Zaloguj się
Wszystkie
22 sierpnia 2023
262
- pomiar temperatury w zakresie –55…+125°C,
- niezależna regulacja progów załączenia i wyłączenia przekaźnika przy użyciu dwóch potencjometrów wieloobrotowych,
- temperatura jest mierzona fabrycznie skalibrowanym czujnikiem cyfrowym o wysokiej stabilności,
- pomiar ustawionych wartości progowych jest możliwy przy użyciu woltomierza,
- kompaktowe wymiary,
- pobór prądu 12...40 mA przy napięciu 12 V,
- możliwość dostosowania układu do zasilania napięciem o wartości 24 V.
Główną wadą elektronicznych termostatów analogowych jest najczęściej utrudnione ustawianie temperatury – najczęściej mamy jeden potencjometr przypisany do temperatury środkowej, czasem stosowany jest również drugi do ustawiania histerezy. Znalezienie prawidłowego położenia tych elementów regulacyjnych potrafi być niełatwym zadaniem, zaś najczęściej sprowadza się do wielokrotnego ochładzania oraz podgrzewania termistora. Stabilność takiego rozwiązania również nie jest zbyt wysoka – termistor, podobnie jak potencjometry czy inne elementy w torze analogowym mogą zmieniać swoje parametry z upływem czasu. Jest to rozwiązanie dobre, lecz mało dokładne.
Zaprezentowany układ to termostat cyfrowy, lecz nie zawiera relatywnie dużego i drogiego wyświetlacza, który przecież jest potrzebny tylko raz: przy ustawianiu żądanych wartości temperatur. Jego funkcję pełni… zwykły woltomierz, który podłącza się do określonych zacisków. Zależność między napięciem a temperaturą można wyliczyć z prostych równań matematycznych, z którymi poradzi sobie nawet prosty kalkulator w telefonie.
Budowa i działanie
Napięcie zasilające należy podłączyć do zacisków złącza J1. Jest ono filtrowane przez kondensatory C1 i C2, zaś dioda D1 chroni układ przed uszkodzeniem w razie odwrotnego podłączenia źródła zasilania. Tym napięciem zasilana jest cewka przekaźnika PK1 oraz prosty stabilizator liniowy US1, który dostarcza stabilnego napięcia o wartości 5 V do zasilania układów cyfrowych. Moc tracona w stabilizatorze jest niewielka, zatem nie ma potrzeby stosowania w jego miejscu przetwornicy impulsowej.
Cyfrowy czujnik temperatury typu DS18B20 należy podłączyć do zacisków złącza J2. Napięcie zasilające ten czujnik jest filtrowane przez dolnoprzepustowy filtr RC. Obwód ten składa się z rezystora R1 oraz kondensatorów C5 i C6. Dla ochrony wejścia mikrokontrolera przed uszkodzeniem spowodowanym przepięciami na linii sygnałowej zostały dodane diody ograniczające napięcie do zakresu –0,3…+5,3 V. Rezystor R2 ogranicza prąd tych diod. Z kolei rezystor R4 ogranicza prąd diod zabezpieczających wbudowanych w mikrokontroler, gdyż ich napięcie przewodzenia może być nieco niższe niż użytych BAT85.
Rezystor R3 jest wymagany do prawidłowego działania magistrali komunikującej się z czujnikiem: umożliwia pojawienie się na niej wysokiego stanu logicznego. Jest on wymagany przez producenta tego czujnika.
Wyjściem układu są styki zwierne (NO i COM) przekaźnika, doprowadzone do zacisków złącza J3. Aby zmniejszyć ich iskrzenie w czasie przełączania i ograniczyć emisję zakłóceń elektromagnetycznych, między wspomniane styki został włączony prosty obwód gasika RC. Składa się on z szeregowo połączonego kondensatora C7 z rezystorem R5. Taki obwód sprawdza się zarówno przy przełączaniu prądu przemiennego (AC), jak i stałego (DC). Świecenie diody LED1 sygnalizuje załączenie przekaźnika. Dioda D4 zabezpiecza tranzystor T1 w momencie jego zatykania – zwiera impuls generowany przez samoindukcję, ponieważ zamyka drogę dla prądu płynącego przez cewkę przekaźnika.
Potencjometry P1 i P2 dzielą napięcie 5 V służące do zasilania mikrokontrolera US2. Dzięki nim można ustawić progi przełączenia tego termostatu, co szczegółowo zostanie wyjaśnione dalej. Przetwornik analogowo/cyfrowy mikrokontrolera jest zasilany z tego samego napięcia, co potencjometry, więc jego zakres przetwarzania będzie obejmował pełne 10 bitów rozdzielczości. Proste dolnoprzepustowe filtry RC (R9+C8 i R10+C9) zawężają pasmo szumowe, przez co wygładzają napięcie trafiające na wejście przetwornika analogowo/cyfrowego. Złącze J4 umożliwia pomiar ustawionych wartości napięć, co odpowiada progom zadziałania układu. Dioda LED2 wskazuje stan komunikacji termostatu z cyfrowym czujnikiem temperatury.
NAPISZ DO AUTORA
Facebook
Twitter
Linkedin
Kup teraz
