Avtoprokat-rzn.ru

Автопрокат Эволюшн
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Термостат с регулировкой гистерезиса

Термостат с регулировкой гистерезиса

О доработке описанного в [1] термометра-термостата, заключавшейся во введении дополнительной кнопки для изменения заданного значения поддерживаемой температуры в сторону уменьшения, а не только увеличения, как было в исходном варианте, было рассказано в [2].

За прошедший со времени этой публикации период совершенствование прибора продолжалось. Была добавлена ещё одна кнопка, позволяющая оперативно, без перепрограммирования микроконтроллера, изменять гистерезис — разность значений температуры включения и выключения нагревателя. Это позволило легко приспосабливать прибор к разным задачам и условиям эксплуатации Например, для инкубатора требуется минимальная и даже нулевая ширина зоны гистерезиса, а для «тёплых полов» она может доходить до 2. 4 °С. На оптимальное значение влияют объём и теплопроводность среды, в которой поддерживается температура, качество её теплоизоляции, мощность нагревателя, расстояние между ним и датчиком температуры и другие факторы. Поэтому его обычно подбирают экспериментально.

Схема терморегулятора

Схема доработанного терморегулятора изображена на рисунке. Кроме ранее имевшихся кнопок SB1 и SB2 и добавленной при предыдущей доработке кнопки SB3 с резистором R16, в нем установлены кнопка SB4 и резистор R17. Назначение кнопок теперь следующее:

SB1 — «+» (увеличение параметра);

SB3 — (уменьшение параметра);

Изменённые значения параметров сохраняются в EEPROM микроконтроллера и переносятся из него в оперативную память при каждом включении питания прибора.

В приборе могут работать микроконтроллеры PIC16F84A или PIC16F628, но каждый по своей программе. Для микроконтроллера PIC16F628 кварцевый резонатор ZQ1 и конденсаторы С1, С2 не требуются. Его тактирование будет происходить от встроенного RC-генератора.

Для программирования микроконтроллера PIC16F84A в программе IC-Prog необходимо выставить следующую конфигурацию [1]:

Схема терморегулятора

Для микроконтроллера PIC16F628 — установите внутренний генератор (осциллятор).

Схема бестрансформаторного блока питания
Схема блока питания

Схема оптосемисторного реле
Схема оптосемисторного реле

Схема БП и мощного реле
Схема БП и мощного реле

Схема управления семистором

1. Трищенко К. Усовершенствованный термометр-термостат на микроконтроллере. — Радио, 2006, № 1, с. 43-45.
2. Гетте А. Доработка «Усовершенствованного термометра-термостата на микроконтроллере». — Радио, 2011, № 11, с. 48.
3. Коряков С. Термометр с функцией таймера или управление термостатом. — Радио, 2003, № 10, с. 26-28.

Цифровой термостат с регулируемым гистерезисом на базе микроконтроллера ATtiny2313

Многие сталкивались с проблемой, при эксплуатации регуляторов температуры, когда необходимо отдельно регулировать температуру включения и отключения реле. Например, для управления отопительного котла, подогрева полов, поддержания температуры в теплице или при управлении холодильной или морозильной установкой.

Причем, в каждом частном случае необходимо устанавливать индивидуальную паузу включения и отключения обогревателя. Конечно же, на рынке присутствуют устройства способные регулировать температуру и задавать необходимый гистерезис, но они оказались не совсем по карману. Да и предел измерения температуры и регулировки гистерезиса оставлял желать лучшего. Было необходимо, что-то более универсальное. Так и родилось данное устройство. При его разработке ставилось несколько задач. Устройство должно быть не дорогим, простым в эксплуатации, иметь достаточно высокую точность. Поэтому при выборе термодатчика выбор сразу же упал на DS18B20 как самый доступный, имеющий широкий диапазоном измерения температуры. В устройстве реализована поддержка одного термодатчика.

Читайте так же:
Регулировка гидромотора хода мини экскаватора своими руками

Поэтому была введена возможность подключения термодатчика, не отключая питание устройства. Это дает возможность на включенном устройстве, механически переключая вывод DATA, замерять температуру нескольких датчиков. То есть, при необходимости, в месте регулировки температуры, переключая датчики, можно измерять температуру в других необходимых точках.

Принципиальная схема устройства показана на рисунке 1.3. Сердцем устройства является контролер DD1 ATtiny2313. Контроль температуры осуществляет цифровой термодатчик DD2 DS18B20. За срабатывание реле, по сигналу контроллера, отвечает ключ на транзисторе VT5 BSS138LT1. Для стабильной работы, в широком интервале температур, применяется внешняя стабилизация опорной частоты с помощью кварцевого резонатора Z1.

Рис. 1.3 — Принципиальная схема термостата на базе микроконтроллера ATtiny2313

Управление устройством сводится к установке температуры срабатывания и температуры отпускания встроенного реле. Шаг установки гистерезиса составляет 0,5°С. Максимальная мощность коммутации встроенного реле 50 Вт.

Для установки температуры срабатывания реле необходимо, удерживать правую кнопку реле более 5 сек. Индикацией входа в меню установки будет являться мигание LED-индикатора. В данном меню выставляется температура срабатывания реле. При удержании левой кнопки, более 5 сек, попадаем в меню отпускания реле. Минимальный гистерезис может составлять 0.5°С. Температуру срабатывания реле можно выставлять от — 54.5°С до +125°С, температуру отпускания от -55°С до +124.5°С.

Прочтите также:

Разработка микропроцессорного устройства
В настоящее время мы вошли и прочно обосновались в мире цифровой техники. Цифровая техника заняла очень большое место в жизни человека. Она используется во всех отраслях промышленности и .

Разработка схемы электронного коммутатора
Широкое внедрение цифровой техники в отрасли связи связано с появлением интегральных микросхем. Цифровые устройства, собранные на дискретных транзисторах и диодах, имели значительные габ .

Термостат с регулируемым гистерезисом (CD4001)

У большинства схем термостатов есть некоторый гистерезис, — различие в температурах включения нагревателя и его выключения. Чем меньше гистерезис, тем точнее термостат поддерживает температуру, но при этом чаще происходит коммутация нагревательного прибора. Чем больше гистерезис, тем, соответственно, точность поддержания температуры ниже, но и коммутация нагревательного прибора происходит реже.

И здесь именно то, как часто включается / выключается нагревательный прибор имеет значение. Например, если выключателем нагревательного прибора служит реле, то имеет значение износ его контактов. Имеют значение также и помехи от коммутации нагревательного прибора.

Здесь приводится схема термостата, у которого можно регулировать не только среднее значение поддерживаемой температуры, но гистерезис. То есть, различие между порогом включения и порогом выключения.

Читайте так же:
Как отрегулировать кантилеверные тормоза на велосипеде

Принципиальная схема

Температура регулируется переменным резистором R1. Гистерезис регулируется переменным резистором R3. Особенностью схемы является то, что в качестве компараторов в ней используются логические инверторы микросхемы К561ЛЕ5 (можно и К561ЛА7). А для управления состоянием выходного реле используется триггер Шмитта на двух элементах этой же микросхемы.

Цепи, задающие и измеряющие температуру в данной схеме объединены. Как уже сказано, компараторами служат логические элементы. И для этого используется их то свойство, что имеется определенный порог напряжения на входе, при котором происходит смена логического уровня на выходе.

То есть, как компараторы логические инверторы настроены на определенный порог срабатывания, который не регулируется. Поэтому регулирование и измерение приходится сводить в одну цепь.

Этой цепью здесь является делитель напряжения, состоящий из резисторов R1, R2, R3 и терморезистор RT1 (здесь используется терморезистор на номинальное сопротивление 4,7 кОм при температуре +25°С). Этот терморезистор является нижним плечом делителя напряжения, и благодаря ему напряжение на делителе зависит от температуры.

Но величина этого напряжения так же зависит и от сопротивления R1 и R2, которыми устанавливается температура, которую нужно поддерживать.

А резистор R3 задает разницу между напряжениями, поступающими на разные компараторы, сделанные на элементах D1.1 и D1.2. В результате напряжение на входах элемента D1.1 всегда больше напряжения на входах D1.2. И различие это зависит от сопротивления резистора R3.

Схема термостата с регулируемым гистерезисом на микросхеме CD4001, К561ЛЕ5

Рис. 1. Схема термостата с регулируемым гистерезисом на микросхеме CD4001, К561ЛЕ5.

Если температура ниже нижнего предела, заданного вышеуказанным делителем, то напряжение на входах элемента D1.2 оказывается в зоне логической единицы. Так как элемент инверсный, то на его выходе возникает логический ноль. Он через резистор R4 и диод VD2 разряжает стабилизирующий конденсатор С2, и напряжение на входах элемента D1.3 падает.

Это приводит к переключению триггера Шмитта на элементах D1.3 и D1.4 и резисторе R5 в состояние, когда на выходе элемента D1.3 имеет высокий логический уровень.

Который поступает на затвор транзистора VT1. Тот открывается и посредством реле К1, включает нагревательный прибор (контакты реле, а так же сам нагревательный прибор и цепи его питания на схеме не показаны).

Начинается нагрев, и температура терморезистора RT1 повышается вместе с температурой среды, в которой нужно поддерживать заданную температуру. При повышении температуры сопротивление терморезистора RT1 снижается. Понижается при этом и напряжение на входах D1.2. И в какой-то момент оно оказывается уже в зоне логического нуля.

На выходе элемента D1.2 устанавливается логическая единица. Но на состояние триггера Шмитта на элементах D1.3 и D1.4 это не влияет, потому что диод VD2 закрывается и как бы этим отключает выход элемента D1.2 от входов элемента D1.3. Именно по этому на выходе D1.3 сохраняется логическая единица, и транзистор VТ1 остается открытым, а на нагреватель поступает питание через контакты реле К1.

Читайте так же:
Автоматическая синхронизация папки с ftp

Температура продолжает повышаться, а сопротивление терморезистора RT1 снижаться. Вместе с ним снижается и напряжение на выходе делителя. И в какой-то момент, напряжение на соединенных вместе входах элемента D1.1 оказывается в зоне логического нуля.

На выходе данного элемента устанавливается логическая единица. Которая через диод VD1 и резистор R7 поступает на конденсатор С2 заряжая его. Напряжение на С2 растет, и в определенный момент достигает порога единицы триггера Шмитта на элементах D1.3 и D1.4. Триггер Шмитта переключается.

На выходе элемента D1.3 устанавливается логический ноль. Транзистор VТ1 закрывается и реле К1 выключает нагреватель.

Детали и налаживание

При указанных на схеме данных делителя напряжения, температуру можно устанавливать в пределах от 20 до 30 °С. Гистерезесис (разница между температурой включения и выключения нагревателя) от нуля до 5°С.

Тип реле К1 зависит от мощности нагревательного прибора. Реле должно быть с обмоткой на 12V. Транзистор КП501 достаточно мощный для практически любого реле.

Можно вместо реле использовать оптосимистор, подключив его светодиод вместо обмотки реле, но через соответствующий токоограничительный резистор.

Оперативная регулировка гистерезиса в терморегуляторе

О доработке описанного в [1] термометра-термостата, заключавшейся во введении дополнительной кнопки для изменения заданного значения поддерживаемой температуры в сторону уменьшения, а не только увеличения, как было в исходном варианте, было рассказано в [2].

За прошедший со времени этой публикации период совершенствование прибора продолжалось. Была добавлена ещё одна кнопка, позволяющая оперативно, без перепрограммирования микроконтроллера, изменять гистерезис — разность значений температуры включения и выключения нагревателя. Это позволило легко приспосабливать прибор к разным задачам и условиям эксплуатации Например, для инкубатора требуется минимальная и даже нулевая ширина зоны гистерезиса, а для "тёплых полов" она может доходить до 2. 4 °С. На оптимальное значение влияют объём и теплопроводность среды, в которой поддерживается температура, качество её теплоизоляции, мощность нагревателя, расстояние между ним и датчиком температуры и другие факторы. Поэтому его обычно подбирают экспериментально.

Схема доработанного терморегулятора изображена на рисунке. Кроме ранее имевшихся кнопок SB1 и SB2 и добавленной при предыдущей доработке кнопки SB3 с резистором R16, в нем установлены кнопка SB4 и резистор R17. Назначение кнопок теперь следующее:

SB1 — "+" (увеличение параметра);

SB3 — (уменьшение параметра);

Изменённые значения параметров сохраняются в EEPROM микроконтроллера и переносятся из него в оперативную память при каждом включении питания прибора.

Читайте так же:
Регулировка дисков сцепления корзиной ямз 236

В приборе могут работать микроконтроллеры PIC16F84A или PIC16F628, но каждый по своей программе. Для микроконтроллера PIC16F628 кварцевый резонатор ZQ1 и конденсаторы С1, С2 не требуются. Его тактирование будет происходить от встроенного RC-генератора.

1. Трищенко К. Усовершенствованный термометр-термостат на микроконтроллере. — Радио, 2006, № 1, с. 43-45.

2. Гетте А. Доработка "Усовершенствованного термометра-термостата на микроконтроллере". — Радио, 2011, № 11, с. 48.

Программы для микроконтроллеров PIC16F84A и PIC16F628A доработанного термометра-термостата можно скачать здесь.

Автор: А. Гетте, г. Рязань

Мнения читателей
  • Vladik71 / 02.11.2016 — 10:36

Собрал на PIC16F84A. Работает отлично. Собранная без ошибок и правильно запрограммированная начинает работать сразу после сборки. Спасибо за схему, программу и их доработки!

Собрал схему, все работает только с установкой температуры что то не понял. Загорается 254 устанавливаю 25 и дальше ни чего на 2 ноге 628 всегда 0, как так?

Есть схема с общам катодом и на 4 индикатора сиотрите на том ссылкеhttp://radioparty.ru/index.php/device-pic/428-thermometer-thermostat-pic16f628

господа может ли кто обьяснить как прошить правильно pic сам пробовал по разному и пони и icprog .то ошибку выдает то индикаторы выдают хрень какуюто .но при нагреве нагрузка отключается .программатор похоже.еxtrapic.сам никогда этим не занимался а териостат ощенна надо

Все отлично работает но есть одно — но!! Почему заданная температура и гистерезис округляется! нельзя-ли сделать программу без округления. зарание спасибо.

Повторил схему с4-мя кнопками,температура измеряется но почему-то присувствует постоянный дребезг релюшки, помогите SOS.

С 2008г стоит в инкубаторе. Гистерезис "0" установка +-0.1гр. Нареканий никаких. Схема с журнала "Радио" программа доведена по просьбе форумчан.

Извените! Да, к стати, в схеме можно использовать 3-х разрядный индикатор, 4-й разряд незадействованный!

Да, к стати, в схеме можно использовать 3-х разрядный индикатор, 4-й сегмент незадействованный!

Схема 100% рабочая, сам проверял! Вопрос к автору, можна ли в схему добавить еще один датчик температуры ВК2, который будет отвечать за перегрев (например батареи отопления с тэном). Так датчик ВК1 будет отключать и включать тэн при температуре воздуха в комнате 22*С с изменяемым гистерезисом (например) 1*С, а датчик ВК2 будет отключать тэн при температуре воды в батарее 90*С и гистерезисом 5*С (температура 90*С и гистерезис 5*С — могут быть константами). Заранее благодарен. Мое мыло cherniy_s@rambler.ru

Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному выше материалу:

Простой термостат на одной микросхеме. Схема и описание

Предназначение различных электронных термостатов, да и механических тоже, удерживать необходимый температурный показатель в определенном диапазоне. Разница между температурой, при которой термостат включает нагрузку и температурой, при которой он снова выключает ее, называется гистерезисом. Без этого гистерезиса термостат практически каждую секунду включал бы и выключал нагрузку.

Читайте так же:
Регулировка сцепления suzuki intruder

Ниже приведена схема простого термостата на одной интегральной микросхеме. Он включает реле при снижении температуры и выключает его при повышении заданного порога. Если необходимо инвертировать работу реле, то нужно заменить p-n-p транзистор (BC557) на n-p-n тип (BC547). Для снижения энергопотребления, желательно выбрать такой режим работы, при котором реле большую часть времени будет обесточено.

Определение диапазона рабочих температур термостата

Есть много факторов, от которых зависит точность работа термостата. В основном это инертность самого нагревателя. Например, при достижении фактической температуры верхнего порога выставленного в термостате, реле обесточит нагреватель. Но все же он еще будет какое-то время отдавать тепло, тем самым еще немного поднимая температуру.

Так же обстоит дело и с нагревом, то есть при включении реле, нагреватель не сможет сразу начать отдавать тепло, для этого потребуется некоторое время, при котором фактическая температура будет продолжать опускаться. Другими словами — система, которую вы пытаетесь контролировать — может иметь свой определенный гистерезис.

Температура, при которой реле термостата включается — управляется уровнем напряжения, поступающим на контакты 5 и 6, а температура, при котором реле выключается — управляется напряжением, идущим на контакты 1 и 2. Разница между двумя уровнями температуры (гистерезис) — контролируется величиной сопротивления резистора R3. В качестве температурного датчика R4 применен термистор (терморезистор с отрицательным ТКС). Питание термостата осуществляется от самодельного блока питания.

В нашем случае, при тех значениях, которые указаны на схеме — температура, при которой реле включится, может быть в диапазоне от 22 гр.С до 29 гр.С, и с гистерезисом около 4 гр.С. Из-за возможных отклонений в заводских параметрах резисторов, результат возможен немного иной. Но за счет подбора значений R1, R2 и R3 – можно подобрать необходимый температурный диапазон и значение гистерезиса.

Сопротивлением переменного резистора R1 (желательно многооборотный) задается температурный диапазон. Чем выше значение R1, тем шире диапазон. Однако если вы сделаете диапазон регулировки слишком широким, то установить точную температуру станет труднее.

Значение R2 позволяет установить температурный порог работы термостата. Уменьшение значения R2 обеспечивает более высокую температуру, увеличение более низкую. Необходимо подобрать R2, которое будет близко к целевой температуре, а затем подстроить более точно переменным резистором R1. Необходимое сопротивление можно легко подобрать зная цветовую маркировку постоянных резисторов

Резистором R3 выставляется значение гистерезиса в работе термостата. При увеличении/уменьшении сопротивления R3 соответственно увеличивается/уменьшается гистерезис.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector