Un digitale circuito del regolatore di temperatura è un preciso regolatore di temperatura per applicazioni mediche, industriali e domestiche. Questo sistema è migliore del sistema analogico / termostato, che ha una scarsa precisione. Ad esempio, può essere utilizzato per il controllo della temperatura di un incubatore in cui il mantenimento di una temperatura precisa è molto importante.
Sistema di controllo della temperatura digitale
Descrizione dello schema a blocchi del termoregolatore digitale
Questo sistema di termoregolazione digitale proposto fornisce le informazioni sulla temperatura su un display e, quando la temperatura supera il setpoint, il carico (cioè il riscaldatore) si spegne. In questo progetto, una lampada viene fornita come carico a scopo dimostrativo. Di seguito è riportato lo schema a blocchi del sistema di controllo della temperatura digitale.
Schema a blocchi del termoregolatore digitale
Il sistema di controllo della temperatura digitale proposto utilizza un microcontrollore della famiglia 8051, che è il cuore dell'applicazione. L'unità di visualizzazione è composta da quattro display a sette segmenti , Termometro e sono interfacciati al microcontrollore.
Il sensore di temperatura digitale interfacciato al microcontrollore per rilevare le condizioni di temperatura. Questo sistema fornisce anche quattro interruttori a pulsante per la regolazione delle impostazioni di temperatura.
Quindi il microcontrollore interroga continuamente le informazioni sulla temperatura attraverso un sensore di temperatura digitale e le visualizza sull'unità display a 7 segmenti e spegne automaticamente la lampada, quando la temperatura corrispondente supera il set point.
Requisiti hardware
- Trasformatore (230-12 v ac)
- Regolatore di tensione (LM 7805)
- Raddrizzatore
- Filtro
- Microcontrollore (at89s52 / at89c51)
- DS1621 Sensore di temperatura
- Premi i pulsanti
- Display a 7 segmenti
- BC547
- Resistenze
- Condensatori
- 1N4007
- Relè
Microcontrollore (AT89S52)
Atmel AT89S52 è un potente microcontrollore basato su 8051 che fornisce una soluzione altamente flessibile ed economica a molte applicazioni di controllo integrate.
L'AT89S52 fornisce le seguenti caratteristiche standard:
- 8K byte di Flash
- 256 byte di RAM
- 32 linee I / O
- Timer watchdog
- Due puntatori di dati
- Tre timer / contatori a 16 bit
- Un'architettura di interrupt a due livelli a sei vettori
- Una porta seriale full duplex
- Oscillatore su chip e circuiti di clock
Di seguito è riportato il diagramma dei pin.
8051 Microcontrollore
Sensore di temperatura - DS1621
Un sensore è un dispositivo che riceve e risponde a un segnale o stimolo. Un sensore può convertire il segnale ricevuto solo in forma elettrica.
Il Sensore di temperatura - DS 1621 fornisce le seguenti caratteristiche standard:
- Le misurazioni non richiedono componenti esterni
- Misura le temperature da -55 ° C a + 125 ° C con incrementi di 0,5 ° C (da 67 ° F a 257 ° F con incrementi di 0,9 ° F)
- La temperatura viene letta come valore a 9 bit (trasferimento a 2 byte)
- Ampia gamma di alimentazione (da 2,7 V a 5,5 V)
- Converte la temperatura in parola digitale in meno di 1 secondo
- Le impostazioni termostatiche sono definibili dall'utente e non volatili
- I dati vengono letti / scritti tramite un'interfaccia seriale a 2 fili (linee I / O di scarico aperte)
- Le applicazioni includono controlli termostatici, sistemi industriali, prodotti di consumo, termometri o qualsiasi sistema sensibile al calore
- È un pacchetto DIP o SO a 8 pin
Descrizione pin
Descrizione pin DS1621
- SDA - Ingresso / uscita dati seriali a 2 fili
- SCL - Orologio seriale a 2 fili
- GND - Terra
- TOUT - Segnale di uscita del termostato
- A0 - Ingresso indirizzo chip
- A1 - Ingresso indirizzo chip
- A2 - Ingresso indirizzo chip
- VDD - Tensione di alimentazione
Un diagramma funzionale del DS1621 è mostrato nella figura sottostante.
Diagramma a blocchi funzionali DS1621
Il DS1621 fornisce letture della temperatura a 9 bit, che indicano la temperatura del dispositivo. Il segnale di uscita del termostato (TOUT) è attivo quando la temperatura del dispositivo supera una temperatura definita dall'utente (TH).
L'uscita rimane attiva finché la temperatura non scende al di sotto di una temperatura definita dall'utente TL, consentendo l'eventuale isteresi necessaria. Le impostazioni di temperatura definite dall'utente vengono memorizzate nella memoria non volatile in modo che le parti possano essere programmate prima dell'inserimento in un sistema.
Le impostazioni della temperatura e le letture della temperatura vengono tutte comunicate al / dal DS1621 dal Microcontrollore su una semplice interfaccia seriale a 2 fili (I2C) .
Misurazione della temperatura
Il DS1621 misura la temperatura utilizzando un sensore di temperatura basato su band gap. Un delta-sigma convertitore analogico-digitale (ADC) converte la temperatura misurata in un valore digitale calibrato in ° C o ° F.
La lettura della temperatura viene fornita in una lettura in complemento di due a 9 bit emettendo il comando READ TEMPERATURE. I dati vengono trasmessi attraverso l'interfaccia seriale a 2 fili - MSB prima ( Interfaccia di comunicazione seriale I2C ).
Display di base a sette segmenti
Questa versione è una versione anodo comune. Ciò significa che la gamba positiva di ciascun LED è collegata a un punto comune che è il pin 3, Vcc in questo caso. Ogni Diodo ad emissione luminosa ha una gamba negativa collegata a uno dei pin del dispositivo.
Display LED a 7 segmenti
Per farlo funzionare è necessario collegare i pin da 3 a 5 volt. Quindi, per far illuminare ogni segmento, collegare il pin di terra per quel led a terra attraverso un resistore. Può anche essere utilizzato tramite qualsiasi pin della porta del microcontrollore in modalità sinking, ad es. PORTA 0 nel microcontrollore serie 8051.
Software
Abbiamo utilizzato il linguaggio 'C' per scrivere il codice dell'applicazione e compilato utilizzando il compilatore KEIL micro vision (IDE). Dopo il completamento della scrittura del software, tale codice verrà convertito in codice esadecimale per pilotare il microcontrollore. Il codice esadecimale generato viene masterizzato nel microcontrollore utilizzando un programmatore adatto.
Collegamenti del diagramma schematico del termoregolatore digitale
L'alimentazione di 5v è necessaria per far funzionare il sistema, collegata al 40 pin del microcontrollore e GND è collegata al suo 20 pin. I pin da 1.0 a 1.3 della porta 1 sono collegati ai pulsanti. I pin da 3.5 a 3.7 del microcontrollore sono collegati rispettivamente a 1, 2, 3 pin del sensore di temperatura DS1621.
Diagramma schematico del termoregolatore digitale
Il pin da 0,0 a 0,6 della porta 0 del microcontrollore è collegato al display a 7 segmenti. I pin da 2.0 a 2.3 della porta 2 del microcontrollore sono collegati ai transistor BC547 della porta 2 del microcontrollore è collegata al transistor BC547. Il pin 2.4 è collegato a un altro transistor BC547 che pilota il relè.
Lavorando
Il progetto utilizza un sensore di temperatura digitale DS1621 che è interfacciato al microcontrollore. La superficie di questo CI a 8 pin rileva la temperatura ambiente per fornire dati digitali in serie al pin n. 1, che viene visualizzato dal microcontrollore da 4 unità di Display anodo comune a 7 segmenti tutto in parallelo collegato alla porta '0'.
Quattro interruttori a pulsante vengono interfacciati al microcontrollore con resistenze di pull-up per aiutare a programmare la temperatura impostata come desiderato. L'uscita dal microcontrollore al pin 25 pilota un transistor che a sua volta pilota un relè che accende o spegne il riscaldatore per mantenere la temperatura.
Il progetto, tuttavia, utilizza una lampada al posto del riscaldatore a scopo dimostrativo. La lampada sarà normalmente accesa per spegnersi una volta raggiunta la temperatura impostata.
Applicazioni del termoregolatore digitale
Di seguito sono riportati alcuni esempi di applicazioni per le quali è necessario prestare particolare attenzione.
- Usi per uso esterno che comportano una potenziale contaminazione chimica o interferenze elettriche
- Sistemi di controllo dell'energia nucleare, sistemi di combustione, sistemi ferroviari, sistemi di aviazione
- Attrezzature mediche, macchine per il divertimento, veicoli, attrezzature di sicurezza e installazioni soggette a normative governative o industriali separate
- Sistemi, macchine e apparecchiature che potrebbero presentare un rischio per la vita o la proprietà
Quindi, si tratta di un regolatore di temperatura digitale che utilizza un microcontrollore. Ci auguriamo che tu abbia una migliore comprensione di questo concetto.
Inoltre, qualsiasi domanda riguardante questo concetto o progetti basati su microcontrollori, si prega di fornire il proprio feedback commentando nella sezione commenti qui sotto. Ecco una domanda per te, qual è la funzione del display a 7 segmenti?
