Микроконтроллерное устройство управления инкубатором. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Микроконтроллеры

 Комментарии к статье

Предлагаемое вниманию читателей устройство - один из вариантов, разработанных автором приборов для управления малогабаритным инкубатором. Он обеспечивает стабилизацию температуры и периодическое включение двигателя исполнительного механизма для поворота лотков. Его можно также использовать как точный терморегулятор с возможностью периодического подключения дополнительной нагрузки, например, вентилятора.

От ранее описанных устройство отличается тем, что осуществляет полностью цифровой контроль и стабилизацию температуры с точностью 0,1 °С и изменяемым гистерезисом, а также позволяет регулировать время работы исполнительного механизма в пределах 1 ...999 с и паузу между включением двигателя в пределах 1...999 мин.

Устройство состоит из блоков управления и коммутации, соединенных пятижильным кабелем.

Принципиальная схема блока управления изображена на рис. 1. Он содержит микроконтроллер DDI, осуществляющий все необходимые операции сравнения температуры и отсчета временных интервалов, дешифратор DD2, индикаторы HG1 -HG3 и два стабилизатора напряжения питания: DA1 - цифровой части устройства и DA2 - аналоговой.

Блок коммутации (рис. 2) состоит из двух электронных ключей, один из которых (R22, U1, VD5, R24, VS1) предназначен для включения и выключения нагревателя (осветительной лампы EL1), а другой (R23, U2, VD6, R25, VS2) - электродвигателя исполнительного механизма.

Для измерения температуры применен интегральный термодатчик DA3 с линейной зависимостью выходного напряжения от температуры [1]. На транзисторах VT3, VT4 собран генератор тока 1 мА для питания DA3. Напряжение, снимаемое с его вывода 1, подается на преобразователь напряжение-частота, выполненный на микросхеме DA5 (иА02ПП1 [2]).

Поскольку напряжение на выводе 1 датчика DA3 относительно его вывода 2 зависит от температуры с коэффициентом 10 мВ/К (К - Кельвин), для смещения показаний в шкалу Цельсия на вывод 8 DA5 подается образцовое напряжение +2,732 В, снимаемое с вывода 3 стабилизатора DA4

Импульсы с вывода 9 преобразователя DA5 поступают на формирователь, собранный на транзисторах VT1, VT2 (см. рис. 1), усиленные колебания с его выхода подаются на счетный вход RA4 DD1. Микроконтроллер измеряет частоту поступающего сигнала и управляет индикаторами HG1-HG3. Первый из них отображает десятки, второй и третий - соответственно единицы и десятые доли градуса Цельсия.

Управляют устройством кнопками SB1- SB3. При первом нажатии SB1 ("Установка") на индикаторы выводится значение температуры нижнего предела (если она станет ниже этого значения, включится нагреватель). После отпускания кнопки устройство переходит в режим настройки, о чем свидетельствует мигание индикатора, который представляет модифицируемый разряд параметра. Первоначально для изменения доступен младший разряд (HG3). Нужный разряд выбирают нажатием кнопки SB2 ("Выбор"), а требуемое значение устанавливают с помощью SB3 ("+").

Следующее нажатие кнопки SB1 переводит устройство в режим установки верхнего предела температуры (при его превышении нагреватель отключается). Нужное значение устанавливают, манипулируя теми же кнопками SB2 и SB3.

После третьего нажатия кнопки SB1 на индикаторах отображается время (в секундах), на которое включается после очередной паузы механизм поворота лотков. Следующее нажатие на SB1 выводит для модификации интервал (в минутах) между включениями электродвигателя. Если хотя бы один из этих параметров (время работы или паузы) равен нулю, исполнительный механизм не включается.

Наконец, пятое нажатие кнопки SB1 переводит устройство в рабочий режим, и на индикаторах появляется значение текущей температуры. Все установленные параметры сохраняются в энергонезависимой памяти микроконтроллера DDI. Следует заметить, что в режиме установки измерение и сравнение температуры не производятся.

Коды программы для микроконтроллера DD1 приведены в таблице.

(нажмите для увеличения)

Блоки управления и коммутации, а также измерительная часть устройства (на рис. 2 обведена штрихпунктирной линией) смонтированы на отдельных макетных платах подходящих размеров (печатные платы не разрабатывались).

В качестве источника питания устройства допустимо использовать любой малогабаритный блок, обеспечивающий выходное напряжение не менее 12 В при токе 150 мА.

Вместо PIC16F84 в блоке управления можно применить микроконтроллеры PIC16F84A, PIC16CR84 или PIC16C84. Постоянные резисторы R16 - R18 - с допускаемым отклонением от номинала ±1...2%, остальные - с допуском ±10%, подстроечные R19 и R20 - СПЗ-19а, СПЗ-39а или проволочные СП5-2. Оптроны АОУ115Г заменимы приборами АОУ115Д, АОУ1 В, индикаторы АЛC324Б - аналогичными импортными с общим анодом (при этом сопротивление резисторов R5-R12 можно увеличить в два-три раза).

Кроме КУ208Г, в блоке коммутации допустимо применение симисторов ТС112-10, ТС112-16. Если мощность нагрузки симистора не превышает 200 Вт, можно обойтись без теплоотвода, в противном случае необходим ребристый теплоотвод (при коммутируемой мощности до 1 кВт его размеры - примерно 60x50x25 мм).

Термодатчик К1019ЧТ1 отличается от описанного в [1] К19Ml (зарубежный аналог LM335) отсутствием вывода калибровки. При использовании К1019ЕМ1 его вывод 3 подключают вместо вывода 2 К1019ЧТ1, вывод 2 - вместо вывода 1, а вывод калибровки оставляют свободным.

Микросхема ПНЧ UА02ПП1 - модифицированный аналог зарубежной LM331, схема включения которой изображена на рис. 3. В крайнем случае вместо UA0ПП1 можно использовать КР1108ПП1, включив ее в соответствии со схемой на рис. 1, приведенной в [3], и уменьшив номинал любого из частотозадающих элементов в два раза (предпочтительнее конденсатора С1). Однако такая замена потребует применения двуполярного источника питания напряжением +15 и -15 В.

Налаживание устройства сводится к калибровке измерительной части.

Для этого датчик DA3 помещают в тающий снег или лед и подстроечным резистором R19 устанавливают нулевые показания индикаторов. Затем датчик вместе с точным термометром опускают в термос с водой, нагретой до температуры +30...40 °С. Через некоторое время подстроечным резистором R20 добиваются соответствующих показаний индикаторов. В некоторых случаях может потребоваться подбор резистора R16 в пределах 90...110кОм.

Возможны различные варианты конструкции устройства. Например, блок управления располагают снаружи инкубатора и соединяют пятижильным кабелем с устройством коммутации, размещенным внутри камеры инкубатора. В любом случае измерительную часть рекомендуется изготовить в виде выносного датчика, установленного над лотками и соединенного с устройством трехжильным кабелем. В авторском варианте этот узел смонтирован на малогабаритной плате и помещен в герметичный пластмассовый корпус.

Рекомендации по конструированию исполнительного механизма приведены в [4]. Следует заметить, что благодаря возможности точной установки времени работы двигателя, отпадает необходимость в кулачковом механизме и контактных выключателях на валу редуктора двигателя. Во время налаживания устройства нужно только точно подобрать такое время работы двигателя, чтобы вал редуктора поворачивался на нужный угол.

Литература

1. Бирюкове. Микросхемы-термодатчики К1019ЕМ1, К1019ЕМ1А. - Радио, 1996, № 7, с. 59.
2. Техническое описание UА02ПП1. - <kwazar-ia.kiev.ua>
3. Интегральный преобразователь напряжение-частота-напряжение КР1108ПП1 и его применение. - Радио, 2001, № 8, С. 51.
4. Григорьев А. Блок управления кинематикой инкубатора. - Радио, 1999, № 10, с. 32.

Автор: А.Борисевич, г.Севастополь, Украина

Смотрите другие статьи раздела Микроконтроллеры.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Питомцы как стимулятор разума 06.10.2025

Помимо эмоциональной поддержки, домашние питомцы могут оказывать заметное воздействие на когнитивные процессы, особенно у пожилых людей. Новое масштабное исследование показало, что общение с кошками и собаками не просто улучшает настроение - оно действительно способствует замедлению возрастного снижения умственных способностей. Работа проводилась в рамках проекта Survey of Health, Ageing and Retirement in Europe (SHARE), охватывающего период с 2004 по 2022 год. В исследовании приняли участие тысячи европейцев старше 50 лет. Анализ показал, что владельцы домашних животных демонстрируют более устойчивые когнитивные функции по сравнению с теми, кто не держит питомцев. Особенно выражен эффект оказался у владельцев кошек и собак. Согласно данным ученых, владельцы собак дольше сохраняют хорошую память, в то время как хозяева кошек медленнее теряют способность к быстрому речевому взаимодействию. Исследователи связывают это с тем, что ежедневное взаимодействие с животными требует внимани ...>>

Мини-ПК ExpertCenter PN54-S1 06.10.2025

Компания ASUSTeK Computer презентовала новый мини-компьютер ASUS ExpertCenter PN54-S1. Устройство ориентировано на пользователей, которым важно сочетание производительности, энергоэффективности и универсальности - от офисных задач до мультимедийных проектов. В основе ExpertCenter PN54-S1 лежит современная аппаратная платформа AMD Hawk Point, использующая архитектуру Zen 4. Это поколение чипов отличается улучшенным управлением энергопотреблением и повышенной вычислительной мощностью. Новинка доступна в конфигурациях с процессорами Ryzen 7260, Ryzen 5220 и Ryzen 5210, представленных AMD в начале 2025 года. Таким образом, устройство охватывает широкий диапазон задач - от базовых офисных до ресурсоемких вычислений. Корпус мини-ПК выполнен из прочного алюминия и имеет размеры 130&#215;130&#215;34 мм, что делает его практически незаметным на рабочем столе или за монитором. Несмотря на компактность, внутренняя компоновка позволяет установить два модуля оперативной памяти SO-DIMM ...>>

Глазные капли, возвращающие молодость зрению 05.10.2025

С возрастом человеческий глаз постепенно теряет способность четко видеть на близком расстоянии - развивается пресбиопия, или возрастная дальнозоркость. Этот естественный процесс связан с утратой эластичности хрусталика и ослаблением цилиарной мышцы, отвечающей за фокусировку. Миллионы людей по всему миру сталкиваются с необходимостью носить очки для чтения или прибегают к хирургическим методам коррекции. Однако исследователи из Центра передовых исследований пресбиопии в Буэнос-Айресе представили решение, которое может стать удобной и неинвазивной альтернативой - специальные глазные капли, способные улучшать зрение на длительный срок. Разработку возглавила Джованна Беноцци, директор Центра. По ее словам, цель исследования состояла в том, чтобы предоставить пациентам с пресбиопией эффективный и безопасный способ коррекции зрения без хирургического вмешательства. Новые капли, созданные на основе пилокарпина и диклофенака, показали убедительные результаты: уже через час после первого пр ...>>

Случайная новость из Архива Прозрачный OLED-телевизор Mi TV Lux Transparent Edition 12.08.2020 Компания Xiaomi анонсировала Mi TV LUX OLED Transparent Edition - первый в мире полностью прозрачный телевизор, который будет выпускаться массово для потребительского рынка. В Mi TV LUX OLED Transparent Edition используется 55-дюймовая прозрачная панель OLED толщиной 5,7 мм, которая поддерживает частоту обновления изображения 120 Гц, 10-разрядное представление данных обеспечивает охват 93% цветового пространства DCI-P3. Время отклика матрицы составляет 1 мс. Также заявлена поддержка технологии MEMC (система динамической адаптации качества картинки на экране). Вся элементная база вынесена в несъемное круглое основание, которое также выполняет роль подставки. Аппаратным базисом выступает изготовленная на заказ SoC MediaTek 9650 с ИИ движком AI Master Smart Engine, который предлагает более 20 алгоритмов оптимизации и специальный адаптивный режим для 5 основных сценариев использования. В вычислительном блоке также спрятана аудиосистема с поддержкой технологии объемного звучания Dolby Atmos и функции AI Master for Audio, которая определяет тип воспроизводимого контента и автоматически применяет соответствующие настройки звучания. Прозрачный телевизор Xiaomi Mi TV LUX OLED Transparent Edition начнет продаваться в Китае с 16 августа по рекомендованной цене около $7200.

Другие интересные новости:

▪ MOSFET-транзисторы CoolMOS P7 600 В

▪ Жирная пища разрушает мозг

▪ Угольная пена

▪ Создание сильных магнитных полей импульсом лазерного света

▪ Как мозг понимает грамматику

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Загадки для взрослых и детей. Подборка статей

▪ статья Абу Мухаммад Муслих ад-Дин ибн Абд Аллах Саади Ширази (Саади). Знаменитые афоризмы

▪ статья Какая часть наследственной информации отражает индивидуальность человека? Подробный ответ

▪ статья Пимента лекарственная. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Смесители на микросхеме UL1042 (К174ПС1). Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Сверхрегенеративный приемник на 90...150 МГц. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025