Um termostato simples em um microcontrolador. Esquema, descrição

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O objetivo do desenvolvimento é garantir o custo mínimo, mantendo a precisão da temperatura de cerca de 0.1 graus. na faixa de 1 a 20 graus. A caixa é lacrada e possui um mínimo de controles. Presença de sensor adicional de superaquecimento do compressor e desligamento de emergência da unidade.

Com a precisão especificada, a versão clássica com sensores digitais de DALLAS não pôde ser utilizada. O documento AN512 "Implementing Ohmeter/Temperature Sensor" do site da MICROCHIP foi tomado como base. O elemento de medição foi selecionado do catálogo FARNELL farnell.com. Neste caso, foram utilizados termistores de coeficiente de temperatura negativo (Termistores NTC) da Philips, marcados 2322-640-54104, com resistência de 100 KOhm a uma temperatura de 25 graus. C, passivos.comp.philips.com. Os termistores operam de forma confiável na faixa de -40 graus. De até +125 graus. C e fornecem uma precisão de 2%. O microcontrolador foi escolhido para ser funcionalmente redundante, tendo em vista o desenvolvimento do dispositivo. Para medir a resistência, é utilizado um módulo microcontrolador Capture que é capaz de armazenar o valor de um contador de 16 bits no momento em que um sinal externo é recebido. Isso permite implementar a medição em hardware usando o método de integração.

Medir a resistência dos termistores consiste nas seguintes etapas.

1. Descarregue o capacitor C1 através do resistor R2 aplicando um zero lógico ao pino RC2 de DD1.
2. Transfira RC0, RC1 para um estado de alta impedância, alimente a lógica 1 para RA5. RC2 é programado como entrada para o módulo Capture e o contador interno é iniciado.
3. A tensão no capacitor aumenta gradativamente e, quando seu nível ultrapassa o limite de aproximadamente 3 V, o módulo Capture é acionado e o conteúdo do contador é armazenado.
4. Repita os pontos 1..3, mas lógico. 1 é fornecido ao RC0. (carga via sensor de temperatura)
5. Repita os pontos 1..3, mas lógico. 1 é fornecido ao RC1. (carga através do sensor de superaquecimento)

Como a razão entre a duração do carregamento de um capacitor até um determinado nível é igual à razão das resistências através das quais ele foi carregado, tendo então um valor de resistência conhecido do resistor R1, não é difícil calcular a resistência dos termistores RT1 e RT2. A característica de temperatura dos termistores é não linear e é descrita apenas aproximadamente pela função R=A*exp(B/T), onde resistência R, temperatura T (graus K), constante B indicada na documentação técnica (para usado termistores é 4190), A é uma constante determinada com base no valor de B, e levando em consideração que R a 25 graus. C = 100 Com. Para converter resistência em temperatura, o programa utiliza uma tabela construída a partir de 64 pontos com interpolação linear em intervalos.

Os circuitos de controle externo do dispositivo não são detalhados, pois existem muitas soluções padrão e ficam à escolha do desenvolvedor. O diagrama da primeira opção é mostrado abaixo.

Um termostato simples em um microcontrolador. Circuito do termostato
Figura 1. Circuito do termostato

Apesar da simplicidade suspeita do dispositivo, usando médias múltiplas, ele mostra três sinais de temperatura de forma bastante consistente.

As características são as seguintes:

Temperaturas operacionais +3.5, +5.5, +7.5, +13, +22°C.
Histerese de controle + 0.5 ° С
Superaquecimento permitido +70 ° С
O botão 1 define o intervalo (rolagem cíclica). O botão 2 mostra superaquecimento e zera a proteção acionada. Uma característica essencial é a inércia significativa devido a múltiplos procedimentos de cálculo da média.

Esquema em formato ACCEL EDA.

Texto fonte do programa. Para compilador MPASM v02.20.

Programa para geração de dados tabulares para termistores no formato MathCad Plus 5.0

Arquivo de entrada para geração de tabela Conforme folha de dados do termistor 2322-640-54104.

Os resultados das medições de teste na forma de várias amostras de 1000 contagens. leituras do temporizador. Formato Excel 97.

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Publicação: cxem.net

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