Ein einfacher Thermostat auf einem Mikrocontroller. Schema, Beschreibung

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Ein einfacher Thermostat auf einem Mikrocontroller. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

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Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Mikrocontroller

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Ziel der Entwicklung ist es, minimale Kosten zu gewährleisten und gleichzeitig eine Temperaturgenauigkeit von etwa 0.1 Grad beizubehalten. im Bereich von 1 bis 20 Grad. Der Koffer ist versiegelt und verfügt über ein Minimum an Kontrollen. Das Vorhandensein eines zusätzlichen Kompressorüberhitzungssensors und eine Notabschaltung des Geräts.

Mit der angegebenen Genauigkeit konnte die klassische Variante mit digitalen Sensoren von DALLAS nicht verwendet werden. Als Grundlage diente das Dokument AN512 „Implementing Ohmmeter/Temperature Sensor“ von der MICROCHIP-Website. Das Messelement wurde aus dem FARNELL-Katalog farnell.com ausgewählt. In diesem Fall wurden Thermistoren mit negativem Temperaturkoeffizienten (NTC-Thermistoren) von Philips mit der Bezeichnung 2322-640-54104 und einem Widerstand von 100 KOhm bei einer Temperatur von 25 Grad verwendet. C, passives.comp.philips.com. Thermistoren arbeiten zuverlässig im Bereich von -40 Grad. Von bis zu +125 Grad. C und bieten eine Genauigkeit von 2 %. Der Mikrocontroller wurde im Hinblick auf die Weiterentwicklung des Gerätes funktionell redundant gewählt. Zur Widerstandsmessung wird ein Mikrocontroller-Capture-Modul verwendet, das den Wert eines 16-Bit-Zählers in dem Moment speichern kann, in dem ein externes Signal empfangen wird. Dadurch ist es möglich, die Messung mithilfe der Integrationsmethode in Hardware umzusetzen.

Die Messung des Widerstands von Thermistoren besteht aus den folgenden Schritten.

1. Entladung des Kondensators C1 über den Widerstand R2 durch Anlegen einer logischen Null an Pin RC2 von DD1.
2. RC0, RC1 in einen hochohmigen Zustand überführen und RA1 mit Logik 5 versorgen. RC2 wird als Eingang für das Capture-Modul programmiert und der interne Zähler wird gestartet.
3. Die Spannung am Kondensator steigt allmählich an und wenn ihr Pegel den Grenzwert von etwa 3 V überschreitet, wird das Capture-Modul ausgelöst und der Inhalt des Zählers wird gespeichert.
4. Wiederholen Sie die Punkte 1..3, aber logisch. 1 wird an RC0 geliefert. (Ladung über Temperatursensor)
5. Wiederholen Sie die Punkte 1..3, aber logisch. 1 wird an RC1 geliefert. (Ladung durch Überhitzungssensor)

Da das Verhältnis der Ladedauer eines Kondensators auf einen bestimmten Pegel gleich dem Verhältnis der Widerstände ist, über die er geladen wurde, ist es bei einem bekannten Widerstandswert des Widerstands R1 nicht schwierig, den Widerstand der Thermistoren RT1 und zu berechnen RT2. Die Temperaturcharakteristik von Thermistoren ist nichtlinear und wird nur näherungsweise durch die Funktion R=A*exp(B/T) beschrieben, wobei R-Widerstand, T-Temperatur (Grad K), B-Konstante in der technischen Dokumentation angegeben sind (zur Verwendung). Thermistoren beträgt 4190), A ist eine Konstante, die auf der Grundlage des Werts von B und unter Berücksichtigung von R bei 25 Grad bestimmt wird. C = 100 Com. Um den Widerstand in Temperatur umzuwandeln, verwendet das Programm eine Tabelle, die aus 64 Punkten mit linearer Interpolation in Intervallen besteht.

Auf die externen Steuerkreise des Geräts wird nicht näher eingegangen, da es viele Standardlösungen gibt und diese der Wahl des Entwicklers überlassen bleiben. Das Diagramm der ersten Option ist unten dargestellt.

Ein einfacher Thermostat auf einem Mikrocontroller. Thermostatschaltung
Abb.1. Thermostatschaltung

Trotz der verdächtigen Einfachheit des Geräts zeigt es durch die Verwendung mehrfacher Mittelwertbildung ziemlich konsistent drei Temperaturzeichen an.

Die Eigenschaften sind wie folgt:

Betriebstemperaturen +3.5, +5.5, +7.5, +13, +22 °C.
Regelhysterese + 0.5 ° С
Zulässige Überhitzung +70 ° С
Taste 1 stellt den Bereich ein (zyklisches Scrollen). Taste 2 zeigt Überhitzung an und setzt den ausgelösten Schutz zurück. Ein wesentliches Merkmal ist die erhebliche Trägheit aufgrund mehrerer Mittelungsverfahren.

Diagramm im ACCEL EDA-Format.

Quelltext des Programms. Für MPASM v02.20-Compiler.

Programm zum Generieren von Tabellendaten für Thermistoren im MathCad Plus 5.0-Format

Eingabedatei zur Tabellengenerierung Gemäß Thermistor-Datenblatt 2322-640-54104.

Die Ergebnisse der Testmessungen in Form mehrerer Stichproben von 1000 Counts. Timer-Lesungen. Excel 97-Format.

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Veröffentlichung: cxem.net

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