Circuit de contrôleur de température numérique

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Un numérique circuit de contrôleur de température est un régulateur de température précis pour les applications médicales, industrielles et domestiques. Ce système est meilleur que le système analogique / thermostat, qui a une précision médiocre. Par exemple, il peut être utilisé pour le contrôle de la température d'un incubateur où le maintien d'une température précise est très important.

Système de contrôle numérique de la température

Système de contrôle numérique de la température



Description du schéma fonctionnel du contrôleur de température numérique

Ce système de contrôleur de température numérique proposé fournit les informations de température sur un écran et, lorsque la température dépasse le point de consigne, la charge (c'est-à-dire le chauffage) s'éteint. Dans ce projet, une lampe est fournie comme charge à des fins de démonstration. Le schéma fonctionnel du système de contrôle numérique de la température est présenté ci-dessous.


Schéma fonctionnel du régulateur de température numérique

Schéma fonctionnel du régulateur de température numérique



Le système de contrôleur de température numérique proposé utilise un microcontrôleur de la famille 8051, qui est le cœur de l'application. L'unité d'affichage se compose de quatre affichage à sept segments , Capteur de température et sont interfacés avec le microcontrôleur.

Le capteur de température numérique connecté au microcontrôleur pour détecter les conditions de température. Ce système fournit également quatre interrupteurs à bouton-poussoir pour ajuster les réglages de température.

Ensuite, le microcontrôleur interroge en permanence les informations de température via un capteur de température numérique et affiche sur l'unité d'affichage à 7 segments et éteint automatiquement la lampe lorsque la température correspondante dépasse le point de consigne.

Exigences matérielles

  • Transformateur (230 - 12 V AC)
  • Régulateur de tension (LM 7805)
  • Redresseur
  • Filtre
  • Microcontrôleur (at89s52 / at89c51)
  • Capteur de température DS1621
  • Boutons poussoir
  • Affichage à 7 segments
  • BC547
  • Résistances
  • Condensateurs
  • 1N4007
  • Relais

Microcontrôleur (AT89S52)

L'Atmel AT89S52 est un microcontrôleur puissant basé sur 8051 qui fournit une solution hautement flexible et rentable à de nombreuses applications de contrôle embarquées.


L'AT89S52 offre les fonctionnalités standard suivantes:

  • 8 Ko de Flash
  • 256 octets de RAM
  • 32 lignes d'E / S
  • Minuterie de chien de garde
  • Deux pointeurs de données
  • Trois minuteries / compteurs 16 bits
  • Une architecture d'interruption à deux niveaux à six vecteurs
  • Un port série duplex intégral
  • Oscillateur sur puce et circuits d'horloge

Le diagramme des broches est donné ci-dessous.

Microcontrôleur 8051

Microcontrôleur 8051

Capteur de température - DS1621

Un capteur est un appareil qui reçoit et répond à un signal ou à un stimulus. Un capteur peut convertir le signal reçu sous forme électrique uniquement.

Le Capteur de température - DS 1621 fournit les fonctionnalités standard suivantes:

  • Les mesures ne nécessitent aucun composant externe
  • Mesure les températures de -55 ° C à + 125 ° C par incréments de 0,5 ° C (67 ° F à 257 ° F par incréments de 0,9 ° F)
  • La température est lue comme une valeur de 9 bits (transfert de 2 octets)
  • Large plage d'alimentation (2,7 V à 5,5 V)
  • Convertit la température en mot numérique en moins d'une seconde
  • Les réglages thermostatiques sont définissables par l'utilisateur et non volatils
  • Les données sont lues / écrites via une interface série à 2 fils (lignes d'E / S à drain ouvert)
  • Les applications incluent les commandes thermostatiques, les systèmes industriels, les produits de consommation, les thermomètres ou tout système thermosensible
  • C'est un boîtier DIP ou SO à 8 broches

Description des broches

Description des broches DS1621

Description des broches DS1621

  • SDA - Entrée / sortie de données série à 2 fils
  • SCL - Horloge série à 2 fils
  • GND - Terre
  • TOUT - Signal de sortie du thermostat
  • A0 - Entrée d'adresse de puce
  • A1 - Entrée d'adresse de puce
  • A2 - Entrée d'adresse de puce
  • VDD - Tension d'alimentation

Un schéma fonctionnel du DS1621 est illustré dans la figure ci-dessous.

Schéma fonctionnel du DS1621

Schéma fonctionnel du DS1621

Le DS1621 fournit des lectures de température sur 9 bits, qui indiquent la température de l'appareil. Le signal de sortie du thermostat (TOUT) est actif lorsque la température de l'appareil dépasse une température définie par l'utilisateur (TH).

La sortie reste active jusqu'à ce que la température descende en dessous d'une température TL définie par l'utilisateur, ce qui permet toute hystérésis nécessaire. Les réglages de température définis par l'utilisateur sont stockés dans une mémoire non volatile afin que les pièces puissent être programmées avant d'être insérées dans un système.

Les réglages de température et les lectures de température sont tous communiqués vers / depuis le DS1621 depuis le Microcontrôleur sur une simple interface série à 2 fils (I2C) .

Mesure de la température

Le DS1621 mesure la température à l'aide d'un capteur de température basé sur la bande interdite. Un delta-sigma convertisseur analogique-numérique (ADC) convertit la température mesurée en une valeur numérique étalonnée en ° C ou ° F.

La lecture de température est fournie dans une lecture complémentaire de 9 bits à deux en émettant la commande READ TEMPERATURE. Les données sont transmises via l'interface série à 2 fils - MSB d'abord ( Interface de communication série I2C ).

Affichage de base à sept segments

Cette version est une version d'anode commune. Cela signifie que la jambe positive de chaque LED est connectée à un point commun qui est la broche 3, Vcc dans ce cas. Chaque Diode électro-luminescente a une jambe négative qui est connectée à l'une des broches de l'appareil.

Affichage LED à 7 segments

Affichage LED à 7 segments

Pour que cela fonctionne, vous devez connecter la broche 3 à 5 volts. Ensuite, pour que chaque segment s'allume, connectez la broche de terre pour ce conduit à la terre via une résistance. Il peut également être utilisé via n'importe quelle broche de port de microcontrôleur en mode de descente par exemple. PORT 0 dans le microcontrôleur de la série 8051.

Logiciel

Nous avons utilisé le langage «C» pour écrire le code de l’application et compilé à l’aide du compilateur KEIL micro vision (IDE). Une fois l'écriture du logiciel terminée, ce code sera converti en code hexadécimal afin de piloter le microcontrôleur. Le code hexadécimal généré est gravé dans le microcontrôleur à l'aide d'un programmeur approprié.

Schéma de principe des connexions du contrôleur de température numérique

L'alimentation de 5v est nécessaire pour faire fonctionner le système, connecté aux 40 broches du microcontrôleur et GND est connecté à ses 20 broches. Les broches 1.0 à 1.3 du port 1 sont connectées aux boutons poussoirs. Les broches 3,5 à 3,7 du microcontrôleur sont connectées respectivement à 1, 2, 3 broches du capteur de température DS1621.

Diagramme schématique du contrôleur de température numérique

Diagramme schématique du contrôleur de température numérique

Les broches 0,0 à 0,6 du port 0 du microcontrôleur sont connectées à l'affichage à 7 segments. Les broches 2.0 à 2.3 du port 2 du microcontrôleur sont connectées aux transistors BC547 du port 2 du microcontrôleur est connecté au BC547 du transistor. La broche 2.4 est connectée à un autre transistor BC547 qui pilote le relais.

Travail

Le projet utilise un capteur de température numérique DS1621 qui est interfacé avec le microcontrôleur. La surface de ce circuit intégré à 8 broches détecte la température ambiante pour fournir des données numériques en série à la broche n ° 1, qui est affichée à partir du microcontrôleur par 4 unités de Affichage d'anode commune à 7 segments tous connectés en parallèle au port «0».

Quatre interrupteurs à bouton-poussoir sont interfacés avec le microcontrôleur avec des résistances de rappel pour aider à programmer la température de consigne comme vous le souhaitez. La sortie du microcontrôleur à la broche 25 entraîne un transistor qui à son tour entraîne un relais qui allume ou éteint l'appareil de chauffage pour maintenir la température.

Le projet, cependant, utilise une lampe à la place du radiateur à des fins de démonstration. La lampe sera normalement allumée pour s'éteindre une fois que la température réglée est atteinte.

Applications du contrôleur de température numérique

Voici quelques exemples d'applications pour lesquelles une attention particulière doit être accordée.

  • Utilisations à l'extérieur impliquant une contamination chimique potentielle ou des interférences électriques
  • Systèmes de contrôle de l'énergie nucléaire, systèmes de combustion, systèmes ferroviaires, systèmes d'aviation
  • Équipements médicaux, machines de divertissement, véhicules, équipements de sécurité et installations soumis à des réglementations industrielles ou gouvernementales distinctes
  • Systèmes, machines et équipements pouvant présenter un risque pour la vie ou la propriété

Il s'agit donc d'un contrôleur de température numérique utilisant un microcontrôleur. Nous espérons que vous avez une meilleure compréhension de ce concept.

En outre, toute question concernant ce concept ou des projets basés sur un microcontrôleur, veuillez donner votre avis en commentant dans la section commentaires ci-dessous. Voici une question pour vous, quelle est la fonction de l'affichage à 7 segments?