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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Mikrocontroller-Steuergerät für den Inkubator. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Mikrocontroller Das den Lesern zur Verfügung gestellte Gerät ist eine der vom Autor entwickelten Optionen für Geräte zur Steuerung eines kleinen Inkubators. Es sorgt für eine Temperaturstabilisierung und eine periodische Aktivierung des Stellmotors zum Drehen der Tabletts. Es kann auch als präziser Temperaturregler verwendet werden und bietet die Möglichkeit, in regelmäßigen Abständen eine zusätzliche Last, beispielsweise einen Lüfter, anzuschließen. Das Gerät unterscheidet sich von den zuvor beschriebenen dadurch, dass es eine volldigitale Temperaturregelung und -stabilisierung mit einer Genauigkeit von 0,1 °C und einer variablen Hysterese durchführt und außerdem die Einstellung der Betriebszeit des Stellantriebs innerhalb von 1 ... 999 s ermöglicht die Pause zwischen dem Einschalten des Motors innerhalb von 1 ...999 min. Das Gerät besteht aus Steuer- und Schalteinheiten, die über ein fünfadriges Kabel verbunden sind. Das schematische Diagramm der Steuereinheit ist in Abb. dargestellt. 1. Es enthält einen DDI-Mikrocontroller, der alle notwendigen Vorgänge zum Temperaturvergleich und zum Zählen von Zeitintervallen ausführt, einen DD2-Decoder, HG1-HG3-Anzeigen und zwei Versorgungsspannungsregler: DA1 – der digitale Teil des Geräts und DA2 – analog.
Die Schalteinheit (Abb. 2) besteht aus zwei elektronischen Schlüsseln, von denen einer (R22, U1, VD5, R24, VS1) zum Ein- und Ausschalten des Heizgeräts (Leuchtlampe EL1) und der andere (R23, U2) dient , VD6, R25, VS2) - Elektromotor des Stellantriebs.
Zur Messung der Temperatur wurde ein integrierter Temperatursensor DA3 mit linearer Abhängigkeit der Ausgangsspannung von der Temperatur verwendet [1]. Auf den Transistoren VT3, VT4 ist ein 1-mA-Stromgenerator zur Stromversorgung von DA3 montiert. Die von seinem Ausgang 1 entnommene Spannung wird dem Spannungs-Frequenz-Wandler zugeführt, der auf dem DA5-Chip (iA02PP1 [2]) basiert. Da die Spannung an Pin 1 des DA3-Sensors relativ zu Pin 2 von der Temperatur mit einem Koeffizienten von 10 mV/K (K – Kelvin) abhängt, ist zur Verschiebung der Messwerte auf die Celsius-Skala eine Referenzspannung von +8 V erforderlich angelegt an Pin 5 von DA2,732, abgenommen von Pin 3 des Stabilisators DA4 Die Impulse von Pin 9 des DA5-Wandlers werden dem Former zugeführt, der auf den Transistoren VT1, VT2 aufgebaut ist (siehe Abb. 1), verstärkte Schwingungen von seinem Ausgang werden dem Zähleingang RA4 DD1 zugeführt. Der Mikrocontroller misst die Frequenz des eingehenden Signals und steuert die Anzeigen HG1-HG3. Der erste von ihnen zeigt Zehner an, der zweite und dritte - Einheiten bzw. Zehntel Grad Celsius. Steuern Sie das Gerät mit den Tasten SB1-SB3. Wenn Sie SB1 („Installation“) zum ersten Mal drücken, zeigen die Anzeigen den Wert der Temperatur des unteren Grenzwerts an (wenn dieser Wert unterschritten wird, schaltet sich die Heizung ein). Nach dem Loslassen der Taste gelangt das Gerät in den Einstellmodus, was durch das Blinken der Anzeige angezeigt wird, die die veränderbare Ziffer des Parameters darstellt. Zunächst steht die niedrigstwertige Ziffer (HG3) zur Änderung zur Verfügung. Durch Drücken der Taste SB2 („Select“) wird das gewünschte Bit ausgewählt und mit SB3 („+“) der gewünschte Wert eingestellt. Durch das nächste Drücken der Taste SB1 wird das Gerät in den Einstellmodus für die obere Temperaturgrenze versetzt (bei Überschreitung schaltet sich die Heizung aus). Der gewünschte Wert wird durch Betätigen derselben Tasten SB2 und SB3 eingestellt. Nach dem dritten Drücken der SB1-Taste zeigen die Anzeigen die Zeit (in Sekunden) an, für die der Tablettdrehmechanismus nach der nächsten Pause aktiviert ist. Beim nächsten Drücken von SB1 wird zur Änderung das Intervall (in Minuten) zwischen dem Einschalten des Elektromotors angezeigt. Wenn mindestens einer dieser Parameter (Arbeits- oder Pausenzeit) gleich Null ist, schaltet der Antrieb nicht ein. Mit dem fünften Druck auf die SB1-Taste wird das Gerät schließlich in den Betriebsmodus versetzt und der aktuelle Temperaturwert erscheint auf den Anzeigen. Alle eingestellten Parameter werden im nichtflüchtigen Speicher des DDI-Mikrocontrollers gespeichert. Es ist zu beachten, dass im Einstellmodus keine Temperaturmessung und kein Temperaturvergleich durchgeführt werden. Die Programmcodes für den DD1-Mikrocontroller sind in der Tabelle aufgeführt.
Die Steuer- und Schalteinheiten sowie der Messteil des Geräts (in Abb. 2 durch eine strichpunktierte Linie eingekreist) sind auf separaten Prototyping-Boards geeigneter Größe montiert (Leiterplatten wurden nicht entwickelt). Als Stromquelle für das Gerät darf jedes Kleingerät verwendet werden, das eine Ausgangsspannung von mindestens 12 V bei einem Strom von 150 mA liefert. Anstelle von PIC16F84 können im Steuergerät auch die Mikrocontroller PIC16F84A, PIC16CR84 oder PIC16C84 verwendet werden. Festwiderstände R16 - R18 - mit einer Toleranz von ± 1 ... 2 % vom Nennwert, der Rest - mit einer Toleranz von ± 10 %, Abstimmwiderstände R19 und R20 - SPZ-19a, SPZ-39a oder Draht SP5- 2. AOU115G-Optokoppler können durch AOU115D-, AOU1 V-Geräte und ALS324B-Indikatoren ersetzt werden – durch ähnliche importierte mit einer gemeinsamen Anode (gleichzeitig kann der Widerstand der Widerstände R5-R12 um das Zwei- bis Dreifache erhöht werden). Zusätzlich zu KU208G können in der Schalteinheit die Triacs TS112-10, TS112-16 verwendet werden. Wenn die Lastleistung des Triacs 200 W nicht überschreitet, kann auf einen Kühlkörper verzichtet werden, ansonsten ist ein Rippenkühlkörper erforderlich (bei einer Schaltleistung bis 1 kW betragen dessen Abmessungen ca. 60x50x25 mm). Der Temperatursensor K1019ChT1 unterscheidet sich von dem in [1] K19Ml (fremdes Analogon von LM335) beschriebenen durch das Fehlen eines Kalibrierausgangs. Bei Verwendung von K1019EM1 wird dessen Ausgang 3 anstelle von Ausgang 2 K1019ChT1, Ausgang 2 - anstelle von Ausgang 1 angeschlossen und der Kalibrierungsausgang bleibt frei.
Der VFC-Chip UA02PP1 ist ein modifiziertes Analogon des fremden LM331, dessen Schaltkreis in Abb. dargestellt ist. 3. Im Extremfall können Sie anstelle von UA0PP1 auch KR1108PP1 verwenden, indem Sie es gemäß dem Diagramm in Abb. einschalten. 1, angegeben in [3], und Reduzieren des Wertes eines der frequenzeinstellenden Elemente um die Hälfte (vorzugsweise Kondensator C1). Für einen solchen Austausch ist jedoch die Verwendung eines bipolaren Netzteils mit einer Spannung von +15 und -15 V erforderlich. Das Einrichten des Geräts läuft darauf hinaus, das Messteil zu kalibrieren. Dazu wird der DA3-Sensor in schmelzenden Schnee oder Eis gelegt und der Trimmwiderstand R19 setzt die Anzeigewerte auf Null. Anschließend wird der Sensor zusammen mit einem genauen Thermometer in eine Thermoskanne mit auf eine Temperatur von +30...40 °C erhitztem Wasser gesenkt. Nach einiger Zeit erreicht der Trimmwiderstand R20 die entsprechenden Anzeigenwerte. In manchen Fällen kann es erforderlich sein, den Widerstand R16 im Bereich von 90 ... 110 kOhm zu wählen. Verschiedene Geräteausführungen sind möglich. Beispielsweise befindet sich die Steuereinheit außerhalb des Inkubators und ist über ein fünfadriges Kabel mit einem Schaltgerät verbunden, das sich innerhalb der Inkubatorkammer befindet. In jedem Fall wird empfohlen, den Messteil in Form eines Fernsensors auszuführen, der über den Tabletts installiert und über ein dreiadriges Kabel mit dem Gerät verbunden wird. In der Version des Autors ist dieser Knoten auf einer kleinen Platine montiert und in einem versiegelten Kunststoffgehäuse untergebracht. Empfehlungen zur Auslegung des Aktors finden sich in [4]. Es ist zu beachten, dass aufgrund der Möglichkeit, die Betriebszeit des Motors genau einzustellen, kein Nockenmechanismus und keine Kontaktschalter auf der Welle des Motorgetriebes erforderlich sind. Bei der Einstellung des Gerätes muss lediglich die Motorbetriebszeit genau gewählt werden, damit sich die Getriebewelle im gewünschten Winkel dreht. Literatur
Autor: A.Borisevich, Sewastopol, Ukraine
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Kommentare zum Artikel: Anatoly Der Kreislauf funktioniert nicht, der Thermostatmodus funktioniert nicht, der Ausgang heizt ständig, unabhängig von der gemessenen Temperatur, der Drehung der Schalen und der Funktionsweise des Thermometers Radio Gesammelte Probleme, liegt es nur an mir oder auch an anderen?
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