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:

Кратковременное голодание и работа мозга 25.11.2025

На фоне роста популярности интервального голодания многие опасаются, что отказ от еды на несколько часов может обернуться снижением концентрации, ухудшением памяти и общим "затуманиванием" сознания. Однако современные исследования позволяют иначе взглянуть на эту тему. Научный обзор, включивший свыше семидесяти независимых экспериментов и более 3,5 тысячи участников, показал: здоровые взрослые, которые не ели от десяти до двенадцати часов, выполняли когнитивные тесты так же качественно, как и те, кто принимал пищу перед испытанием. Память, скорость реакции, логическое мышление и внимание оставались на прежнем уровне, что опровергает распространенный бытовой миф. Доктор Дэвид Моро, профессор психологии из Университета Окленда в Новой Зеландии, подчеркивает, что представления о "головной туманности" во время голода часто оказываются преувеличенными. Он отмечает, что люди склонны связывать чувство голода с низкой энергией, раздражительностью и невозможностью сосредоточиться, хотя че ...>>

Умная розетка TP-Link Tapo P410M 25.11.2025

Компания TP-Link выпустила на рынок новую уличную розетку Tapo P410M. Она получила поддержку универсального стандарта Matter и стала еще одним шагом в сторону единой экосистемы умных устройств. Особенность Tapo P410M заключается в том, что она рассчитана на работу в сложных климатических условиях. Устройство функционирует при температуре от -20 до +50 °C и защищено от дождя, влаги и пыли по стандарту IP54. Благодаря этому розетка безопасно используется на открытом воздухе, будь то внутренний двор, садовая зона или наружное освещение возле дома. Компания TP-Link также акцентировала внимание на удобстве подключения. Розетка поддерживает Wi-Fi 2,4 ГГц и Bluetooth LE, что избавляет от необходимости покупать отдельный хаб. Настройка выполняется через фирменное приложение Tapo или с использованием QR-кода на корпусе, что особенно удобно при установке в труднодоступных местах. После первичной конфигурации управление устройством доступно из приложения или с помощью голосовых помощников A ...>>

Игровой монитор Sony PlayStation Gaming Monitor 24.11.2025

На презентации State of Play компания Sony представила устройство, которое может изменить представления о фирменной экосистеме PlayStation, - свой первый игровой монитор под этим брендом. PlayStation Gaming Monitor, как официально назвали новинку, ориентирован сразу на две аудитории: владельцев консолей и пользователей ПК. Для компьютерных систем, включая macOS, поддерживается частота обновления до 240 Гц с технологией переменной частоты VRR, а для консолей PlayStation 5 и PlayStation 5 Pro частота ограничена 120 Гц, что соответствует архитектуре и возможностям самих приставок. Основу устройства составляет 27-дюймовая IPS-панель с разрешением QHD 2560?1440 пикселей, обеспечивающая высокую четкость и широкий угол обзора. Отдельное внимание продукция заслужила благодаря функции, не встречавшейся ранее в мониторах Sony. В нижней части корпуса находится встроенная выдвижная док-станция для беспроводной зарядки контроллеров DualSense. Такой подход позволяет избавиться от отдельных зар ...>>

Случайная новость из Архива Искусственный интеллект выявит опасных водителей 15.09.2020 Австралийские ученые, которые разрабатывают новые технологии для обеспечения безопасности на дорогах, сообщили о создании новой уникальной системы. Она позволяет распознавать номера авто, которые перемещаются по трассе, а также вычисляет те факторы, в поведении водителя, которые могут стать опасными для остальных участников дорожного движения. Так, искусственный интеллект способен "увидеть", что водитель авто едет с не пристегнутым ремнем безопасности. Также система отреагирует на автолюбителей, которые засыпают за рулем либо во время движения общаются с кем-то по телефону. Помимо этого, в ближайшее время планируется добавить еще несколько новых функций, которые дадут возможность повысить безопасность движения. К примеру, искусственный интеллект будет проводить анализ маневров, совершаемых водителем, а также на основании результатов анализа оценивать его состояние.

Другие интересные новости:

▪ Свет заменит электроны в компьютерах будущего

▪ Бактерии для космической горнодобывающей отрасли

▪ Водная замена литий-ионным аккумуляторам

▪ Защита океана выгодна рыболовству и туризму

▪ Пластырь для измерения кровотока без инъекций

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Личный транспорт: наземный, водный, воздушный. Подборка статей

▪ статья Ученик чародея. Крылатое выражение

▪ статья Как у женщин может проявиться ложная беременность? Подробный ответ

▪ статья Менеджер контакт-центра. Должностная инструкция

▪ статья Техника безопасности при эксплуатации электропроводки и электроприборов. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Извержение вулкана. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025