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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Dispositivo di controllo dell'incubatrice con microcontrollore. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / microcontrollori Il dispositivo portato all'attenzione dei lettori è una delle opzioni sviluppate dall'autore dei dispositivi per il controllo di un'incubatrice di piccole dimensioni. Garantisce la stabilizzazione della temperatura e l'attivazione periodica del motore attuatore per la rotazione delle teglie. Può anche essere utilizzato come termostato accurato con la possibilità di collegare periodicamente un carico aggiuntivo, come un ventilatore. Il dispositivo differisce da quelli precedentemente descritti in quanto fornisce un controllo completamente digitale e stabilizzazione della temperatura con una precisione di 0,1 °C e isteresi variabile, e consente inoltre di regolare il tempo di funzionamento dell'attuatore entro 1 ... 999 s e la pausa tra l'accensione del motore entro 1 ...999 min. Il dispositivo è costituito da unità di controllo e commutazione collegate tramite un cavo a cinque conduttori. Lo schema schematico dell'unità di controllo è mostrato in Fig. 1. Contiene un microcontrollore DDI, che esegue tutte le operazioni necessarie di confronto delle temperature e conteggio degli intervalli di tempo, un decodificatore DD2, indicatori HG1 - HG3 e due stabilizzatori della tensione di alimentazione: DA1 - la parte digitale del dispositivo e DA2 - la parte analogica uno.
L'unità di commutazione (Fig. 2) è composta da due chiavi elettroniche, una delle quali (R22, U1, VD5, R24, VS1) è progettata per accendere e spegnere il riscaldatore (lampada di illuminazione EL1) e l'altra (R23, U2 , VD6, R25, VS2) - motore elettrico dell'attuatore.
Per misurare la temperatura viene utilizzato un sensore di temperatura integrato DA3 con una dipendenza lineare della tensione di uscita dalla temperatura [1]. Un generatore di corrente da 3 mA viene assemblato utilizzando i transistor VT4, VT1 per alimentare DA3. La tensione rimossa dal suo pin 1 viene fornita a un convertitore tensione-frequenza realizzato sul microcircuito DA5 (iA02PP1 [2]). Poiché la tensione sul pin 1 del sensore DA3 rispetto al pin 2 dipende dalla temperatura con un coefficiente di 10 mV/K (K - Kelvin), per spostare le letture sulla scala Celsius, viene applicata una tensione di riferimento di +8 V al pin 5 del DA2,732, prelevato dal pin 3 dello stabilizzatore DA4 Gli impulsi dal pin 9 del convertitore DA5 vengono forniti al driver assemblato sui transistor VT1, VT2 (vedi Fig. 1), le oscillazioni amplificate dalla sua uscita vengono alimentate all'ingresso di conteggio RA4 DD1. Il microcontrollore misura la frequenza del segnale in ingresso e controlla gli indicatori HG1-HG3. Il primo mostra le decine, il secondo e il terzo rispettivamente le unità e i decimi di grado Celsius. Il dispositivo è controllato dai pulsanti SB1-SB3. La prima volta che si preme SB1 (“Installazione”), gli indicatori visualizzano il valore limite inferiore della temperatura (se scende al di sotto di questo valore, il riscaldatore si accenderà). Dopo aver rilasciato il pulsante, il dispositivo entra nella modalità di impostazione, come evidenziato dal lampeggio dell'indicatore, che rappresenta la cifra modificata del parametro. Inizialmente è possibile modificare la cifra meno significativa (HG3). La cifra desiderata viene selezionata premendo il pulsante SB2 ("Seleziona") e il valore richiesto viene impostato utilizzando SB3 ("+"). La successiva pressione del pulsante SB1 commuta il dispositivo nella modalità per l'impostazione del limite di temperatura superiore (se viene superato, il riscaldatore si spegne). Il valore desiderato viene impostato manipolando gli stessi pulsanti SB2 e SB3. Dopo la terza pressione del pulsante SB1, gli indicatori visualizzano il tempo (in secondi) per il quale il meccanismo di rotazione del vassoio viene attivato dopo la pausa successiva. La successiva pressione di SB1 visualizza l'intervallo (in minuti) tra gli avviamenti del motore per la modifica. Se almeno uno di questi parametri (tempo di funzionamento o tempo di pausa) è zero l'attuatore non viene acceso. Infine, premendo il pulsante SB1 per la quinta volta si mette il dispositivo in modalità operativa e sugli indicatori viene visualizzata la temperatura attuale. Tutti i parametri impostati vengono salvati nella memoria non volatile del microcontrollore DDI. Va notato che in modalità installazione, la misurazione e il confronto della temperatura non vengono eseguiti. Nella tabella sono riportati i codici di programma per il microcontrollore DD1.
Le unità di controllo e commutazione, nonché la parte di misurazione del dispositivo (cerchiata da una linea tratteggiata in Fig. 2) sono montate su breadboard separate di dimensioni adeguate (non sono stati sviluppati circuiti stampati). È consentito utilizzare qualsiasi unità di piccole dimensioni che fornisca una tensione di uscita di almeno 12 V con una corrente di 150 mA come fonte di alimentazione per il dispositivo. Al posto dei microcontrollori PIC16F84, PIC16F84A, PIC16CR84 o PIC16C84 nell'unità di controllo possono essere utilizzati. Resistori fissi R16 - R18 - con una deviazione consentita dal valore nominale di ±1...2%, il resto - con una tolleranza di ±10%, resistori di sintonia R19 e R20 - SPZ-19a, SPZ-39a o filo SPZ -5. I fotoaccoppiatori AOU2G sono intercambiabili con i dispositivi AOU115D, AOU115 V, gli indicatori ALS1B sono sostituibili con simili importati con un anodo comune (in questo caso, la resistenza dei resistori R324-R5 può essere aumentata da due a tre volte). Oltre a KU208G è consentito utilizzare i triac TS112-10, TS112-16 nell'unità di commutazione. Se la potenza di carico del triac non supera i 200 W si può fare a meno del dissipatore, altrimenti è necessario un dissipatore alettato (con potenza di commutazione fino a 1 kW le sue dimensioni sono di circa 60x50x25 mm). Il sensore di temperatura K1019ChT1 differisce dal K1Ml descritto in [19] (analogo straniero di LM335) per l'assenza di un'uscita di calibrazione. Quando si utilizza K1019EM1, il suo pin 3 è collegato invece del pin 2 di K1019CHT1, il pin 2 è collegato invece del pin 1 e il pin di calibrazione è lasciato libero.
Il microcircuito PNC UA02PP1 è un analogo modificato dell'LM331 straniero, il cui schema di collegamento è mostrato in Fig. 3. Come ultima risorsa, al posto di UA0PP1, è possibile utilizzare KR1108PP1, accendendolo secondo lo schema di Fig. 1 fornito in [3] e riducendo della metà la potenza nominale di uno qualsiasi degli elementi di impostazione della frequenza (preferibilmente il condensatore C1). Tuttavia, tale sostituzione richiederà l'uso di un alimentatore bipolare con tensioni di +15 e -15 V. La configurazione del dispositivo si riduce alla calibrazione della parte di misurazione. Per fare ciò, il sensore DA3 viene posizionato nella neve o nel ghiaccio che si scioglie e il resistore di regolazione R19 viene utilizzato per impostare le letture dell'indicatore su zero. Quindi il sensore, insieme ad un termometro accurato, viene abbassato in un thermos con acqua riscaldata ad una temperatura di +30...40 °C. Dopo un po' di tempo, il resistore di sintonizzazione R20 raggiunge le letture dell'indicatore corrispondenti. In alcuni casi, potrebbe essere necessario selezionare la resistenza R16 entro l'intervallo 90...110 kOhm. Sono possibili diverse opzioni di progettazione per il dispositivo. Ad esempio, l'unità di controllo si trova all'esterno dell'incubatrice ed è collegata tramite un cavo a cinque conduttori a un dispositivo di commutazione situato all'interno della camera dell'incubatrice. In ogni caso si consiglia di realizzare la parte di misurazione sotto forma di sensore remoto installato sopra i vassoi e collegato al dispositivo tramite un cavo a tre fili. Nella versione dell'autore, questa unità è montata su una tavola di piccole dimensioni e collocata in una custodia di plastica sigillata. Le raccomandazioni per la progettazione dell'attuatore sono fornite in [4]. Va notato che, a causa della capacità di impostare con precisione il tempo di funzionamento del motore, non sono necessari un meccanismo a camme e interruttori di contatto sull'albero del cambio del motore. Quando si imposta il dispositivo, è sufficiente selezionare con precisione il tempo di funzionamento del motore in modo che l'albero del cambio ruoti nell'angolo desiderato. Letteratura
Autore: A.Borisevich, Sebastopoli, Ucraina
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