Регуляторы мощности, термометры, термостабилизаторы
Цифровой термостат на микроконтроллере PIC16F628
Схема цифрового термостата построена на микроконтроллере PIC16F628. Устройство позволяет управлять внешними цепями через реле, в зависимости от установленной температуры. Для измерения температуры используется термодатчик DS1820.
Для отображения данных используется LCD модуль 16X2.
Диаграмма работы устройства приведена ниже:
Скачать исходник на ассемблере 1-186_dig_therm.zip
- Автор: Super User
Цифровой термометр
Прибор предназначен для точного измерения в широких пределах температуры различных объектов и может быть рекомендован для использования как в быту, так и в технике. В отличие от опубликованных ранее подобных устройств, в этом термометре использована БИС серии К572, поэтому он содержит относительно небольшое число элементов. Термометр готов к работе сразу после включения питания. Но, к сожалению, отсутствие серийных датчиков с малой температурной инерцией приводит к значительной длительности процесса измерения (около пяти минут), что несколько ограничивает область применения термометра.
Основные технические характеристики
Пределы измеряемой температуры, °С
-50...+99.9
Основная погрешность измерения, °С
±0,1
Дополнительные погрешности, °С:
от изменения температуры окружающей среды в пределах от 0 до +40 °С
±0,05
от смены датчиков
±0,1
Наибольшая длина экранированного кабеля для соединения датчиков с прибором (при сопротивлении каждого провода в кабеле не более 5 Ом), м
300
Потребляемая мощность, Вт
3
Габариты, мм
120Х 110Х40
Структурная схема цифрового термометра показана на рис.1. Изменение температуры объекта, в котором размещен термодатчик, вызывает изменение сопротивления датчика, которое в блоке Е1 преобразуется в соответствующее изменение напряжения. Преобразователь U1 питается от стабилизатора тока G1. Выходной сигнал блока Е1 усиливается усилителем А1 и поступает к аналого-цифровому преобразователю (АЦП) U2, на выходе которого включен цифровой блок индикации H1, высвечивающий текущую температуру контролируемого объекта.
Структурная схема
Переключателем SB1 (см. принципиальную схему) выбирают один из термодатчиков RK1, RK2, установленных на объекте, температуру которого необходимо измерить. Датчик включен в одно из плеч измерительного моста постоянного тока, выполненного на прецизионных резисторах R1 - R5. Точность и линейность показаний индикатора в пределах измеряемой температуры определяется в основном стабильностью тока, питающего измерительный мост.
Принципиальная схема (нажмите для увеличения)
Стабилизатор тока питания моста выполнен на операционном усилителе DA1.2. Подстроечный резистор R11 позволяет в небольших пределах изменять значение выходного тока, что дает возможность изменять крутизну преобразования сопротивления термодатчика в напряжение и обеспечивает установку верхней границы измеряемой температуры. Нижнюю границу устанавливают подстроечным резистором R1.
Напряжение с диагонали измерительного моста, пропорциональное температуре, усиливается дифференциальным усилителем, выполненным на операционном усилителе DA1.1, и с его выхода подается на вход АЦП. Конденсаторы С1, С2, С4 служат для фильтрации помех.
АЦП реализован на БИС К572ПВ2А и работает по принципу двойного интегрирования с автокорректировкой "нуля" и автоматическим определением, полярности входного сигнала. Сигнал, несущий информацию о текущей температуре выбранного объекта, представлен на выходе АЦП в виде, удобном для отображения семиэлементными индикаторами. Он поступает на табло, состоящее из трех светодиодных индикаторов HG1 - HG3 и светодиода HL1.
Светодиод загорается при отрицательной температуре измеряемого объекта. Для разделения целых и десятых долей градуса на индикаторе HG2 высвечивается запятая.
Питается термометр от сети переменного тока напряжением 220 В через трансформатор Т1. Для стабилизации питающего двуполярного напряжения предусмотрены параметрические стабилизаторы VD1R18 и VD2R19. Образцовое напряжение для АЦП и стабилизатора тока снято с делителя напряжения на резисторах R16, R17. Оно дополнительно фильтровано конденсатором С12.
Все элементы цифрового термометра размещены на двух печатных платах (см. рис.3 и рис.4 ), соединенных между собой уголками.
Чертеж основной платы
Чертеж дополнительной платы
В приборе использованы постоянные резисторы R2 - R5 - С2-29В-0,125: R18, R19 - МЛТ-0,5; подстроечные - СПЗ-38, остальные - МЛТ-0,125. Конденсаторы С1 - С5, С9 - К73-17-С7, С10, С11 - КТ.1; С6, С8 - К10-7; С12-С 14 - К50-6.
Для обеспечения взаимозаменяемости термодатчиков при сохранении заданной точности использованы серийно выпускаемые термопреобразователи сопротивления ТСМ-6114 ГОСТ 6651-72 с номинальной статической характеристикой гр.23. При отсутствии стандартных датчиков можно изготовить их самостоятельно. Для этого необходимо отмерить 619 см провода ПЭТВ диаметром 0,05 мм. намотать его бифилярно на изоляционную оправку, к одному концу провода датчика припаять один гибкий вывод, ко второму - два таких же вывода.
Можно припаять датчик прямо к проводникам подводящего кабеля. На каждый датчик потребуется три проводника в кабеле. Такое подключение позволяет скомпенсировать температурную погрешность, вносимую проводниками кабеля.
Далее изготовляют корпус, способный работать в той среде, где будет установлен датчик, закрепляют в нем оправку с обмоткой и заливают эпоксидной смолой. Сопротивление датчика при температуре 20 °С должно быть 57, 52 Ом.
Трансформатор питания для уменьшения габаритов выполнен из четырех магнитопроводовПЛ6,5Х12,5х16 (сечение около 3 см.кв). Обмотка I содержит 3000 витков провода ПЭВ-2 0,08, II - 2Х130 витков провода ПЭВ-2 0,18, 111 - 70 витков провода ПЭВ-2 0,4. В трансформаторе питания возможно применение иного магнитопровода, однако высоту корпуса термометра при этом придется увеличить.
Микросхему К157УД2 можно заменить на К140УД20 с соответствующими цепями коррекции: К572ПВ2А - на КР572ПВ2А, но придется изменить рисунок проводников печатной платы, а при увеличении допустимой погрешности до ±0,3 °С можно использовать и К572ПВ2 с любым буквенным индексом.
Безошибочно собранный из заведомо исправных элементов термометр налаживания не требует, необходимо лишь установить границы измеряемого диапазона. Для этого вместо датчика включают его эквивалент (магазин резисторов или точный резистор). Вначале включают резистор сопротивлением 41,7 Ом, и резистором R1 устанавливают на табло показание минус 50 °С; затем заменяют резистор на другой, с номиналом 75,59 Ом, и резистором R11 устанавливают показание плюс 99,9 °С. Операцию калибровки следует повторить дважды.
При необходимости расширить интервал измеряемой температуры до 180°С нужно подключить к АЦП еще один цифровой индикатор АЛС324Б. Остальные технические характеристики термометра при этом сохраняются.
Авторы: Н.Хоменков, А. Зверев, г. Орел; Публикация: Н. Большаков, rf.atnn.ru
- Автор: Super User
Термостат на балконе
Очень часто у обитателей городских квартир возникает проблема с хранением картофеля. В зимнее время лучшего места, чем на балконе или лоджии, не найти даже при наличии кладовки. В кладовке и даже в подвале под многоэтажным домом (многими проверено на собственном опыте) слишком тепло, и картофель после закладки на хранение начинает быстро прорастать.
У балкона в этом плане большое преимущество. Однако здесь нельзя обойтись без термостата. Хочу поделиться с читателями журнала "Радиолюбитель" хорошо проверенным устройством. В течение вот уже пяти зим, кроме замены одной двух электролампочек, оно не доставляло никаких хлопот, надежно укрывая клубни от мороза за окном моей квартиры.
Электрическую схему я позаимствовал у Е.Бабынина (см. "М-К", 8/1985). Остальное " "фантазии на вольную тему".
Термостат представляет собой ящик с двойными стенками, 40-миллиметровое пространство между ними по бокам заполняется дробленым пенопластом от различных упаковок. Хорошие ровные листы пенопласта удобно использовать для утеплеления крышки. Их подклеивают таким образом, чтобы пенопласт крышки входил внутрь внешних двойных боковых стенок и опирался на внутренние стенки. Внутренние стенки по высоте изготавливают ниже внешних с тем, чтобы обеспечить плотное прилегание крышки, (см. рис.1). Если все же хорошего уплотнения достичь не удалось - не беда. В таком случае следует подклеить по краям крышки поролон.
Рис.1
Внутреннее днище термостата свободно вставляется внутрь ящика. Снизу к днищу прибивается несколько опорных брусков толщиной 20 - 30 мм. Посередине и сверху к днищу крепится труба из тонкой жести, подобранная с таким расчетом, чтобы в нее можно было поместить электрические лампочки, используемые в качестве нагревательных элементов. Если жести под рукой не окажется, в дело могут пойти обрезки старых вентиляционных труб. В днище под трубой просверлить несколько вентиляционных отверстий диаметром 8...10мм.
После установки днища с прикрепленной к нему трубой необходимо проследить, чтобы труба располагалась примерно на 20 мм ниже внутренних стенок ящика. Такая конструкция термостата позволяет нагретому в трубе воздуху свободно циркулировать по всему объему нашего мини-хранилища, обдувая практически каждый клубень.
Корпус термостата легко изготовить из подручных материалов, например, из обрезков ДСП или тонких досок. Боковые наружные стенки желательно сделать с выступами внизу в виде ножек, чтобы днище не соприкасалось с холодным бетонным полом Вашего балкона. Размеры термостата - справочные, при желании их можно уменьшить или увеличить, приспосабливаясь к размерам балкона и объему закладываемого на хранение картофеля. Габариты приведенного на рис. 1 термостата - 1500х800х400.
Рис.2
На рис. 2 приведена электрическая схема термореле термостата. В качестве нагревательного элемента в нем используются две лампы накаливания (220В, 60 Вт), помещенные, как уже было сказано выше, в трубу. Нагревательный элемент включается в цепь тиристора V5. Элементы термореле питаются от стабилизированного питания (V10, С1, R1). При охлаждении термодатчика, выполненного на терморезисторе R4, его сопротивление увеличивается, и, следовательно, потенциал в базе V9 снижается до тех пор, пока транзисторы V8, V9 не закроются. Как только закроются V8, V9, током, протекающим через R2, R5 откроются транзистор V6 и связанный с ним тиристор V5. Нагреватель будет работать до тех пор, пока температура в зоне расположения термодатчика не достигнет такого значения, при котором сопротивление снизится и снова не откроются транзисторы V8 V9. Транзистор V6 и тиристор V5 закроются, и процесс повторится до установления динамического режима равновесия.
Термореле можно собрать на любых транзисторах с достаточно высоким ( 50) коэффициентом усиления. Диоды Д242 и тиристор КУ202 выбраны для увеличения надежности. Однако, при замене на другие типы элементов следует помнить, что они используются в расчете на прямой ток 3А и обратное напряжение 400...600 В. Тиристор также следует выбирать в расчете на прямое напряжение не менее 400 В. При использовании указанной мощности нагревателя и типов диодов выпрямителя и тиристора на радиаторы их можно не устанавливать. Терморезистор нужно для предосторожности поместить в защитную оболочку (например, в трубочку от использованного фломастера).
Для удобства контроля за работой термостата можно после предохранителя поставить неоновую лампочку, которая будет свидетельствовать об исправности предохранителя. Кроме того, последовательно в цепь нагрузки можно включить шунт и параллельно ему подключить микроамперметр. Сопротивление шунта следует подобрать таким образом, чтобы при полностью открытом тиристоре стрелка микроамперметра отклонялась на всю шкалу. В качестве шунта Для микроамперметра 100 мкА и ниже вполне может подойти кусок монтажного провода подходящей длины. Затем по величине отклонения стрелки микроамперметра, установленного в любом удобном месте, можно будет судить о работе термостата и необходимости "замены перегоревшей лампочки.
Устройство не требует настройки, за исключением установки требуемой температуры. Температура внутри термостата должна составлять 0...4 С. Эта величина является оптимальной для хранения картофеля. Обычно при указанных размерах термостата колебания составляют 1...2 С. Температура устанавливается резистором R7. Датчик располагается на поверхности картофеля.
К тому времени, когда выйдет этот номер журнала, на дворе уже будет весна, и тема хранения картофеля кому-то, возможно, покажется неактуальной. И все же я посоветовал бы не выбрасывать описание термостата. Придет осень, и эта нехитрая конструкция выручит Вас.
Автор: И.Бельский; Публикация: Н. Большаков, rf.atnn.ru
- Автор: Super User
Термостабилизатор для температуры 150...1000 градусов
Схема предназначена для автоматического поддержания нужной температуры с высокой точностью и может найти применение в различных промышленных и бытовых устройствах для управления нагревом термокамеры или паяльника.
Основные технические характеристики термостабилизатора
1. Диапазон рабочих температур +150...1000 °С.
2. Точность поддержания установленной температуры в рабочем диапазоне не хуже 2 °С.
3. Рабочее напряжение нагревателя может быть от 100 до 400 В.
4. Мощность нагревателя допустима до 4 кВт (или 8 кВт при использовании радиатора для симистора большей площади).
5. Датчиком температуры является термопара из спая Хромель- Алюмель.
6. Схема управления термостабилизатора имеет электрическую развязку по постоянному току от сети питания нагревателя.
7. Включение цепи нагревателя производится электронным бесконтактным способом.
8. Питание схемы управления осуществляется от двухполярного источника питания с напряжением 12В (ток потребления схемы управления не превышает 15 мА). К одному блоку питания допустимо подключать до 10 схем термостабилизаторов.
Термостабилизатор содержит минимальное число элементов, что обеспечивает высокую надежность, а малые габариты позволяют легко разместить его внутри любого корпуса.
Устройство состоит из двух узлов: схемы управления и блока питания.
Рис. 1.17.
Электрическая схема термостабилизатора
Схема управления (рис. 1.17) выполнена на одной сдвоенной микросхеме DA1 (140УД20А) и симметричном тиристоре (симисторе) VS1. На элементе DA1.1 собран дифференциальный усилитель сигнала с термопары, а на DA1.2 - интегратор, который управляет работой генератора импульсов на однопереходном транзисторе VT1. Импульсы через разделительный трансформатор Т1 поступают на управление коммутатором VS1.
Рис. 1.18.
Форма импульсов на управляющем выводе симистора
Использование в схеме интегратора вместо обычно применяемого компаратора позволяет обеспечить мягкую характеристику изменения мощности в нагревателе при выходе на режим термостабилизации. Это осуществляется за счет изменения времени заряда конденсатора С8, от которого зависит частота генератора, а значит, и начальный угол открывания симистора. Пока напряжение с выхода DA1/12 не превысит пороговое значение, установленное резисторами R1 и R2 (на DA1/6), на выходе микросхемы DA1/10 будет напряжение +12 В, что обеспечит работу генератора (VT1) на максимальной частоте. При этом форма импульсов на управляющем электроде симистора должна иметь вид, приведенный на рис. 1.18.
Если форма импульсов другая, следует поменять местами выводы на одной из обмоток трансформатора Т1.
Электрическая схема блока питания термостабилизатора может быть собрана по одному из приведенных на рис. 1.19 вариантов. Обе схемы имеют внутреннюю электронную защиту от перегрузки и в особых пояснениях не нуждаются, так как являются типовыми. При использовании одного источника питания для нескольких термостабилизаторов включение каждой схемы управления производится отдельным тумблером.
Рис. 1.19.
Двухполярныи источник питания для термостабилизатора
Топологии печатных плат и расположение деталей приведены на рис. 1.20...1.22. Симистор устанавливается на радиатор, состоящий из двух медных пластин, одна из которых показана на рис. 1.23. Для удобства подключения внешних цепей схемы на плате (рис. 1.21) закреплены винты МЗ и М4 с гайками.
Рис. 1. 20.
Топология печатной платы схемы управления
Рис, 1.21.
Расположение детален
Рис. 1.22.
Печатная плата источника питания, вариант 2
В схеме применена прецизионная микросхема, и замена ее на другой тип недопустима, так как это ухудшит точность поддержания температуры из-за увеличения дрейфа нуля, который будет соизмерим с величиной сигнала от термопары.
Импульсный трансформатор Т1 наматывается проводом ПЭЛШО-0,18 на ферритовом кольце М4000НМ1 типоразмера К16х10х4 мм или кольце М2000НМ1 - К20х12х6 мм и содержит в обмотке 1 - 80 витков, 2-60 витков. Перед намоткой острые грани сердечника нужно закруглить надфилем. Иначе они прорежут провод. После намотки и пропитки катушки лаком нужно обязательно убедиться в отсутствии утечки между обмотками, а также обмотками и ферритом каркаса.
Остальные детали схемы не критичны и могут быть любого типа, например: переменные резисторы R1 и R2 типа СПЗ-4а; R3 и R4 - подстроенные многооборотные СП5-2; постоянные резисторы типа С2-23; электролитические конденсаторы С6 и С7 - К53-1А на 16 В; остальные - типа К10-17. Диоды VD2, VD3 предназначены для защиты схемы от неправильного подключения источника питания и могут быть любыми, на ток до 100 мА.
Подключая схему управления, необходимо соблюдать положение фазы, указанное на рисунке (при правильном соединении на радиаторе симистора должна находиться фаза сетевого напряжения). Это особенно важно, если от одного источника питания включено несколько термостабилизаторов.
При подаче питания на схему управления должен включиться нагрев нагрузки RH. Индикатором включения нагревателя является свечение светодиода HL1 или включенной параллельно с нагрузкой лампы.
Рис. 1.23.
Конструкция радиатора для симистора
Для настройки температуры стабилизации устанавливаем
в среднее положение регуляторы R1, R2 и,
дождавшись повышения температуры в зоне нагрева до нужной величины, регулятором
ГРУБО добиваемся отключения нагревателя.
Когда процесс термостабилизации установится, скорректировать температуру можно регулятором ТОЧНО.
Схема позволяет иметь несколько фиксированных значений температуры при переключении S1. В этом случае нужная температура настраивается соответствующими подстроечными резисторами R3 и R4 на плате управления.
Публикация: www.cxem.net
- Автор: Super User
Телемеханика для коммутации нагрузок по телефону
Устройство позволяет с помощью звонка на телефон, независимо друг от друга включать-выключать три нагрузки. Например, в отсутствие хозяев можно включать и выключать в квартире свет, тем самым имитируя их присутствие, покормить рыбок и.т.п. Мощность каждой нагрузки = 120 Вт, Uпит.= 10...12 В.
(нажмите для увеличения)
Публикация: r-ks.ru, www.cxem.net
- Автор: Super User