Cyfrowy obwód regulatora temperatury to precyzyjny regulator temperatury w zastosowaniach medycznych, przemysłowych i domowych. Ten system jest lepszy niż system analogowy / termostat, który ma słabą dokładność. Na przykład może służyć do kontroli temperatury w inkubatorze, gdzie utrzymanie precyzyjnej temperatury jest bardzo ważne.
Cyfrowy system kontroli temperatury
Opis schematu blokowego cyfrowego regulatora temperatury
Ten proponowany system cyfrowego regulatora temperatury dostarcza informacji o temperaturze na wyświetlaczu, a gdy temperatura przekroczy wartość zadaną, obciążenie (tj. Grzałka) wyłącza się. W tym projekcie lampa służy jako ładunek do celów demonstracyjnych. Schemat blokowy cyfrowego systemu kontroli temperatury przedstawiono poniżej.
Schemat blokowy cyfrowego regulatora temperatury
W proponowanym układzie cyfrowego regulatora temperatury zastosowano Mikrokontroler z rodziny 8051, który jest sercem aplikacji. Wyświetlacz składa się z czterech wyświetlacz siedmiosegmentowy , Czujnik temperatury i są połączone z mikrokontrolerem.
Cyfrowy czujnik temperatury połączony z mikrokontrolerem do wykrywania warunków temperaturowych. Ten system zapewnia również cztery przełączniki przyciskowe do regulacji ustawień temperatury.
Następnie Mikrokontroler w sposób ciągły odczytuje informacje o temperaturze za pomocą cyfrowego czujnika temperatury i wyświetla na 7-segmentowym wyświetlaczu i automatycznie wyłącza lampę, gdy odpowiednia temperatura przekroczy nastawę.
Wymagania sprzętowe
- Transformator (230-12 V AC)
- Regulator napięcia (LM 7805)
- Prostownik
- Filtr
- Mikrokontroler (at89s52 / at89c51)
- DS1621 Czujnik temperatury
- Wciskać przyciski
- 7-segmentowy wyświetlacz
- BC547
- Rezystory
- Kondensatory
- 1N4007
- Przekaźnik
Mikrokontroler (AT89S52)
Atmel AT89S52 to potężny mikrokontroler oparty na 8051, który zapewnia wysoce elastyczne i ekonomiczne rozwiązanie dla wielu wbudowanych aplikacji sterujących.
AT89S52 zapewnia następujące standardowe funkcje:
- 8 KB Flasha
- 256 bajtów pamięci RAM
- 32 linie I / O
- Zegar kontrolny
- Dwa wskaźniki danych
- Trzy 16-bitowe timery / liczniki
- Sześciowektorowa dwupoziomowa architektura przerwań
- Port szeregowy z pełnym dupleksem
- Oscylator na chipie i obwód zegara
Schemat pinów podano poniżej.
8051 Mikrokontroler
Czujnik temperatury - DS1621
Czujnik to urządzenie, które odbiera i reaguje na sygnał lub bodziec. Czujnik może przekształcić odebrany sygnał tylko w postać elektryczną.
Plik Czujnik temperatury - DS 1621 zapewnia następujące standardowe funkcje:
- Pomiary nie wymagają zewnętrznych komponentów
- Mierzy temperatury od -55 ° C do + 125 ° C w krokach co 0,5 ° C (67 ° F do 257 ° F w krokach co 0,9 ° F)
- Temperatura odczytywana jako wartość 9-bitowa (transfer 2-bajtowy)
- Szeroki zakres zasilania (2,7 V do 5,5 V)
- Konwertuje temperaturę na słowo cyfrowe w mniej niż 1 sekundę
- Ustawienia termostatyczne są definiowane przez użytkownika i nieulotne
- Dane są odczytywane / zapisywane przez 2-przewodowy interfejs szeregowy (linie we / wy z otwartym drenem)
- Zastosowania obejmują termostaty, systemy przemysłowe, produkty konsumenckie, termometry lub dowolny system wrażliwy na ciepło
- Jest to 8-pinowy pakiet DIP lub SO
Opis pinów
Opis pinów DS1621
- SDA - 2-przewodowe szeregowe wejście / wyjście danych
- SCL - 2-przewodowy zegar szeregowy
- GND - ziemia
- TOUT - Sygnał wyjściowy termostatu
- A0 - wejście adresu chipa
- A1 - Wprowadzanie adresu chipa
- A2 - Wprowadzanie adresu chipa
- VDD - napięcie zasilania
Schemat funkcjonalny DS1621 pokazano na poniższym rysunku.
Schemat bloku funkcjonalnego DS1621
DS1621 zapewnia 9-bitowe odczyty temperatury, które wskazują temperaturę urządzenia. Sygnał wyjściowy termostatu (TOUT) jest aktywny, gdy temperatura urządzenia przekroczy temperaturę zdefiniowaną przez użytkownika (TH).
Wyjście pozostaje aktywne do momentu, gdy temperatura spadnie poniżej temperatury zdefiniowanej przez użytkownika TL, uwzględniając ewentualną histerezę. Zdefiniowane przez użytkownika ustawienia temperatury są przechowywane w pamięci nieulotnej, dzięki czemu części można zaprogramować przed ich umieszczeniem w systemie.
Wszystkie ustawienia i odczyty temperatury są przesyłane do / z DS1621 z Mikrokontroler poprzez prosty 2-przewodowy interfejs szeregowy (I2C) .
Pomiar temperatury
DS1621 mierzy temperaturę za pomocą czujnika temperatury z pasmem wzbronionym. Delta-sigma przetwornik analogowo-cyfrowy (ADC) konwertuje zmierzoną temperaturę na wartość cyfrową skalibrowaną w ° C lub ° F.
Odczyt temperatury jest dostarczany w 9-bitowym, uzupełnionym do dwóch odczytem przez wydanie polecenia READ TEMPERATURE. Dane są przesyłane przez 2-przewodowy interfejs szeregowy - najpierw MSB ( Interfejs komunikacji szeregowej I2C ).
Podstawowy siedmiosegmentowy wyświetlacz
Ta wersja jest popularną wersją anody. Oznacza to, że dodatnia odnoga każdej diody LED jest podłączona do wspólnego punktu, którym jest pin 3, w tym przypadku Vcc. Każdy Dioda LED ma ujemną nogę, która jest podłączona do jednego z pinów urządzenia.
7-segmentowy wyświetlacz LED
Aby to działało, musisz podłączyć pin 3 do 5 woltów. Następnie, aby zapalić się każdy segment, podłącz styk uziemienia tego wyprowadzonego do masy przez rezystor. Może być również używany przez dowolny pin portu mikrokontrolera w trybie tonącym, np. PORT 0 w mikrokontrolerze serii 8051.
Oprogramowanie
Użyliśmy języka „C” do napisania kodu aplikacji i skompilowaliśmy go za pomocą kompilatora KEIL micro vision (IDE). Po zakończeniu pisania oprogramowania, kod ten zostanie przekonwertowany na kod szesnastkowy w celu sterowania Mikrokontrolerem. Wygenerowany kod szesnastkowy jest wypalany do Mikrokontrolera za pomocą odpowiedniego programatora.
Schematyczny schemat połączeń cyfrowego regulatora temperatury
Do działania systemu wymagane jest zasilanie 5V, podłączone do 40 pinów Mikrokontrolera, a GND jest podłączone do jego 20pin. Pin od 1.0 do 1.3 portu 1 jest podłączony do przycisków. Piny 3,5 do 3,7 Mikrokontrolera są połączone odpowiednio z 1, 2, 3 pinami czujnika temperatury DS1621.
Schemat schematu cyfrowego regulatora temperatury
Pin 0.0 do 0.6 portu 0 Mikrokontrolera jest podłączony do 7-segmentowego wyświetlacza. Piny 2.0 do 2.3 portu 2 mikrokontrolera są połączone z tranzystorami BC547 portu 2 mikrokontrolera są połączone z tranzystorem BC547. Pin 2.4 jest połączony z innym tranzystorem BC547, który steruje przekaźnikiem.
Pracujący
Projekt wykorzystuje cyfrowy czujnik temperatury DS1621, który jest połączony z Mikrokontrolerem. Powierzchnia tego 8-pinowego układu scalonego wykrywa temperaturę otoczenia, aby dostarczać dane cyfrowe szeregowo na pin nr 1, który jest wyświetlany z mikrokontrolera przez 4 jednostki 7-segmentowy wyświetlacz ze wspólną anodą wszystkie połączone równolegle do portu „0”.
Cztery przełączniki przyciskowe są połączone z mikrokontrolerem za pomocą rezystorów podciągających, aby pomóc w zaprogramowaniu zadanej temperatury zgodnie z wymaganiami. Wyjście z mikrokontrolera na pinie 25 steruje tranzystorem, który z kolei steruje przekaźnikiem, który włącza lub wyłącza grzałkę w celu utrzymania temperatury.
Projekt wykorzystuje jednak lampę zamiast grzejnika do celów demonstracyjnych. Lampa będzie normalnie WŁĄCZONA, aby wyłączyć się po osiągnięciu ustawionej temperatury.
Zastosowania cyfrowego regulatora temperatury
Poniżej przedstawiono kilka przykładów zastosowań, na które należy zwrócić szczególną uwagę.
- Użytkowanie na zewnątrz z potencjalnym zanieczyszczeniem chemicznym lub zakłóceniami elektrycznymi
- Systemy sterowania energią jądrową, systemy spalania, systemy kolejowe, systemy lotnicze
- Sprzęt medyczny, maszyny rozrywkowe, pojazdy, sprzęt bezpieczeństwa i instalacje podlegają odrębnym przepisom branżowym lub rządowym
- Systemy, maszyny i sprzęt, które mogą stanowić zagrożenie dla życia lub mienia
Tak więc chodzi o Cyfrowy regulator temperatury za pomocą mikrokontrolera. Mamy nadzieję, że lepiej zrozumieliście tę koncepcję.
Ponadto wszelkie pytania dotyczące tej koncepcji lub projektów opartych na mikrokontrolerach, prosimy o wyrażenie opinii, komentując w sekcji komentarzy poniżej. Oto pytanie do Ciebie, jaka jest funkcja wyświetlacza 7-segmentowego?
