Rilevatore di gas con autodiagnosi – 3

Rilevatore di gas con autodiagnosi

Si tratta di un termistore NTC che scaldandosi aumenta la propria conducibilità analogamente a quanto fa il sensore, portando ad un abbassamento della differenza di potenziale tra VTH e GND, esattamente come avviene tra VRL e GND, tenendo perciò la tensione d’uscita del ponte di Wheatstone il più possibile prossima a zero volt.

La rete di compensazione interviene solo nei confronti della deriva termica, in modo da stabilizzare anche la soglia di allarme. La presenza di una forte quantità di gas nell’aria fa aumentare la resistenza del filo metallico ma non quella dell’NTC, pertanto il ponte si sbilancia in quanto la differenza di potenziale tra VRL e GND (massa) diviene sensibilmente più bassa di quella tra VTH e lo stesso GND; l’A/D converter interno al microcontrollore ST6260 rileva la tensione, ovvero la differenza di potenziale tra VRL e VTH, misurando prima l’una e poi l’altra.

Il micro verifica se il valore supera quello della soglia memorizzato in fase di programmazione, quindi se è inferiore non accade nulla, mentre se eccede il limite di pericolosità fa scattare l’allarme. Prima di vedere come si svolgono le fasi di segnalazione vediamo il lavoro svolto da U3 analizzando il programma MF220 “caricato” al suo interno.

Appena alimentato, il micro inizializza gli I/O, quindi dopo qualche secondo accende per circa 1 secondo i 3 led e li spegne, poi pilota il cicalino BZ in modo da fargli emettere un beep. A questo punto, il micro attende circa 1 minuto per permettere al riscaldatore di raggiungere la temperatura di regime.

Trascorso questo lasso di tempo il programma inizia a considerare i valori letti dal D/A converter, e agisce di conseguenza: se la differenza tra la lettura relativa al piedino 13 e quella sul 12 è fuori dal limite di soglia minima caricato in memoria, vuol dire che la concentrazione di gas è pericolosa, quindi le segnalazioni di allarme debbono attivarsi. Va notato che il valore letto dal convertitore (espresso in forma binaria da 0 a 255 su 8 bit) viene confrontato con i corrispondenti disponibili nella memoria programma; siccome il chip funziona a 5 volt, l’escursione massima misurabile è tale e quale, perciò potendola suddividere in 255 porzioni otteniamo che ogni bit vale circa 19,6 mV.

La risoluzione del convertitore analogico/ digitale disponibile nel micro è quindi di 19,6 mV, valore più che sufficiente per gestire con assoluta precisione il modulo sensore di gas. Infatti, nell’utilizzo pratico, dalla soglia di normalità, corrispondente a 1500 ppm, a quella media di pericolosità di 3000 ppm, c’è un salto di ben 400 millivolt! La soglia di allarme è stata impostata ad 1V, il che corrisponde più o meno al valore decimale 51 e quindi al binario 00110011. Come già accennato all’inizio dell’articolo, il nostro circuito prevede la funzione di autodiagnosi dell’elemento sensibile.

LE FUNZIONI DI AUTODIAGNOSI
Entrando nei particolari, il micro provvede a leggere la caduta di tensione ai capi della resistenza R3, posta in serie al riscaldatore, e di conseguenza ricava la corrente che circola in questa parte del sensore.

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