Простой датчик температуры

Простой терморегулятор своими руками

Всем, кто когда ни будь занимался ремонтов современных блоков питания компьютеров или различных зарядных устройств – для сотовых телефонов, для зарядки «пальчиковых» аккумуляторов типоразмера ААА и АА хорошо известна маленькая деталька TL431. Это так называемый регулируемый стабилитрон (отечественный аналог КР142ЕН19А). Вот уж тут воистину можно сказать: «Мал золотник, да дорог».

Логика работы стабилитрона такова: когда на управляющем электроде напряжение превышает 2,5 В (задается внутренним опорным напряжением) стабилитрон, по сути дела являющийся микросхемой, открыт. В этом состоянии через него и нагрузку протекает ток. Если же это напряжение становится чуть меньше указанного порога, стабилитрон закрывается и отключает нагрузку.

При работе такого стабилитрона в источниках питания в качестве нагрузки чаще всего используется излучающий светодиод оптрона, управляющего силовым транзистором. Это в тех случаях, когда необходима гальваническая развязка первичной и вторичной цепей. Если такой развязки не требуется, то стабилитрон может управлять непосредственно силовым транзистором. Выходная мощность стабилитрона-микросхемы такова, что с его помощью, возможно управлять маломощным реле. Именно это позволило применить его в конструкции терморегулятора.

В предлагаемой конструкции стабилитрон используется в качестве компаратора. При этом у него только один вход: второго входа для подачи опорного напряжения не требуется, так как оно вырабатывается внутри данной микросхемы. Такое решение позволяет предельно упростить конструкцию и уменьшить количество деталей. Теперь, как в описании любой конструкции следует сказать несколько слов о деталях и собственно о принципе работы данного терморегулятора.

Схема простого треморегулятора

Напряжение на управляющем электроде 1 задается с помощью делителя R1, R2 и R4. В качестве R4 используется терморезистор с отрицательным ТКС, поэтому при нагревании его сопротивление уменьшается. Когда на выводе 1 напряжение выше 2,5В микросхема открыта, реле включено.

Контакты реле включают симистор D2, который включает нагрузку. С повышением температуры сопротивление терморезистора падает, за счет чего напряжение на выводе 1 становится ниже 2,5В – реле отключается, отключается нагрузка. С помощью переменного резистора R1 производится настройка температуры срабатывания терморегулятора.

Датчик температуры должен быть расположен в зоне измерения температуры: если это, например, электрокотел, то датчик должен быть закреплен на трубе, выходящей из котла.

Включение симистора с помощью реле обеспечивает гальваническую развязку терморезистора от сети.

Терморезистор типа КМТ, ММТ, СТ1. В качестве реле возможно применение РЭС-55А с обмоткой на 10…12В. Симистор КУ208Г позволяет включить нагрузку до 1,5КВт. Если нагрузка не более 200Вт симистор может работать без применения радиатора.

Диапазон поправок для датчика:

+ 0,94*С с шагом 1/16*С

Принципиальная схема (Рис. 1). Основой схемы является контроллер DD1 который опрашивает цифровой датчик температуры DD2 и осуществляет динамическую индикацию переключая последовательно через ключи на транзисторах VT1-VT4 разряды на светодиодном индикаторе HL1. На выводе 16 DD1 появляется уровень лог.1 в случае если текущая температура меньше чем заданная в настройках термостата. В случае отрицательных температур работа выхода термостата аналогична работе механического термостата холодильника т.е. лог.1 при условии если текущая температура выше чем заданная в настройках термостата. Транзисторный ключ может управлять твердотельным реле или любой другой маломощной нагрузкой током до 0,5А или может быть заменен на n-канальный полевой транзистор для управления мощной нагрузкой. Питание термометра осуществляется через стабилизатор напряжения 7805 защищаемый от ошибочной переполюсовки подаваемого напряжения питания диодом 1N4007.

Конструкция и детали. Светодиодный индикатор HL1 с динамической схемой и "общими катодами". Если длина провода к датчику DD2 будет от 0,5 до 5 метров, то следует использовать экранированный провод.

Управление.

После включения питания нажатием и удерживанием кнопок + и - производится установка значения порога температуры включения термостата. Установленное значение сохраниться в энергонезависимой памяти контроллера.

Для входа в режим установки поправки показаний датчика нужно отключить питание термометра, затем нажать и удерживать одновременно кнопки + и - не отпуская их включить питание термометра. Отпустив кнопки появится число формата -0.XX которое можно изменять нажатием и удерживанием кнопок + и -

Eсли не предпринимать никаких действий то термометр спустя 8 секунд вернется в режим работы, а установленное значение поправки сохраниться в энергонезависимой памяти контроллера.

Скачать прошивку здесь .

Программу и схему программатора можно найти здесь .

Простая схема для подключения 1-Wire датчика температуры к микроконтроллеру

Устройства, индикацирующие температуру и устройства, использующие данные о температуре вызывают широкий интерес. Есть множество приложений для таких устройств с множеством возможных решений, каждое из которых имеет свои преимущества и недостатки.

В статье мы рассмотрим схему интерфейса для датчика температуры, которая обеспечивает высокую точность, занимая при этом малую плошадь на печатной плате. Кроме того, рассмотрим некоторые моменты в программном коде и предоставим примеры кода, которые могут быть адаптированы пользователями под свои нужды.

Простая схема, которую мы рассмотрим, позволяет подключать датчик температуры с интерфейсом 1-Wire DS18S20 к микроконтроллеру компании Cypress CY8C26443. Однако, по данной технологии, при минимальной модификации схемы и программного кода, можно подключить любое устройство 1-Wire. Микроконтроллер может быть любым, но автор выбрал программируемую систему-на-кристалле (PSoC), поскольку она обеспечивает гибкость в плане выбора и реализации аппаратных блоков на кристалле. Кроме того, система-на-кристалле предоставляет интерфейс программирования приложений (API), поэтому новички смогут легко освоить работу с ней.

Ассортимент 1-Wire устройств очень широк: датчики температуры, память, устройства идентификации, устройства смешанных сигналов. Обмен данными и питание устройств осуществляется по одному проводу. Они просты в подключении и используются там, где требуется минимальная сложность соединений.

В качестве температурного сенсора был выбран цифровой датчик температуры DS18S20 (DS18B20 ). Это оптимальный выбор, т.к. он дешев и обеспечивает точность измерений 0.5 °C, но проект в целом предоставляет точность 1 °C из-за погрешности измерения и аппаратных ограничений. Сенсор поддерживает режим паразитного питания, имеет программируемый порог температуры и работает в диапазоне от –55 °C до +125 °C. При некоторой доработке программного кода и аппаратной части интерфейса подключения датчик сможет работать на удалении нескольких метров от микроконтроллера.

При использовании датчика DS18B20 в корпусе TO-92, вывод 1 подключается к «земле», вывод 2 – вывод с открытым стоком интерфейса 1-Wire для ввода/вывода данных и питания, вывод 3 – питание или, в режиме паразитного питания, он подключается к «земле». Для датчика в корпусе SO-8 для поверхностного монтажа, соответствующие выводы это 5, 4 и 3, остальные выводы остаются не подключенными. На Рисунке 1 показана схема подключения датчика к микроконтроллеру CY8C26443. В данном случае не используется режим паразитного питания.

Рисунок 1.

Хотя на схеме изображено подключение 1-Wire датчика DS18S20 к микроконтроллеру CY8C26443, разработчики могут легко адаптировать ее для подключения любых 1-Wire устройств к любому микроконтроллеру.

В этом варианте схемы датчик подключается непосредственно к микроконтроллеру, т.е. расположен на печатной плате так, как если бы датчик был частью микроконтроллера. Размер платы предполагает, что паразитные связи незначительны и не влияют на сигнал.

Используя программируемую систему-на-кристалле, пользователь может создать экземпляр 1-Wire модуля для обмена данными или же написать свой собственный протокол. Создание экземпляра модуля снижает программную нагрузку, однако автор решил написать свой протокол. Поскольку это привело к увеличению кода, автор старался избежать использования двухпортового вывода, который необходим для модуля PSoC при обмене данными между микроконтроллером с датчиком.

Схема очень простая. Диод CR2 защищает сенсор от скачков напряжения. Резистор R12 в обычном режиме работы не используется. В режиме паразитного питания резистор R12 используется, а резистор R11 и конденсатор С8 исключаются из схемы. Микросхема U2 MAX1232 является внешним сторожевым таймером для микроконтроллера. По линии STROBE микроконтроллер регулярной сбрасывает сторожевой таймер.

Блоки кода для схемы интерфейса доступны для скачивания в секции загрузок. Интегрированная среда разработки доступна для сайте компании Cypress.

Если необходимо использовать датчик температуры на удалении от микроконтроллера, то необходимо использовать схему интерфейса, изображенную на Рисунке 2. Дополнительные элементы схемы гарантируют обеспечение достаточного втекающего и вытекающего тока, поэтому характеристики тайм-слотов протокола 1-Wire сохраняются неизменными.