МИКРОПРОЦЕССОРНЫЙ ТЕРМОМЕТР-РЕГУЛЯТОР

July 29, 2011 by admin Комментировать »

Это современное устройство позволяет производить измерение и контролировать температуры в диапазоне от -30 °С до +150 °С. Использование микропроцессора значительно упростило процесс градуировки и программирования температуры.

Микропроцессор АТ89С2051 имеет в своей структуре компаратор. Напряжение смещения на его инвертирующем входе устанавливает делитель, образованный резисторами R1 и R2. Датчик температуры KTY10 подключен к неинвертирующему входу компаратора. Делитель и датчик питаются от одного и того же напряжения, что положительно тем, что его пульсации не влияют на точность измерения. Сама методика измерения основана на измерении времени зарядки конденсатора через датчик температуры. Время зарядки пропорционально сопротивлению датчика. KTY10 имеет положительный температурный коэффициент. Это значит, что его сопротивление растет с ростом температуры. Для температуры 25 °С ~2 кОм. Измерение начинается после подключения вывода конденсатора С8 к массе через внутренние транзисторы микропроцессора. Одновременно включается отсчет времени. Если напряжение на конденсаторе превысит пороговую границу переключения компаратора, то он изменит свое состояние и содержимое таймера останется в памяти. Зная время зарядки конденсатора, программой высчитывается температура. Поскольку характеристика термистора не является идеально линейной, программа вводит ей корректировку. С целью получения как можно большей точности показаний микропроцессор выполняет до 20 измерений в секунду. На индикаторе появляется ее средняя величина, рассчитанная из нескольких последних измере- ний.уС целью экономии линии процессора для обслуживания индикатора использовано два передвижных реестра UCY74164. Один из них управляет сегментами, а другой – светодиодами и через транзисторные усилители анодами индикаторов. С целью запоминания образцов температур, а также наладки термостата в схеме использована память EEPROM. Это" имеет большое значение для мест, где может пропадать питание. На плате находится стабилизатор, который следует оборудовать радиатором площадью в несколько квадратных сантиметров. Диод D1 предохраняет схему от обратного подключения блока питания. Из-за использования реле термометр следует питать от блока питания 12 В. Потребляемый ток не превыша ет 200 мА. Все устройство смонтировано на трех печатных платах.

Монтаж традиционно начинается со скоб (2 шт.) и пассивных ра диоэлементов. Под микропроцессор и память EEPROM впаиваются панельки. Следует обратить внимание на правильный монтаж тран зисторов и светодиодов. Плату индикатора следует припаять к главной плате. На плате индикаторов находятся точки пайки, обозначенные А и В, находящиеся около реле. Плата клавиатуры подключается к Схеме с помощью короткой связки проводов. Следует сохранить соответствие нумерации проводов на обеих платах. После внимательной проверки правильности монтажа можем приступить к включению и градуировке термометра. К контакту на главной плате подключается датчик температуры. Очередность его выводов не имеет значения. Датчик должен быть хорошо предохранен от попадания влаги, так как это вызовет ошибку показаний.

После этого подключается напряжение питания (12 В) при наблюдении за индикатором. На правом крайнем индикаторе должны появиться на секунду 3 горизонтальных сегмента. Это означает, что микропроцессор включил работу памяти EEPROM, вписывая у нее начальные показания термометра.

Внимание! Такая ситуация возникает только после первого включения термометра.

Вскоре термометр покажет температуру, величина которой случайна и зависит от взаимоотношения элементов, входящих в состав измерительного моста. Сейчас имеем на выбор два метода градуировки термометра. Если схема будет работать в диапазоне температур 20- 30 °С, с датчиком на проводе небольшой длины, можем воспользоваться менее точным методом. Нажимаем кнопку S4 (градуировка) и задерживаем нажатие «5 с. Загораются светодиоды D3 (HI) и D4 (Ю). Затем располагаем датчик под мышкой (предварительно проконтролировав температуру медицинским" термометром) и по истечении нескольких минут, когда температура не будет больше расти, запоминаем измерение однократным нажатием кнопки S4. Светодиоды D3 и D4 погаснут, а на индикаторах появятся показания температуры (36,6 °С).

Второй метод градуировки более точен. Следует использовать его, если датчик температуры будет находиться на расстоянии нескольких десятков метров и хотим получить большую точность измерений. С целью градуйровки термометра одновременно нажимаем кнопки S4 и S3 (градуировка и выставление грубого отсчета) и придерживаем в течение ~5 с. Загорится светодиод D4 (Ю). Затем размещаем датчик в посуде с кусочками льда и небольшим количеством воды. Подождав, пока устанавливаются показания, однократно нажимаем кнопку S4. Светодиод D3 гаснет. Индикатор покажет [0.00]. Затем одновременно нажимаем кнопки S4 и S2 (градуировка и выставление точного отсчета). Следует придержать в течение нескольких секунд до момента зажигания светодиода D3 (HI). Датчик температуры размещаем в посуде с кипящей водой. В момент, когда температура датчика стабилизируется, однократно нажимаем кнопку S4. На индикаторе появятся показания (100.0). Градуировка термометра окончена.

Для того чтобы запрограммировать термостат, следует выполнить следующие действия: одновременно нажимаем кнопки S1 и S2 (программирование и точная установка). Следует их придержать до момента загорания светодиодов D3 и D5 (программирование и точная установка). Придерживая кнопку «Н1», вызываем увеличение показаний на индикаторе на целые градусы с частотой 2 Гц, а однократное нажатие этой кнопки увеличивает десятые доли градусов Цельсия. Кнопкой Ю таким же способом уменьшаем показания на индикаторе. Установленную температуру подтверждаем однократным нажатием кнопки «PROG» (SI). Таким образом, программируем температуру, при которой будет выключено реле. Температуру его повторного включения (гистерезис) программируем следующим образом. В течение нескольких секунд придерживаем кнопки «PROG» и «Ю» (D5 и D4). Кнопками S2 и S3 устанавливаем температуру включения реле так же, как в случае его выключения. Подтверждаем это однократным нажатием кнопки «PROG». Если термостат был запрограммирован на температуру большую, чем та, в которой находится датчик, реле будет включено, о чем сигнализирует светодиод D6 (работа). Просмотр установленных показаний возможен при мгновенном нажатии кнопок «Ю» или «Н1». В случае установки температуры включения большей, чем температура включения, приоритетной будет последняя, то есть в каждом случае после достижения датчиком запрограммированной температуры реле будет выключено. Все установленные величины записываются в памяти EEPROM.

Более длительное нажатие кнопок во время градуировки и программирования исключает случайное стирание или изменение установленных величин.

Использование реле позволяет использовать обогреватели небольших мощностей. В случае необходимости больших нагрузок следует применить реле большей мощности, а реле, входящее в комплект, использовать в качестве управляющего устройства для реле большей мощности.

Провода, использованные для подключения датчика, должны иметь сечение не менее 1 мм2, что имеет особенное значение при большом расстоянии между датчиком и измерительным прибором.

В случае прерывания или замыкания в контуре на индикаторе загораются все средние горизонтальные сегменты. Одновременно будет включено реле. Из-за относительно большой тепловой инерции использованного датчика показания его будут неточными. Самые точные показания можно получить в среде постоянной или медленно изменяющейся температуры. По данным производителя, постоянная временная датчика в неподвижном воздухе =40 с, а в потоке воздуха с. Это обозначает, что при резком изменении температур, например на 10 °С, 40 с спустя датчик покажет рост температуры на 6 °С.

US1

7805

R1

3,3 кОм

US2

AT89C2051

R2, R3

5,6 кОм

US3

PCF8582C

R4-R7, R23

ЮкОм

US4, US5

UCY74164

R8-R10

470 Ом

Т1-Т4

ВС327

R11-R14, R25

2,2 кОм

Т5-Т6

ВС547

R15-R22

150 Ом

D1

1N4001

R24

1,5 кОм

D2

1N4148

С1

1000 мкФ

D3-D6

светодиоды

С2

220 мкФ

Q1

кварц 12 МГц

СЗ-С5, С10-С11

100 нФ

W1-W4

2 х TDY5520

С7-С8, С9

1 мкФ

Th1

KTY10-6

С6

22 мф

РК1

трансформатор 12В/ЗА

С10.С11

30 пФ

S1-S4

кнопка

ТВ-2

Зшт.

 

 

Литература: 100 лучших радиоэлектронных схем; – М : ДМК Пресс, 2004. -352 с.: ил.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты