按键电路。每个独立式按键单独占有一根I/O口线，每根I/O口线上的按键的工作状态不会影响其他I/O口线的工作状态。独立式按键电路配置灵活，软件结构简单。通常按键输入都采用低电平有效，上拉电阻保证了按键断开时，I/O口线有确定的高电平。由于每个独立式按键单独占有一根I/O口线，I/O口浪费量较大，在按键数量不多的情况下，常常采用这种按键电路。综合以上方案，根据本系统设计要求。由于本系统的按键数量相对不是很多，而且单片机的I/O分配足够，考虑到键盘电路的稳定，方便等原因，本系统采用独立式按键电路。2.3 设计要求1、结构合理、可靠性高，无可调部件，操作简便，决不忽视任一报警，也不会误报警；2、无暴露的金属结构，特种聚合物结构使得线缆耐腐蚀、强度高、质量可靠； 3、简单易懂的监测面板，清晰明确地指示系统状态，自我校正，模块化设计，扩充组态能力强，安装、维护、替换方便 。4、快速检测、实时响应，使泄漏降低到最小的危险程度； 5、定位精度高，误差不大于千分之一； 6、监测范围广，设计系统检测距离可达1500米；7、感应线缆上的每一部分都可连续感应液体的存在，不同于旧式的点感应测漏产品，可以精确定位并可检测绳子断裂，不同于普通感应线缆；8、适应性好，兼容性强，具有多种信号接口，不仅有继电器输出，还有RS-485通讯接口，方便纳入集中监控系统； 9、当泄漏发生后，控制器的继电器输出可控制阀门关闭，切断水源，避免事故发生； 10、在以嵌入式微处理器为基础的漏水检测控制系统中，在LED上显示泄露位置，如果检测到泄漏时，在感应线缆实际位置有漏水标记闪动并报警，便于按图排查。2.4 系统总体框图系统完成整栋办公楼房的监控，对数据中心底层地板、电信室、暖通空调设备区、管道、电力室、储存室、大水槽与屋顶等漏水检测。当泄漏发生时，感应传感器与水或其它液体接触，就会立即将信号传给报警控制器。通过LED显示模块可显示泄漏具体位置。系统工作于三种状态：正常、液体渗漏、线缆中断；系统能自动检测显示状态。当故障发生后，系统能自动关闭相应管道的阀门；同时进行报警，同时报警信号上传至监控室。本设计以单片机AT89S52为处理核心，采用RS485现场总线技术，组成一个网络监测系统。下节点完成现场检测、控制、报警，同时在网上远传,上节点完成远程监控。主机连接计算机，从机总体框图如图2.2所示。传感器1传感器15放大电路滤波电路V/I转换电路I/V转换电路多路转换开关放大电路隔离电路A/D转换电路单片机放大电路滤波电路V/I转换电路时钟电路复位电路隔离电路键盘电路报警电路显示电路电源电路RS485通信电路驱动电路图2.2从机总体框图第3章 硬件设计3.1 单片机最小系统设计对于AT89S52 单片机，其内部已经包含了一定数量的程序存储器和数据存储器，在外部只要增加时钟电路和复位电路即可构成单片机最小系统。单片机的最小系统就是让单片机能正常工作并发挥其功能时所必须的组成部分，也可理解为是用最少的元件组成的单片机可以工作的系统。最小系统一般应该包括：单片机、时钟电路、复位电路。最小系统如图3.1所示。图3.1最小系统1. 时钟电路晶振和无源晶振两个大类，无时钟电路如图3.1所示，图3.1中采用的是内时钟模式，即采用利用芯片内部的振荡电路，在XTAL1、XTAL2 的引脚上外接定时元件（一个石英晶体和两个电容），内部振荡器便能产生自激振荡。一般来说晶振可以在1.2 12MHz 之间任选，甚至可以达到24MHz 或者更高，但是频率越高功耗也就越大。在本系统中采用的12MHZ 的石英晶振。和晶振并联的两个电容的大小对振荡频率有微小影响，可以起到频率微调作用。当采用石英晶振时，电容可以在20 40pF 之间选择（本实验套件使用33pF）；当采用陶瓷谐振器件时，电容要适当地增大一些，在30 50pF之间。通常选取33pF 的陶瓷电容就可以了。 另外值得一提的是如果读者自己在设计单片机系统的印刷电路板（PCB）时，晶体和电容应尽可能与单片机芯片靠近，以减少引线的寄生电容，保证振荡器可靠工作。检测晶振是否起振的方法可以用示波器可以观察到XTAL2 输出的十分漂亮的正弦波，也可以使用万用表测量（ 把挡位打到直流挡，这个时候测得的是有效值）XTAL2 和地之间的电压时,看到2V 左右一点的电压。晶振是为电路提供频率基准的元器件，通常分成有源源晶振需要芯片内部有振荡器，并且晶振的信号电压根据起振电路而定，允许不同的电压，但无源晶振通常信号质量和精度较差，需要精确匹配外围电路（电感、电容、电阻等），如需更换晶振时要同时更换外围的电路。有源晶振不需要芯片的内部振荡器，可以提供高精度的频率基准，信号质量也较无源晶振要好。2复位电路复位电路如图3.1所示：为确保微机系统中电路稳定可靠工作，复位电路是必不可少的一部分，复位电路的第一功能是上电复位。一般微机电路正常工作需要供电电源为5V±5%，即4.755.25V。由于微机电路是时序数字电路，它需要稳定的时钟信号，因此在电源上电时，只有当VCC超过4.75V低于5.25V以及晶体振荡器稳定工作时，复位信号才被撤除，微机电路开始正常工作。在单片机系统中，复位电路是非常关键的，当程序跑飞（运行不正常）或死机（停止运行）时，就需要进行复位。MCS-5l系列单片机的复位引脚RST（ 第9 管脚） 出现2个机器周期以上的高电平时,片机就执行复位操作。如果RST 持续为高电平，单片机就处于循环复位状态。复位操作通常有两种基本形式：上电自动复位和开关复位。图3.1中所示的复位电路就包括了这两种复位方式。上电瞬间，电容两端电压不能突变，此时电容的负极和RESET 相连，电压全部加在了电阻上，RESET 的输入为高，芯片被复位。随之+5V电源给电容充电，电阻上的电压逐渐减小，最后约等于0，芯片正常工作。并联在电容的两端为复位按键，当复位按键没有被按下的时候电路实现上电复位，在芯片正常工作后，通过按下按键使RST管脚出现高电平达到手动复位的效果。一般来说，只要RST 管脚上保持10ms 以上的高电平，就能使单片机有效的复位。图中所示的复位电阻和电容为经典值，实际制作是可以用同一数量级的电阻和电容代替，读者也可自行计算RC 充电时间或在工作环境实际测量，以确保单片机的复位电路可靠。3.2 传感器的选择本系统传感器选择深圳矢量科技有限公司的型号VEC-A-10的线式水浸传感器。它能对水、酸、碱等各种液体进行泄漏检测，广泛应用于通讯、半导体、金融系统及图书馆、博物馆、档案馆、机场以及邮电、石油、化工、药业等行业。漏水感应线可检测到线缆上沿线任何位置水的出现。本线缆与本设计控制系统配套安装，一旦检测到有水侵入，即会启动报警并准确指明漏水位置。VEC-A-10漏水感应线采用导电聚合技术与含氟聚合物材料，使之具有强韧的机械性能与耐腐蚀、耐磨损性能。线缆螺旋式构造保证无任何金属暴露，甚至可在腐蚀环境下反复使用。型号VEC-A-10感应线缆由四根不同类型导线植入特种聚合物中，其中两根彩色线是低电阻表面绝缘线；两根黑线由非金属导电聚合物加工而成，其单位长度电阻被精密加工并为定值，具有极高的抗腐蚀性和耐磨性。在无泄漏时，其中两根导线间电流为正常，当感应线缆被泄漏液体浸泡，则两根导电聚合物之间被短接，并使所测电压值发生变化，该漏水检测控制系统测量这些电子信号进行漏水报警和关闭水阀。型号VEC-A-10漏水检测传感器特点：1）本线缆电阻均匀，误差在0.5%内，对以电阻为重要参数的泄漏检测系统来说，具有检测定位高稳定性和高准确性。2）漏水感应线带有独特防水结构的塑料接插头，可级联延长。线缆柔韧性强，易安装；光滑的设计特点利于线缆快速干燥。3）四芯定位漏水检测线，能与市面上大部分漏水报警主机连接使用。4）一组线芯传输漏水信号，另一组线芯传输断线信号。5）能对水,弱酸,弱碱性液体渗漏作出检测感应。6）螺旋式结构，比平行式结构，可大大减少电磁干扰及误报率。7）螺旋式结构，使电缆具有强韧的机械性能与耐腐蚀,耐磨损性能，在恶劣的环境下反复使用，也不会使金属暴露，干扰信号传输。8）漏水检测线缆由防腐,少烟,无毒材料制成，符合环保要求。型号 VEC-A-10感应线式水浸传感器（漏水检测传感器），专为对数据中心底层地板、电信室、暖通空调设备区、管道、电力室、储存室、大水槽与屋顶等漏水检测。当泄漏清理好后，线缆很快便干爽而报警器即回复监察工作，稳定性好，安装简单轻松.产品如图3.2。图3.2线式水浸传感器 表3.1 线式水浸传感器主要技术参数型号VEC-A-10供电电源10-30VDC感应电缆长度1-50米感应电缆宽度14mm感应电缆厚度5mm感应电缆重量约1.5千克/10米连接端子5PIN5.08间距插拔端子报警输入电阻<200千欧静态电流<20mA告警电流<30mA电导率>5us.cm-1隔离度>2000V误报率0工作环境-4085，10-95%RH耐火性二级电缆耐磨性>65个周期3.3 多路转换开关选择 由于该系统需要多个水浸传感器所以该系统需要使用多路转换开关，该系统选用两个CD4051多路转换开关。CD4051相当于一个单刀八掷开关，有A、B和C三个二进制控制输入端以及INH共4个输入，具有低导通阻抗和很低的截止漏电流。开关接通哪一通道，由输入的3位地址码ABC来决定。INH”是禁止端，“INH”=1时，各通道均不接通。此外，CD4051还设有另外一个电源端VEE，以作为电平位移时使用，从而使得通常在单组电源供电条件下工作的CMOS电路所提供的数字信号能直接控制这种多路开关，并使这种多路开关可传输峰峰值达15V的交流信号, 只有当INH=0时，三位二进制信号才可以选通8通道中的一个通道，连接该输入端至输出。其中VEE可以接负电压，也可以接地。当输入电压有负值时，VEE必须接负电压，其他时候可以接地。例如，若模拟开关的供电电源VCC=5V，VSS=0V，当VCC=5V时，只要对此模拟开关施加05V的数字控制信号，就可控制幅度范围为-5V5V的模拟信号。使用十六进制代码就可以对CD4051进行操作了。比如说P1=0X07，这样CD4051就选择的是7号（二进制111）通道了。CD4051如图3.3所示。图3.3 CD40513.4 放大电路该系统采用同相比例放大电路对传感器采集的微弱电压信号进行放大，由于该系统用到多个放大电路，列举一个由运算放大器组成的同相输入比例放大电路如图3.4所示。图3.4放大电路信号电压通过电阻R32加到运放的同相输入端，输出电压Us2通过电阻R31和R33反馈到运放的反相输入端，构成电压串联负反馈放大电路。同相比例运算电路的特点如下：1、输入电阻很高，输出电阻很低。2、由于vN= vP= vS，电路不存在虚地（因为N点的电压被流过R31的电流i1抬高了），且运放存在共模输入信号，因此要求运放有较高的共模抑制比。根据虚短、虚断的概念有运放同相端与反相端电压相等电流为零。于是求得同相放大器的电压放大倍数为：(3-1)可见，同相比例放大器运算电路的放大倍数KF>1，当R31趋近正无穷，KF=1,放大器构成一个等幅、同相的电压跟随器。同相放大器运算电路具有输入阻抗高的特点。3.5 滤波电路滤波电路常用于滤去整流输出电压中的纹波，一般由电抗元件组成，如在负载电阻两端并联电容器C，或与负载串联电感器L，以及由电容，电感组成而成的各种复式滤波电路。滤波电路作用是尽可能减小脉动的直流电压中的交流成分，保留其直流成分，使输出电压纹波系数降低，波形变得比较平滑。该系统采用压控电压源型二阶低通滤波电路对放大电路输出的电压信号进行滤波，二阶滤波电路如图3.5所示。图3.5滤波电路压控电压源型二阶低通滤波电路特点：将简单的二阶低通滤波电路中接地的电容C1端该接到集成运放的输出端，便得到压控电压源二阶低通滤波电路。电路中既引入了负反馈，又引入了正反馈。当信号频率趋于零时，由于C1的电抗趋于无穷大，因而正反馈很弱；当信号频率趋于无穷大时，由于C2的电抗趋于零，因而Up(s)趋于零。所以，只要正反馈引入得当，就既可能在f=f0时使电压放大倍数数值增大，又不会因正反馈过强而产生自激振荡。同相输入端电位控制由集成运放和R4、R5组成的电压源，二阶低通滤波器电路的频率特性为:fo=1/2RC。3.6 V/I转换电路该系统采用由运放构成的V/I转换电路，它由运算放大器及晶体管V1、V2组成。V1构成倒相放大级，V2构成电流输出级。Ub为偏置电压，用以进行零位平移由于电路采用电流并联负反馈，因此具有较好的恒流性能。V/I转换电路如图3.6所示。图3.6 V/I转换电路利用叠加原理，可求出在Us3、Ub及输出电流Is1作用下，运算放大器的同相输入及反相输入端电压。电路将0-10V电压信号转换成0-10mA。考虑只有输入电压Us3作用时，因R55>RL2，故有 （3-2）由于R51=R52、R55=R54，则（3-3）3.7 I/V转换电路I/V转换电路用于将输入电流信号转换为与之成线性关系的输出电压信号。该系统采用同相输入型I/V转换电路。同相输入型I/V转换电路如图3.7所示。图3.7 I/V转换电路输入电流Is1首先经过电阻R44变为输入电压。加到运算放大器的同相输入端，经过同相比例放大后得到输出电压：(3-4)R44值根据电流输出器件对负载的要求确定，一般为几百欧数量级。当R44确定后，可根据Is1和Us4的范围决定R46、R43的值。为避免偏置电流造成误差，要求两个输入端对地的电阻值相等，即：(3-5)本系统要将0-10mA的输入直流电流转换为0-10V的输出直流电压，R44=250欧，取R43=5.1k，则R46=15k+0.3k，R45=3.9K.由于采用同相端输入，因此，电路中的运放应选用共模抑制比较高的运算放大器。3.8 隔离电路该系统采用线性隔离放大电路对I/V转换电路输出端电压进行隔离放大。线性隔离放大电路由两运放、两光耦构成的电流串联负反馈电路。输入信号加入到运放N1的反相端，N1的输出电流同时加到两个光耦合器VLC1和VLC2。经VLC2耦合的信号经过跟随器N2缓冲隔离后输出，提高了电路的负载能力。经VLC1耦合的信号由集电极输出接到运放N1的同相端、形成负反馈。电容C3用于防止运放的自激震荡。为获得更好的特性，电路采用两个同型号的光耦合器输入端串联，组成差分负反馈，来补偿光耦的非线性电流传输系数。两光耦虽然本身具有一定的非线性，但是非线性程度相同，故产生相消作用。为获得更好的特性，常采用双耦合器