Termometr z funkcją kontroli timera lub termostatu. Schemat, opis

Bezpłatna biblioteka techniczna

ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ
Darmowa biblioteka / Schematy urządzeń radioelektronicznych i elektrycznych

Termometr z funkcją sterowania czasowego lub termostatu. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Bezpłatna biblioteka techniczna

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Regulatory mocy, termometry, stabilizatory ciepła

Komentarze do artykułu

Opisy różnych elektronicznych termometrów cyfrowych były wielokrotnie publikowane na łamach magazynu Radio. Z reguły zawierały przetwornik temperatury na częstotliwość i niedyskretne cyfrowe elementy pomiarowe, które przetwarzają zmierzoną częstotliwość na odczyty temperatury. Przetwornik temperatura-częstotliwość zbudowany na elementach niedyskretnych wymaga kalibracji i pozwala na osiągnięcie akceptowalnej dokładności w dość ograniczonym zakresie (ze względu na nieliniowość charakterystyki temperaturowej elementów). Zastosowanie nowoczesnej bazy elementów - mikrokontrolerów i specjalnych czujników - znacznie upraszcza obwody urządzenia, jednocześnie zwiększając funkcjonalność i dokładność pomiarów.

Schemat ideowy proponowanego termometru pokazano na ryc. jeden.

Termometr z funkcją kontroli timera lub termostatu

Jego podstawą jest popularny mikrokontroler (MK) PIC16F84A (DD1). Do pomiaru temperatury zastosowano zintegrowany czujnik cyfrowy (VK1) DS18B20 firmy MAXIM. Chip ten nie wymaga kalibracji i umożliwia pomiar temperatury otoczenia od -55 do +125°C, a w zakresie -10...+85°C, producent gwarantuje bezwzględny błąd pomiaru nie gorszy niż ±0,5° C. Czujnik DS18B20 to najbardziej zaawansowany czujnik ze znanej rodziny DS18X2X, produkowanej wcześniej pod marką Dallas Semiconductor. W przeciwieństwie do analogów funkcjonalnych DS1820 i DS18S20, przed rozpoczęciem pomiaru pozwala ustawić wymaganą względną dokładność konwersji temperatury z zakresu wartości: 0,5; 0,25; 0,125 i 0,0625°C, natomiast czas pomiaru to odpowiednio 93.75; 187,5; 375 i 750 ms.

Zasada działania czujnika DS18X2X polega na zliczaniu liczby impulsów generowanych przez generator o niskim współczynniku temperaturowym w przedziale czasu, jaki tworzy generator o innym współczynniku temperaturowym, podczas gdy wewnętrzna logika czujnika przyjmuje uwzględnia i kompensuje paraboliczną zależność częstotliwości obu generatorów od temperatury.

Wymiana poleceń sterujących i danych między czujnikiem VK1 a MK DD1, pracującym z częstotliwością 4 MHz, odbywa się za pośrednictwem jednoprzewodowej dwukierunkowej magistrali danych 1 - Wire. Każdy DS18B20 ma unikalny 48-bitowy numer seryjny, wyryty laserowo w pamięci ROM podczas produkcji, co pozwala na podłączenie praktycznie dowolnej liczby tych urządzeń do tej samej magistrali. Czynnikiem ograniczającym jest głównie całkowity czas poświęcony na sekwencyjne odpytywanie wszystkich czujników podłączonych do sieci.

Z okresem równym 1 s MK DD1 wysyła do czujnika VK1 polecenie rozpoczęcia procesu pomiaru temperatury z dokładnością do 0,0625°C i odbiera z niego wynik poprzedniego pomiaru. Odebrany przez nadajnik 12-bitowy kod odpowiadający zmierzonej temperaturze jest konwertowany do postaci dziesiętnej, zaokrąglany do dziesiątych części stopnia i wyświetlany na wskaźniku LED HG1 w trybie dynamicznym. Stosowanie dziennika napięcia. 0 na jedno z wyjść RAO, RA1 lub RA2, MK włącza odpowiedni bit wskaźnika, jednocześnie wysyłając siedmioelementowy kod cyfry wyświetlanej w tym bicie na wyjścia RBO-RB6. Sterowanie punktem na wskaźniku, który oddziela część całkowitą wyświetlanej temperatury od części dziesiętnej, realizowane jest przez MK poprzez wyjście bezobwodowe RA4. Okres wyświetlania wszystkich trzech cyfr wskaźnika wynosi około 12,3 ms (częstotliwość - 81 Hz).

Ponieważ urządzenie wykorzystuje trzycyfrowy wskaźnik, w zakresie od -19,9 do +99,9 °С temperatura wyświetlana jest z dokładnością do 0,1 °С, a w przedziałach -55...-20 i +100... + 125 °С - z dokładnością do 1 °С. Dodatkowo w tych przedziałach bezwzględny błąd pomiaru temperatury wzrasta do ±2°C, więc wskazanie temperatury z dokładnością do dziesiątych części stopnia traci na znaczeniu.

Po zakończeniu każdego okresu wyświetlania informacji na wskaźniku MK sprawdza stan przycisków SB1 i SB2, dla których ustawia napięcie na wyjściach RAO-RA2 na wysoki poziom logiczny (odpowiada to wyłączeniu wszystkich bitów wskaźnika HG1), a na wyjściu RA4 napięcie jest log 0. Bity RB5, RB6 są przekonfigurowane na wejście, natomiast do nich podłączone są wewnętrzne rezystory „pull-up” podłączone do szyny zasilającej +5 V. Tym samym po naciśnięciu przycisku SB1 lub SB2 wysoki poziom napięcia logicznego na RB5, RB6 jest zastępowany przez niski poziom, który jest monitorowany przez MK. Elementy wskaźnika LED podłączone do tych bitów nie mają znaczącego wpływu na stan wskazanych wejść MC, ponieważ przepływający przez nie prąd w przeciwnym kierunku jest pomijalny. Trzymanie wciśniętych przycisków nie wpływa na działanie wskaźników podczas wyświetlania informacji, gdyż prąd pomiędzy wyjściami RA4 i RB5, RB6 przez przyciski SB1, SB2 jest ograniczony przez rezystory R4, R5.

Urządzenie zasilane jest z sieci 220 V AC poprzez kondensator balastowy C3. Dzięki mostkowi diodowemu VD1 obie półfale napięcia sieciowego przechodzą przez diodę Zenera VD2. W rezultacie tętnienie napięcia na kondensatorze C5 jest znacznie zmniejszone i możliwe staje się zmniejszenie pojemności kondensatora C3, który określa maksymalny prąd dostarczany przez źródło zasilania do obciążenia.

Obwód czasowy R1C4R2 tworzy przerwę przed uruchomieniem MC, która jest konieczna, aby po włączeniu urządzenia w sieci napięcie na kondensatorach C5, C6 miało czas na wzrost do poziomu zapewniającego normalne działanie MC .

Gdy sygnał dźwiękowy jest włączony, gdy kaskada na tranzystorze VT1 zaczyna działać z emiterem dźwięku HA1 zawartym w jego obwodzie kolektora, prąd pobierany przez urządzenie znacznie wzrasta, dlatego program MK przewiduje wyłączenie wskaźnika dla czas trwania sygnału. Ta kaskada jest zasilana energią zgromadzoną w kondensatorze C5, co prowadzi do dużych „spadków” napięcia na nim. Aby utrzymać stabilne napięcie zasilania MC i czujnika temperatury, do urządzenia wprowadzono zintegrowany regulator napięcia DA1 i kondensator tlenkowy o dużej pojemności C6. Jeśli alarm dźwiękowy nie jest potrzebny, można wykluczyć układ DA1 i kondensator C5, ale w tym przypadku D815E (VD2) należy wymienić na diodę Zenera D815A o napięciu stabilizującym 5,6 V.

Kody „firmware” ROM MK dla termometru z funkcją timera przedstawiono w tabeli. jeden.

(kliknij, aby powiększyć)

Po naciśnięciu przycisku SB1 rozlegnie się krótki dźwięk, a na wyświetlaczu pojawi się wartość czasu pozostałego do usłyszenia sygnału dźwiękowego lub 0 (najmniej znaczącą cyfrą), jeśli czas w timerze nie został ustawiony. Wymagane opóźnienie czasowe (w zakresie 1...99 min; wprowadzić naciskając przycisk SB2 (bez puszczania SB1). W takim przypadku odczyty wskaźnika zaczynają automatycznie rosnąć z częstotliwością 2 Hz. Po osiągnięciu żądanej wartości, przyciski zostają zwolnione.Powrót do odczytów temperatury następuje po 1s po zwolnieniu przycisku SB1.Pod koniec ustawionego czasu urządzenie emituje przerywany sygnał dźwiękowy o częstotliwości 10Hz przez 1500s.

w tabeli. 2 przedstawiono kody „firmware” MK, wyposażającego opisywane urządzenie w funkcję sterowania termostatem utrzymującym zadaną temperaturę w kontrolowanym środowisku z dokładnością do ±1°C.

(kliknij, aby powiększyć)

Przeglądanie i ustawianie temperatury (w zakresie -54 ... +124 ° С) odbywa się, podobnie jak w poprzednim przypadku, za pomocą przycisków SB1 i SB2. Ustawiona wartość temperatury jest zapisywana w nieulotnej pamięci danych MK i pobierana z niej przy każdorazowym podłączeniu urządzenia do sieci.

Gdy urządzenie pracuje z termostatem, sygnał do sterowania nagrzewnicą lub sprężarką lodówki jest usuwany z wyjścia RA3, natomiast zamiast kaskady na tranzystorze VT1 instalowany jest przekaźnik optotriakowy, który steruje zasilaniem siłownika lub stycznik, który z kolei łączy grzejnik lub sprężarkę z siecią. Schemat możliwego wariantu takiego przekaźnika pokazano na ryc. 2.

Termometr z funkcją kontroli timera lub termostatu

Podane w tabeli. 2 „firmware” MK służy do sterowania elementem grzejnym. Np. jeśli temperatura zadana w termostacie wynosi +30°C, to na wyjściu RA3 MK pojawi się sygnał logu. 1 (odpowiada załączeniu grzałki) gdy temperatura kontrolowanego czynnika spadnie poniżej +29°C, natomiast gdy tylko temperatura wzrośnie do +31°C grzałka zostanie wyłączona. Zatem histereza między włączeniem i wyłączeniem grzałki wynosi 2°C. Pierwszy podkreślony bajt (02) w tabeli 2 „odpowiada” za swoją wartość. 01: zmiana na „1” spowoduje zmniejszenie histerezy do 03°C, zmiana na „3” podwyższenie do XNUMX°C itd. Im mniejsza histereza, tym dokładniejsze ustawienie temperatura będzie utrzymywana w kontrolowanym środowisku, ale częściej cykle włączania i wyłączania siłownika będą się powtarzać i odwrotnie.

Podczas sterowania sprężarką lodówki sygnał jest logowany. 1 na wyjściu RA3, który obejmuje układ chłodzenia, powinien pojawić się, jeśli temperatura przekroczy określony limit i zostać zastąpiony poziomem logarytmicznym. 0, gdy tylko temperatura spadnie poniżej określonej granicy, ponownie uwzględniając histerezę określoną przez wartość pierwszego podkreślonego bajtu w Tabeli. 2. W celu realizacji tego trybu pracy należy zastąpić podkreślone 2, 3 i 4 bajty tablicy odpowiednio przez „19”, „15” i „11”

Teksty źródłowe programów

Podczas programowania MK należy określić: typ generatora - timery HS, WDT i PWRT - włączone.

Wszystkie części termometru są zamontowane na płytce drukowanej wykonanej z dwustronnej folii z włókna szklanego (rys. 3).

Termometr z funkcją kontroli timera lub termostatu

Płytka przystosowana jest do montażu rezystorów MLT, kondensatorów KD (C1, C2), K73-17V o napięciu znamionowym 400 V (C3), KM (C7) oraz K50-35 (reszta). Aby zmniejszyć wymiary urządzenia, części są instalowane po obu stronach płytki (tam, gdzie podano ich oznaczenia referencyjne). Zworki wlutowuje się podczas instalacji w otwory pól stykowych, zaznaczone na rysunku pobliską kropką (ich funkcję pełni również wyjście kondensatora C7). Trzycyfrowy wskaźnik LED HG1 składa się z trzech jednocyfrowych LSD3212-20 (zielona poświata) i może być zastąpiony dowolnym innym o poborze prądu nie większym niż 20 mA na element (segment). Przed zamontowaniem na miejscu wyprowadzenia 12 wskaźników są odcinane w bezpośrednim sąsiedztwie obudowy.

Zintegrowany stabilizator 78L05 (DA1) można zastąpić dowolnym innym o napięciu stabilizującym +5 V. Kapsuła emitera dźwięku HA1 to dowolna mała z uzwojeniem o rezystancji 8 ... 25 Ohm (autor zastosował emiter elektromagnetyczny HC0903A).

Jeżeli zamierzasz używać termometru w trudnych warunkach klimatycznych, należy wybrać kondensatory tlenkowe C5 i C6 o rozszerzonym zakresie temperatur (oznaczone na obudowie „+105°C” lub wyższym), a MK PIC16F84A - wersję E/P, wskazującą że ten mikroukład może pracować w temperaturach od -40 do +125 °C. W takim przypadku zamontowaną płytkę termometru umieszcza się w szczelnej plastikowej obudowie i wypełnia szczeliwem (na przykład żywicą epoksydową). Otwory na guziki od wewnątrz zakleja się kawałkiem cienkiej gumy, po czym po obu stronach powstałej membrany gumowej, nad guzikami SB1 i SB2, plastikowe kółka o średnicy nieco mniejszej niż średnica otworów w obudowa jest klejona. Dzięki temu zapewniona jest całkowita izolacja elementów urządzenia od środowiska zewnętrznego. Używając urządzenia w normalnych warunkach, można pominąć plombowanie.

Nie jest możliwe umieszczenie czujnika temperatury wewnątrz obudowy termometru, ponieważ prowadzi to do zwiększenia błędu pomiaru (z powodu nagrzewania się elementów) i bezwładności wskazań termometru przy zmianach temperatury otoczenia. Jednym z rozwiązań konstrukcyjnych jest umieszczenie chipa czujnika wewnątrz szklanej ampułki leku o odpowiedniej wielkości. Punkty wyjścia elastycznego kabla z ampułki i obudowy termometru są starannie wypełnione uszczelniaczem. Długość kabla trzyżyłowego może wynosić od kilku centymetrów do kilkudziesięciu metrów.

Zmontowane z nadających się do serwisowania części i bez błędów instalacyjnych, urządzenie nie wymaga regulacji.

Autor: S.Koriakow, Szachty, obwód rostowski

Zobacz inne artykuły Sekcja Regulatory mocy, termometry, stabilizatory ciepła.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Sztuczna skóra do emulacji dotyku 15.04.2024

W świecie nowoczesnych technologii, w którym dystans staje się coraz bardziej powszechny, ważne jest utrzymywanie kontaktu i poczucia bliskości. Niedawne odkrycia w dziedzinie sztucznej skóry dokonane przez niemieckich naukowców z Uniwersytetu Saary wyznaczają nową erę wirtualnych interakcji. Niemieccy naukowcy z Uniwersytetu Saary opracowali ultracienkie folie, które mogą przenosić wrażenie dotyku na odległość. Ta najnowocześniejsza technologia zapewnia nowe możliwości wirtualnej komunikacji, szczególnie tym, którzy znajdują się daleko od swoich bliskich. Ultracienkie folie opracowane przez naukowców, o grubości zaledwie 50 mikrometrów, można wkomponować w tekstylia i nosić jak drugą skórę. Folie te działają jak czujniki rozpoznające sygnały dotykowe od mamy lub taty oraz jako elementy uruchamiające, które przekazują te ruchy dziecku. Dotyk rodziców do tkaniny aktywuje czujniki, które reagują na nacisk i odkształcają ultracienką warstwę. Ten ... >>

Żwirek dla kota Petgugu Global 15.04.2024

Opieka nad zwierzętami często może być wyzwaniem, szczególnie jeśli chodzi o utrzymanie domu w czystości. Zaprezentowano nowe, ciekawe rozwiązanie od startupu Petgugu Global, które ułatwi życie właścicielom kotów i pomoże im utrzymać w domu idealną czystość i porządek. Startup Petgugu Global zaprezentował wyjątkową toaletę dla kotów, która automatycznie spłukuje odchody, utrzymując Twój dom w czystości i świeżości. To innowacyjne urządzenie jest wyposażone w różne inteligentne czujniki, które monitorują aktywność Twojego zwierzaka w toalecie i aktywują automatyczne czyszczenie po użyciu. Urządzenie podłącza się do sieci kanalizacyjnej i zapewnia sprawne usuwanie nieczystości bez konieczności ingerencji właściciela. Dodatkowo toaleta ma dużą pojemność do spłukiwania, co czyni ją idealną dla gospodarstw domowych, w których mieszka więcej kotów. Miska na kuwetę Petgugu jest przeznaczona do stosowania z żwirkami rozpuszczalnymi w wodzie i oferuje szereg dodatkowych funkcji ... >>

Atrakcyjność troskliwych mężczyzn 14.04.2024

Od dawna panuje stereotyp, że kobiety wolą „złych chłopców”. Jednak najnowsze badania przeprowadzone przez brytyjskich naukowców z Monash University oferują nowe spojrzenie na tę kwestię. Przyjrzeli się, jak kobiety reagowały na emocjonalną odpowiedzialność mężczyzn i chęć pomagania innym. Wyniki badania mogą zmienić nasze rozumienie tego, co sprawia, że mężczyźni są atrakcyjni dla kobiet. Badanie przeprowadzone przez naukowców z Monash University prowadzi do nowych odkryć na temat atrakcyjności mężczyzn w oczach kobiet. W eksperymencie kobietom pokazywano zdjęcia mężczyzn z krótkimi historiami dotyczącymi ich zachowania w różnych sytuacjach, w tym reakcji na spotkanie z bezdomnym. Część mężczyzn ignorowała bezdomnego, inni natomiast pomagali mu, kupując mu jedzenie. Badanie wykazało, że mężczyźni, którzy okazali empatię i życzliwość, byli bardziej atrakcyjni dla kobiet w porównaniu z mężczyznami, którzy okazali empatię i życzliwość. ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum

Unikalny Superksiężyc 13.11.2016

W nocy 14 listopada Ziemianie będą mogli obserwować największy i najjaśniejszy księżyc na niebie w ciągu ostatnich 68 lat.

Jak donosi amerykańska agencja kosmiczna NASA, w poniedziałkową noc księżyc zbliży się do Ziemi w swojej najbliższej odległości od 1948 roku. Agencja zauważa, że satelita Ziemi będzie miał około 30% większy obszar i 30% jaśniejszy niż normalny księżyc w pełni oraz 14% większą średnicę niż zwykle.

Ten „supermoon” będzie drugim w 2016 roku. Poprzednie podobne wydarzenie miało miejsce 16 października, a następne 13 grudnia. NASA dodała, że kolejny Supermoon podobny do tego oczekiwanego dzisiejszej nocy pojawi się na niebie w 2034 roku.

„Supermoon” to zjawisko, w którym satelita Ziemi – Księżyc – wygląda na znacznie większy niż zwykle. Wynika to z faktu, że księżyc w pełni i jego najbliższe podejście do Ziemi pokrywają się. Powodem tego zjawiska jest eliptyczny kształt orbity Księżyca wokół Ziemi.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Ekonomiczne procesory Toshiba ARM dla IoT

▪ Wodoodporny smartfon Kyocera Hydro Shore

▪ Autopilot chińskiej wyszukiwarki Baidu

▪ Świat stoi w obliczu niedoboru helu

▪ Czas może nie istnieć

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ część serwisu Transfer danych. Wybór artykułu

▪ artykuł A szczęście było takie możliwe. Popularne wyrażenie

▪ artykuł Dlaczego bęben jest okrągły? Szczegółowa odpowiedź

▪ artykuł Asystent weterynaryjny. Opis pracy