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:

Хорошо управляемые луга могут компенсировать выбросы от скота 15.02.2026

Животноводство, особенно разведение крупного рогатого скота, часто обвиняют в значительном вкладе в глобальное потепление из-за мощного парникового газа - метана, который выделяется при пищеварении у жвачных животных. Это вызывает острые политические споры и призывы к сокращению потребления мяса. Однако ученые напоминают, что полная картина климатического воздействия отрасли не ограничивается только выбросами от животных: огромную роль играет окружающая экосистема - пастбища, почва и растительность, которые способны активно поглощать углекислый газ из атмосферы. Исследователи из Университета Небраски-Линкольна решили глубже изучить этот баланс. Группа под руководством профессора Галена Эриксона сосредоточилась на том, как правильно организованные пастбища накапливают углерод в растениях и грунте благодаря естественным процессам, стимулируемым выпасом скота. Ученые подчеркивают, что при достаточном уровне осадков и грамотном управлении такие луга превращаются в мощные природные погло ...>>

NASA тестирует инновационную технологию крыла 15.02.2026

Коммерческая авиация ежегодно расходует колоссальные объемы керосина, что сказывается не только на бюджете авиакомпаний, но и на состоянии окружающей среды. В 2024 году глобальные затраты на авиационное топливо достигли 291 миллиарда долларов, и эта сумма продолжает расти. Чтобы справиться с этими вызовами, NASA активно работает над технологиями, способными заметно повысить аэродинамическую эффективность самолетов. Одним из самых перспективных направлений стало создание специальной конструкции крыла, которая максимизирует естественный ламинарный поток воздуха и минимизирует сопротивление. В январе 2026 года специалисты NASA Armstrong Flight Research Center успешно провели важный этап наземных испытаний концепции Crossflow Attenuated Natural Laminar Flow (CATNLF). Для эксперимента под фюзеляж исследовательского самолета F-15B закрепили вертикально ориентированную масштабную модель высотой около 0,9 м (3 фута), напоминающую узкий киль. Такая компоновка позволила подвергнуть прототип р ...>>

Забота о внуках очень полезна для здоровья мозга 14.02.2026

Общение между поколениями приносит радость всей семье, но мало кто задумывается, насколько активно бабушки и дедушки, заботящиеся о внуках, поддерживают свою умственную форму. Регулярное взаимодействие с детьми стимулирует мозг пожилых людей, помогая сохранять память, скорость мышления и общую когнитивную активность. Новые научные данные подтверждают, что такая добровольная помощь не только важна для общества, но и может замедлять возрастные изменения в мозге. Исследователи из Тилбургского университета в Нидерландах провели анализ, чтобы понять, приносит ли уход за внуками реальную пользу здоровью пожилых людей. Ведущий автор работы Флавия Черечес отметила, что многие бабушки и дедушки регулярно присматривают за детьми, и оставался открытым вопрос, насколько это положительно сказывается на их собственном благополучии, особенно в плане когнитивных функций. Ученые поставили цель выяснить, способен ли регулярный уход за внуками замедлить снижение памяти и других умственных способ ...>>

Случайная новость из Архива Кораллы не загорают 11.08.2000 Сотрудники Австралийского института морских наук создали на основе веществ, выделяемых кораллами, новый, весьма действенный крем от загара. Так как в нем применяются естественные соединения, он не вызывает аллергии. Прибрежные кораллы, дважды в сутки остающиеся на несколько часов на суше во время отлива, могли бы сильно страдать от ультрафиолетовых солнечных лучей, но они выделяют особые соединения, предохраняющие от ожогов. Эти так называемые микоспориноподобные аминокислоты эффективно поглощают и рассеивают ультрафиолет. Но их молекулы очень нестабильны. Почти десять лет заняла работа по получению аналогичных, но устойчивых соединений. В молекулах микоспориноподобных аминокислот химики поочередно заменяли часть атомов, стремясь, чтобы полезные свойства молекул сохранились, а неустойчивость исчезла. После проверки сотен версий молекул этого удалось добиться. Выпуск нового крема уже начат одной австралийской косметической фирмой.

Другие интересные новости:

▪ Высокоэффективный полупроводниковый лазер от Sharp

▪ Семейство 75 и 100 в MOSFET-транзисторов пополнилось

▪ Транзистор из розы

▪ Белый-белый жук

▪ Губы из пробирки

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Жизнь замечательных физиков. Подборка статей

▪ статья Леся Украинка. Знаменитые афоризмы

▪ статья Как делается сливочное масло? Подробный ответ

▪ статья Передвижение по территории и производственным помещениям автотранспортного предприятия. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Электронный пускорегулирующий аппарат на микросхеме КР1211ЕУ1 с питанием от бортовой сети автомобиля (11-15 В). Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Рамочка для портрета. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026