วงจรควบคุมอุณหภูมิดิจิตอล

ดิจิตอล วงจรควบคุมอุณหภูมิ เป็นเครื่องควบคุมอุณหภูมิที่แม่นยำในการใช้งานทางการแพทย์อุตสาหกรรมและในบ้าน ระบบนี้ดีกว่าระบบอนาล็อก / เทอร์โมสตัทซึ่งมีความแม่นยำไม่ดี ตัวอย่างเช่นสามารถใช้สำหรับการควบคุมอุณหภูมิของตู้ฟักซึ่งการรักษาอุณหภูมิที่แม่นยำเป็นสิ่งสำคัญมาก

ระบบควบคุมอุณหภูมิดิจิตอล

คำอธิบายแผนภาพบล็อกตัวควบคุมอุณหภูมิดิจิตอล

ระบบควบคุมอุณหภูมิดิจิตอลที่นำเสนอนี้ให้ข้อมูลอุณหภูมิบนจอแสดงผลและเมื่ออุณหภูมิสูงเกินกว่าจุดที่ตั้งไว้โหลด (เช่นฮีตเตอร์) จะปิด ในโครงการนี้หลอดไฟจะถูกจัดเตรียมไว้สำหรับการสาธิต แผนภาพบล็อกของระบบควบคุมอุณหภูมิดิจิตอลแสดงไว้ด้านล่าง

แผนภาพบล็อกของตัวควบคุมอุณหภูมิดิจิตอล

ระบบควบคุมอุณหภูมิดิจิตอลที่นำเสนอใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ตระกูล 8051 ซึ่งเป็นหัวใจหลักของแอปพลิเคชัน หน่วยแสดงผลประกอบด้วยสี่ - การแสดงผลเจ็ดส่วน , เซ็นเซอร์อุณหภูมิ และเชื่อมต่อกับไมโครคอนโทรลเลอร์

เซ็นเซอร์อุณหภูมิดิจิตอลเชื่อมต่อกับไมโครคอนโทรลเลอร์เพื่อตรวจจับสภาวะอุณหภูมิ ระบบนี้ยังมีสวิตช์ปุ่มกดสี่ปุ่มสำหรับปรับการตั้งค่าอุณหภูมิ

จากนั้นไมโครคอนโทรลเลอร์จะทำการสำรวจข้อมูลอุณหภูมิอย่างต่อเนื่องผ่านเซ็นเซอร์อุณหภูมิดิจิตอลและแสดงบนหน่วยแสดงผล 7 ส่วนและปิดหลอดไฟโดยอัตโนมัติเมื่ออุณหภูมิที่สอดคล้องกันเกินกว่าจุดที่ตั้งไว้

ข้อกำหนดฮาร์ดแวร์

• หม้อแปลงไฟฟ้า (230 - 12 v ac)
• ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า (LM 7805)
• วงจรเรียงกระแส
• กรอง
• ไมโครคอนโทรลเลอร์ (at89s52 / at89c51)
• DS1621 เซ็นเซอร์อุณหภูมิ
• กดปุ่ม
• การแสดงผล 7 ส่วน
• BC547
• ตัวต้านทาน
• คาปาซิเตอร์
• 1N4007
• รีเลย์

ไมโครคอนโทรลเลอร์ (AT89S52)

Atmel AT89S52 เป็นไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ทรงพลัง 8051 ซึ่งให้โซลูชันที่มีความยืดหยุ่นสูงและคุ้มค่าสำหรับแอปพลิเคชันการควบคุมแบบฝังจำนวนมาก

AT89S52 มีคุณสมบัติมาตรฐานดังต่อไปนี้:

• แฟลช 8K ไบต์
• RAM 256 ไบต์
• 32 I / O เส้น
• ตัวจับเวลา Watchdog
• ตัวชี้ข้อมูลสองตัว
• ตัวจับเวลา / ตัวนับ 16 บิตสามตัว
• สถาปัตยกรรมอินเทอร์รัปต์สองระดับหกเวกเตอร์
• พอร์ตอนุกรมฟูลดูเพล็กซ์
• ออสซิลเลเตอร์บนชิปและวงจรนาฬิกา

แผนภาพพินได้รับด้านล่าง

ไมโครคอนโทรลเลอร์ 8051

เซ็นเซอร์อุณหภูมิ - DS1621

เซ็นเซอร์คืออุปกรณ์ที่รับและตอบสนองต่อสัญญาณหรือสิ่งกระตุ้น เซ็นเซอร์สามารถแปลงสัญญาณที่ได้รับเป็นรูปแบบไฟฟ้าเท่านั้น

เซ็นเซอร์อุณหภูมิ - DS 1621 มีคุณสมบัติมาตรฐานดังต่อไปนี้:

• การวัดไม่จำเป็นต้องมีส่วนประกอบภายนอก
• วัดอุณหภูมิตั้งแต่ -55 ° C ถึง + 125 ° C โดยเพิ่มขึ้นทีละ 0.5 ° C (67 ° F ถึง 257 ° F เพิ่มขึ้น 0.9 ° F)
• อุณหภูมิถูกอ่านเป็นค่า 9 บิต (การถ่ายโอน 2 ไบต์)
• ช่วงแหล่งจ่ายไฟกว้าง (2.7V ถึง 5.5V)
• แปลงอุณหภูมิเป็นคำดิจิตอลในเวลาน้อยกว่า 1 วินาที
• การตั้งค่าอุณหภูมิสามารถกำหนดได้โดยผู้ใช้และไม่ลบเลือน
• ข้อมูลถูกอ่าน / เขียนผ่านอินเทอร์เฟซแบบอนุกรม 2 สาย (สาย I / O ระบายน้ำแบบเปิด)
• การใช้งานรวมถึงการควบคุมอุณหภูมิระบบอุตสาหกรรมผลิตภัณฑ์อุปโภคบริโภคเครื่องวัดอุณหภูมิหรือระบบที่ไวต่อความร้อน
• เป็นแพ็คเกจ DIP หรือ SO 8 พิน

คำอธิบายพิน

คำอธิบายพิน DS1621

• SDA - อินพุต / เอาต์พุตข้อมูลอนุกรม 2 สาย
• SCL - นาฬิกาอนุกรม 2 สาย
• GND - กราวด์
• TOUT - สัญญาณเอาต์พุตเทอร์โมสตัท
• A0 - การป้อนที่อยู่ชิป
• A1 - การป้อนที่อยู่ชิป
• A2 - การป้อนที่อยู่ชิป
• VDD - แรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟ

แผนภาพการทำงานของ DS1621 แสดงในรูปด้านล่าง

DS1621 แผนภาพบล็อกการทำงาน

DS1621 มีการอ่านค่าอุณหภูมิ 9 บิตซึ่งระบุอุณหภูมิของอุปกรณ์ สัญญาณเอาต์พุตเทอร์โมสตัท (TOUT) จะทำงานเมื่ออุณหภูมิของอุปกรณ์สูงเกินอุณหภูมิที่ผู้ใช้กำหนด (TH)

เอาต์พุตจะยังคงทำงานอยู่จนกว่าอุณหภูมิจะลดลงต่ำกว่าอุณหภูมิที่ผู้ใช้กำหนด TL ทำให้มีความจำเป็น การตั้งค่าอุณหภูมิที่ผู้ใช้กำหนดจะถูกจัดเก็บไว้ในหน่วยความจำแบบไม่ลบเลือนดังนั้นอาจมีการตั้งโปรแกรมชิ้นส่วนก่อนที่จะแทรกในระบบ

การตั้งค่าอุณหภูมิและการอ่านอุณหภูมิทั้งหมดจะสื่อสารกับ / จาก DS1621 จาก ไมโครคอนโทรลเลอร์ผ่านอินเทอร์เฟซแบบอนุกรม 2 สาย (I2C) .

การวัดอุณหภูมิ

DS1621 วัดอุณหภูมิโดยใช้เซ็นเซอร์อุณหภูมิตามช่องว่าง เดลต้าซิกม่า ตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอล (ADC) แปลงอุณหภูมิที่วัดได้เป็นค่าดิจิทัลที่ปรับเทียบเป็น° C หรือ° F

การอ่านค่าอุณหภูมิมีให้ใน 9 บิตการอ่านเสริมทั้งสองโดยการออกคำสั่ง READ TEMPERATURE ข้อมูลจะถูกส่งผ่านอินเทอร์เฟซแบบอนุกรม 2 สาย - MSB ก่อน ( อินเทอร์เฟซการสื่อสารแบบอนุกรม I2C ).

การแสดงเจ็ดส่วนพื้นฐาน

เวอร์ชันนี้เป็นเวอร์ชันแอโนดทั่วไป นั่นหมายความว่าขาบวกของ LED แต่ละตัวเชื่อมต่อกับจุดร่วมซึ่งก็คือขา 3, Vcc ในกรณีนี้ แต่ละ ไดโอดเปล่งแสง มีขาลบที่เชื่อมต่อกับหมุดตัวใดตัวหนึ่งของอุปกรณ์

จอแสดงผล LED 7 ส่วน

เพื่อให้ใช้งานได้คุณต้องเชื่อมต่อพิน 3 ถึง 5 โวลต์ จากนั้นเพื่อให้แต่ละส่วนสว่างขึ้นให้เชื่อมต่อพินกราวด์เพื่อที่จะต่อกราวด์ผ่านตัวต้านทาน นอกจากนี้ยังสามารถใช้ผ่านพินพอร์ตไมโครคอนโทรลเลอร์ในโหมดจมได้เช่นกัน PORT 0 ในไมโครคอนโทรลเลอร์ 8051 series

ซอฟต์แวร์

เราใช้ภาษา 'C' เพื่อเขียนโค้ดแอปพลิเคชันและคอมไพล์โดยใช้คอมไพเลอร์ KEIL micro vision (IDE) หลังจากเสร็จสิ้นการเขียนซอฟต์แวร์รหัสนั้นจะถูกแปลงเป็นรหัสฐานสิบหกเพื่อขับเคลื่อนไมโครคอนโทรลเลอร์ รหัสฐานสิบหกที่สร้างขึ้นจะถูกเบิร์นลงในไมโครคอนโทรลเลอร์โดยใช้โปรแกรมเมอร์ที่เหมาะสม

แผนผังไดอะแกรมการเชื่อมต่อของตัวควบคุมอุณหภูมิดิจิตอล

ต้องใช้แหล่งจ่ายไฟ 5v เพื่อใช้งานระบบเชื่อมต่อกับไมโครคอนโทรลเลอร์ 40 พินและ GND เชื่อมต่อกับ 20 พิน ขา 1.0 ถึง 1.3 ของพอร์ต 1 เชื่อมต่อกับปุ่มกด หมุด 3.5 ถึง 3.7 ของไมโครคอนโทรลเลอร์เชื่อมต่อกับ 1, 2, 3 พินของเซ็นเซอร์อุณหภูมิ DS1621 ตามลำดับ

แผนภาพวงจรควบคุมอุณหภูมิดิจิตอล

Pin 0.0 ถึง 0.6 ของพอร์ต 0 ของไมโครคอนโทรลเลอร์เชื่อมต่อกับจอแสดงผล 7 ส่วน Pin 2.0 ถึง 2.3 ของพอร์ต 2 ของไมโครคอนโทรลเลอร์เชื่อมต่อกับทรานซิสเตอร์ BC547 ของพอร์ต 2 ของไมโครคอนโทรลเลอร์เชื่อมต่อกับ BC547 ของทรานซิสเตอร์ ขา 2.4 เชื่อมต่อกับทรานซิสเตอร์ BC547 ตัวอื่นซึ่งขับเคลื่อนรีเลย์

กำลังทำงาน

โครงการนี้ใช้เซ็นเซอร์อุณหภูมิดิจิตอล DS1621 ซึ่งเชื่อมต่อกับไมโครคอนโทรลเลอร์ พื้นผิวของ IC 8 พินนี้ตรวจจับอุณหภูมิโดยรอบเพื่อส่งข้อมูลดิจิทัลแบบอนุกรมที่พินหมายเลข 1 ซึ่งแสดงจากไมโครคอนโทรลเลอร์โดย 4 หน่วยของ การแสดงขั้วบวกทั่วไป 7 ส่วน เชื่อมต่อแบบขนานทั้งหมดกับพอร์ต ‘0’

สวิตช์ปุ่มกดสี่ปุ่มกำลังเชื่อมต่อกับไมโครคอนโทรลเลอร์พร้อมตัวต้านทานแบบดึงขึ้นเพื่อช่วยในการตั้งโปรแกรมอุณหภูมิที่ตั้งไว้ตามที่ต้องการ เอาต์พุตจากไมโครคอนโทรลเลอร์ที่พิน 25 จะขับเคลื่อนทรานซิสเตอร์ซึ่งจะขับเคลื่อนรีเลย์ที่เปิดหรือปิดฮีตเตอร์เพื่อรักษาอุณหภูมิ

อย่างไรก็ตามโครงการใช้หลอดไฟแทนเครื่องทำความร้อนเพื่อวัตถุประสงค์ในการสาธิต หลอดไฟจะเปิดตามปกติเพื่อปิดเมื่อถึงอุณหภูมิที่ตั้งไว้

การใช้งาน Digital Temperature Controller

ต่อไปนี้เป็นตัวอย่างบางส่วนของการใช้งานที่ต้องให้ความสนใจเป็นพิเศษ

• การใช้งานกลางแจ้งที่อาจเกิดการปนเปื้อนของสารเคมีหรือสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้า
• ระบบควบคุมพลังงานนิวเคลียร์ระบบเผาไหม้ระบบรางระบบการบิน
• อุปกรณ์ทางการแพทย์เครื่องสวนสนุกยานพาหนะอุปกรณ์ความปลอดภัยและการติดตั้งภายใต้ข้อบังคับของอุตสาหกรรมหรือรัฐบาลที่แยกต่างหาก
• ระบบเครื่องจักรและอุปกรณ์ที่อาจก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อชีวิตหรือทรัพย์สิน

ดังนั้นนี่คือข้อมูลเกี่ยวกับเครื่องควบคุมอุณหภูมิแบบดิจิตอลโดยใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ เราหวังว่าคุณจะเข้าใจแนวคิดนี้ดีขึ้น

นอกจากนี้คำถามใด ๆ เกี่ยวกับแนวคิดนี้หรือโครงการที่ใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์โปรดให้ข้อเสนอแนะของคุณโดยการแสดงความคิดเห็นในส่วนความคิดเห็นด้านล่าง นี่คือคำถามสำหรับคุณว่าฟังก์ชันของการแสดงผล 7 ส่วนคืออะไร?