Obvod digitálního regulátoru teploty

Digitální obvod regulátoru teploty je přesný regulátor teploty v lékařských, průmyslových a domácích aplikacích. Tento systém je lepší než analogový / termostatový systém, který má špatnou přesnost. Může se například použít k regulaci teploty inkubátoru, kde je velmi důležité udržovat přesnou teplotu.

Digitální systém řízení teploty

Blokové schéma digitálního regulátoru teploty Popis

Tento navržený systém digitálního regulátoru teploty poskytuje informace o teplotě na displeji a pokud teplota překročí nastavenou hodnotu, pak se zátěž (tj. Ohřívač) vypne. V tomto projektu je lampa poskytována jako zátěž pro demonstrační účely. Blokové schéma systému digitální regulace teploty je uvedeno níže.

Blokové schéma digitálního regulátoru teploty

Navrhovaný systém digitálního regulátoru teploty využívá mikrokontrolér rodiny 8051, který je srdcem aplikace. Zobrazovací jednotka se skládá ze čtyř sedmisegmentový displej , Teplotní senzor a jsou propojeny s mikrokontrolérem.

Digitální teplotní senzor byl propojen s mikrokontrolérem pro snímání teplotních podmínek. Tento systém také poskytuje čtyři tlačítkové spínače pro úpravu nastavení teploty.

Poté mikrokontrolér nepřetržitě snímá informace o teplotě prostřednictvím digitálního teplotního senzoru a zobrazuje přes 7segmentovou zobrazovací jednotku a automaticky vypne lampu, když příslušná teplota překročí nastavenou hodnotu.

Hardwarové požadavky

• Transformátor (230 - 12 V AC)
• Regulátor napětí (LM 7805)
• Usměrňovač
• Filtr
• Mikrokontrolér (at89s52 / at89c51)
• Snímač teploty DS1621
• Tlačítka
• 7segmentový displej
• BC547
• Rezistory
• Kondenzátory
• 1N4007
• Relé

Mikrokontrolér (AT89S52)

Atmel AT89S52 je výkonný mikrokontrolér založený na 8051, který poskytuje vysoce flexibilní a nákladově efektivní řešení mnoha vestavěných řídicích aplikací.

AT89S52 poskytuje následující standardní funkce:

• 8 kB bytů Flash
• 256 bajtů RAM
• 32 I / O linek
• Časovač hlídacího psa
• Dva datové ukazatele
• Tři 16bitové časovače / čítače
• Šesti vektorová dvouúrovňová architektura přerušení
• Plně duplexní sériový port
• Oscilátor na čipu a hodinové obvody

Pinový diagram je uveden níže.

Mikrokontrolér 8051

Teplotní senzor - DS1621

Senzor je zařízení, které přijímá a reaguje na signál nebo podnět. Senzor dokáže převést přijímaný signál pouze do elektrické podoby.

The Teplotní senzor - DS 1621 poskytuje následující standardní funkce:

• Měření nevyžaduje žádné externí součásti
• Měří teploty od -55 ° C do + 125 ° C v krocích po 0,5 ° C (67 ° F až 257 ° F v krocích po 0,9 ° F)
• Teplota se čte jako 9bitová hodnota (2bajtový přenos)
• Široký rozsah napájecího zdroje (2,7 V až 5,5 V)
• Převádí teplotu na digitální slovo za méně než 1 sekundu
• Termostatická nastavení jsou uživatelem definovatelná a energeticky nezávislá
• Data jsou čtena z / zapisována přes 2vodičové sériové rozhraní (otevřené I / O linky)
• Mezi aplikace patří termostatické ovladače, průmyslové systémy, spotřební zboží, teploměry nebo jakýkoli tepelně citlivý systém
• Jedná se o 8kolíkový balíček DIP nebo SO

Popis kolíku

Popis kolíku DS1621

• SDA - 2vodičový sériový datový vstup / výstup
• SCL - 2vodičové sériové hodiny
• GND - zem
• TOUT - výstupní signál termostatu
• A0 - Zadání adresy čipu
• A1 - Zadání adresy čipu
• A2 - Zadání adresy čipu
• VDD - napájecí napětí

Funkční schéma DS1621 je uvedeno na následujícím obrázku.

Funkční blokové schéma DS1621

DS1621 poskytuje 9bitové odečty teploty, které indikují teplotu zařízení. Výstupní signál termostatu (TOUT) je aktivní, když teplota zařízení překročí uživatelem definovanou teplotu (TH).

Výstup zůstává aktivní, dokud teplota neklesne pod uživatelem definovanou teplotu TL, což umožňuje případnou hysterezi. Uživatelem definované nastavení teploty je uloženo v energeticky nezávislé paměti, takže před vložením do systému je možné naprogramovat součásti.

Nastavení teploty a odečty teploty jsou přenášeny do / z DS1621 z Mikrokontrolér přes jednoduché 2vodičové (I2C) sériové rozhraní .

Měření teploty

DS1621 měří teplotu pomocí teplotního senzoru založeného na pásmové mezeře. Delta-sigma analogově-digitální převodník (ADC) převádí naměřenou teplotu na digitální hodnotu, která je kalibrována ve ° C nebo ° F.

Čtení teploty je poskytováno v 9bitovém odečtu dvou doplňků vydáním příkazu READ TEMPERATURE. Data jsou přenášena nejprve přes 2vodičové sériové rozhraní - MSB ( Rozhraní sériové komunikace I2C ).

Základní sedmisegmentový displej

Tato verze je běžnou anodovou verzí. To znamená, že kladná větev každé LED je připojena ke společnému bodu, který je v tomto případě pin 3, Vcc. Každý Světelná dioda má zápornou nohu, která je připojena k jednomu z kolíků zařízení.

7segmentový LED displej

Aby to fungovalo, musíte připojit pin 3 až 5 voltů. Poté, aby se každý segment rozsvítil, připojte zemnící kolík, který vedl k zemi, pomocí odporu. Může být také použit přes jakýkoli kolík portu mikrokontroléru v potápěčském režimu např. PORT 0 v mikrokontroléru řady 8051.

Software

K napsání kódu aplikace jsme použili jazyk „C“ a kompilovali jsme jej pomocí kompilátoru KEIL micro vision (IDE). Po dokončení psaní softwaru bude tento kód převeden na hexadecimální kód, aby bylo možné řídit mikrokontrolér. Vygenerovaný hexadecimální kód je vypálen do mikrokontroléru pomocí vhodného programátoru.

Schematický diagram připojení digitálního regulátoru teploty

K provozu systému je vyžadováno napájení 5 V, připojeno k 40 pinu mikrokontroléru a GND je připojeno k jeho 20 pinu. Pin 1.0 až 1.3 portu 1 je připojen k tlačítkům. Kolíky 3,5 až 3,7 mikrokontroléru jsou připojeny k 1, 2, 3 kolíkům teplotního senzoru DS1621.

Schéma digitálního regulátoru teploty

Pin 0,0 až 0,6 portu 0 mikrokontroléru je připojen k 7 segmentovému displeji. Pin 2.0 až 2.3 portu 2 mikrokontroléru jsou připojeny k tranzistorům BC547 portu 2 mikrokontroléru je připojen k tranzistoru BC547. Pin 2.4 je připojen k jinému tranzistoru BC547, který řídí relé.

Pracovní

Projekt využívá digitální teplotní senzor DS1621, který je propojen s mikrokontrolérem. Povrch tohoto 8kolíkového integrovaného obvodu snímá teplotu okolí a sériově dodává digitální data na kolíku č. 1, který je z mikrokontroléru zobrazován 4 jednotkami 7segmentový společný anodový displej všechny paralelně připojené k portu „0“.

Čtyři tlačítkové spínače jsou propojeny s mikrokontrolérem pomocí pull-up rezistorů, které pomáhají programovat nastavenou teplotu podle potřeby. Výstup z mikrokontroléru na pinu 25 pohání tranzistor, který zase řídí relé, které zapíná nebo vypíná ohřívač pro udržování teploty.

Projekt však pro účely demonstrace používá místo ohřívače lampu. Po dosažení nastavené teploty se lampa normálně rozsvítí a zhasne.

Aplikace digitálního regulátoru teploty

Následuje několik příkladů aplikací, kterým je třeba věnovat zvláštní pozornost.

• Venkovní použití zahrnující potenciální chemickou kontaminaci nebo elektrické rušení
• Systémy řízení jaderné energie, spalovací systémy, železniční systémy, letecké systémy
• Lékařské vybavení, zábavní stroje, vozidla, bezpečnostní zařízení a instalace podléhají samostatným průmyslovým nebo vládním předpisům
• Systémy, stroje a zařízení, které by mohly představovat ohrožení života nebo majetku

Jedná se tedy o digitální regulátor teploty využívající mikrokontrolér. Doufáme, že jste tomuto konceptu lépe porozuměli.

Kromě toho ohledně jakýchkoli dotazů týkajících se tohoto konceptu nebo projektů založených na mikrokontrolérech poskytněte zpětnou vazbu komentářem v sekci komentářů níže. Zde je otázka, jaká je funkce 7segmentového displeje?