ЭКОНОМИЧНЫЙ ТЕРМОРЕГУЛЯТОР

Если стоит задача поддержания температуры объекта на протяжении продолжительного времени (на протяжении года или сезона), регулятор температуры постоянно включен в сеть и потребляет энергию как в момент регулирования, так и в момент контроля температуры. Приборы, выпускаемые промышленностью, потребляют от сети переменного тока мощность порядка 5...10 Вт, причем основная доля потребляемой энергии уходит на индикацию. Такой принцип лежит в основе работы большинства приборов регулирования.

Когда приборы управления устанавливаются там, где нет необходимости в постоянном визуальном контроле за температурой и режимами управляющего прибора, индикация является избыточным параметром, поскольку необходимость визуального контроля возникает эпизодически, во время профилактических работ.

На рис. 1а представлена схема экономичного регулятора температуры. Датчиком температуры является микросхема DS1821, подключаемая к разъему Х1. Данная микросхема для связи с внешними устройствами использует интерфейс MicroLAN со всеми преимуществами однопроводного интерфейса [1]. Микросхема может быть удалена от процессорного блока на расстояние до 300 м.

Параметры DS1821:

Диапазон измеряемых температур, °С ........ -55...+126
Точность преобразования, °С ......... 1
Напряжение питания, В ......... 4,3.,.5,5
Ток потребления, мА ...... 1
Время преобразования, с ....... 1

Параметры терморегулятора

Диапазон регулирования температуры, °С .......... 0....99
Точность поддержания температурного режима, °С ...... ±1
Режим регулирования температуры ........ релейный (Вкл./Выкл,}

Информация о текущей температуре отображается на двухпозиционном семисегментном светодиодном индикаторе HL1. Нами применена семисег-ментная "двухместная" импортная матрица типа TG3241D с общими катодами. Резисторами R9 и R10 подбирают оптимальную яркость свечения сегментов. Резистор R8 подбирается в зависимости от типа реле, для его уверенного срабатывания. Индикатором включения устройства в сеть является светодиод VD4, индикатором процесса регулирования — светодиод VD2. Микросхемы DD2 и DD3 являются буферными элементами и регистрами хранения индицируемого значения температуры. Для управления регулятором используется микроконтроллер фирмы ATMEL AT89C2051, имеющий внутреннюю память программ на 2 Кб. Переключатель S1 предназначен для перевода устройства в режим пониженного энергопотребления (режим термостата). Реле К1 управляет нагревателем через соответствующие цепи сопряжения уровней по мощности. Выключатели S2 и S3 служат для установки верхнего и нижнего пределов регулирования.

На рис.1б представлена схема блока питания. Он собран на интегральном стабилизаторе LM7805 (КР142ЕН5А). Блокировочные конденсаторы С6...С9 устанавливаются возле микросхем DD1...DD3. Имеются два режима работы устройства. В первом режиме переключатель S1 устанавливается в положение "Работа". В этом режиме пользователь программирует устройство, устанавливая нижний и верхний пределы регулирования. Вводимая информация и режимы отображаются на светодиодных семисегментных индикаторах. После задания параметров устройство выполняет функции регулирования и индикации текущей температуры и состояния регулирующего органа. В таком режиме устройство потребляет мощность от сети около 1,25 Вт.

Во втором режиме микросхема DS1821 работает в режиме термостата. При этом с элементов индикации и процессора снимается питание. Переключатель S1 устанавливается в положение "Терм". Переход из режима 1 в режим 2 и обратно можно произвести в любой момент без потери возможности контроля температурных параметров объекта. В режиме 2 в работе принимают участие только микросхема DS1821 и элементы управления регулирующим элементом. Перед переходом в режим 2 необходимо в режиме 1 установить параметры регулирования. Потребление мощности в режиме 2 составляет около 0,5 Вт. При этом необходимо заметить, что все параметры и установки хранятся в энергонезависимой памяти микросхемы DS1821, и их значения сохраняются при обесточивании всего устройства.

Рассмотрим схему, приведенную на рис.2. Устройство содержит минимум деталей, но способно выполнять все функции вышеописанного устройства в режиме 2. При этом программирование и задание параметров необходимо осуществлять устройством по схеме рис.1. После программирования и установки пределов, микросхему DS1821 можно подключить к схеме рис.2.

Программа установки параметров и режимов данной микросхемы разработана для компьютера типа IBM PC. При этом программирование осуществляется на компьютере, а затем микросхема используется в устройстве по схеме рис.2. Для нескольких устройств регулирования можно использовать только одно устройство программирования. Если необходимо проконтролировать температуру, можно временно вместо второго устройства подключить первое. Разъемы Х1 и Х2 обоих устройств совпадают.

Другие страницы сайта