Програмований термостабілізатор

Необхідність в цьому пристрої виникла під час вирішення завдання контролю і стабілізації температури в технологічних процесах на одному з підприємств. Для нагріву і охолодження там використовувався пар з котельні та холодна вода з артезіанської свердловини, які через заслонки подавалися в теплообмінники, бойлери, рубашки охолодження тощо. Заслонки на трубопроводах були двох типів: чисто пневматичні мембранного типу з камерою, тиск стисненого повітря в якій визначав її положення, та електромеханічні з реверсивним двигуном. Результатом проведеної роботи стало запропоноване пристрій, яке дозволяє керувати заслонками обох типів за допомогою двох потужних ключів на симісторах. Для пневматичної заслонки на вході камери встановлюються два нормальнозакритих електричних клапана. Один з них подає в камеру стиснене повітря великого тиску, другий випускає його звідти при закритому першому клапані. Електродвигун електромеханічної заслонки підключається безпосередньо до пристрою, в цьому випадку ключами задається його напрямок обертання. Нижче наведені електрична схема, принципи роботи та параметри пристрою. Можливі варіанти постачання на замовлення налаштованих плат пристрою. Чекаю Ваших пропозицій.

Рис.1. Схема програмованого стабілізатора

Деталі: U1 - К561ЛН1, U18 - К1533ИД7, U7 - PIC16F84-04I/P, U9 - DS1820, U10,U11 - АОУ115В, U17,U14,U15,U16 - HD1077G.

Температурний датчик U9 вимірює температуру і передає її в мікроконтролер U7, який виводить її на чотиризначний індикатор на U14-U17, керує двома потужними ключами на X7,X8. Ключі гальванічно розв'язані від решти схеми за допомогою U10,U11. Світлодіоди U12,U13 світяться при відкритих ключах. Третьою задачею мікроконтролера є опитування клавіатури, підключеної через роз'єм X9. Схема дозволяє використовувати стандартну телефонну клавіатуру 4*3 клавіші, але програмно підтримується лише один її стовпець (STL0), тобто 4 кнопки. Їх достатньо для виконуваних функцій. Для сканування клавіатури використовуються імпульси динамічної індикації, які, пройшовши через натиснуту клавішу, підсилюються підсилювачем U1, і, це особливість даної схеми, приймаються по тому порту, куди видаються (RB0 для STL0) дані розрядів індикатора. Під час, коли опитування клавіатури не проводиться, виходи підсилювача переводяться в Z-стан, для чого використовується порт RB7. Резистори R1-R3 - захисні. Напруга мережі 220В подається на загальний для ключів вивід FAZA, і на клапана або двигун, які іншими виводами з'єднуються з KLAPAN1 і KLAPAN2.

Для найбільш точної стабілізації температури в програмному управлінні ключами закладені наступні принципи:

1. Ключ X7 призначений для підвищення температури, X8 - для зниження. При невідповідності температури з вимогою здійснюється вибір потрібного ключа, і він відкривається на програмований час відкриття, потім, протягом також програмованого часу встановлення, при закритому ключі температура вимірюється і знову здійснюється вибір ключа. Таким чином, в режимі стабілізації можна виділити періоди, що складаються з часу відкриття та часу встановлення.

2. При вирішенні відкриття відповідного ключа враховується приріст або зменшення температури, отримане при попередніх вимірюваннях. Для усунення ефекту перерегулювання розраховується час, що пройшло з моменту переходу через необхідну температуру до моменту, коли температура мінімальна або максимальна, і використовується для визначення моменту, коли потрібно відкривати або закривати заслонку.

3. Режим стабілізації може відключатися з клавіатури. При його відключенні здійснюється закриття заслонки шляхом включення зменшуючого ключа на кілька секунд.

4. З клавіатури вводяться і запам'ятовуються в постійній пам'яті необхідна температура, час відкриття та час установлення.

Температурний датчик DS1820 передає в мікроконтролер вже оброблену температуру в цифровому послідовному коді по однопровідному інтерфейсу. Довжина з'єднувальних проводів між датчиком і пристроєм може досягати 10 - 15 метрів і не впливає на точність вимірювання. Докладнішу інформацію про цю мікросхему можна отримати на сайті фірми Dallas Semiconductor.

Текст підпрограми, що використовується в термостабілізаторі для отримання температури (роботи з датчиком), можна скачати нижче

Документація (Datashit) на МК PIC16F84