A Digital circuito controlador de temperatura é um controlador de temperatura preciso em aplicações médicas, industriais e domésticas. Este sistema é melhor do que o sistema analógico / termostato, que tem baixa precisão. Por exemplo, ele pode ser usado para controle de temperatura de uma incubadora onde manter uma temperatura precisa é muito importante.
Sistema de controle digital de temperatura
Descrição do diagrama de blocos do controlador digital de temperatura
Este sistema de controlador digital de temperatura proposto fornece as informações de temperatura em um display e, quando a temperatura excede o ponto de ajuste, a carga (isto é, o aquecedor) é desligada. Neste projeto, uma lâmpada é fornecida como uma carga para fins de demonstração. O diagrama de blocos do sistema digital de controle de temperatura é fornecido abaixo.
Diagrama de blocos do controlador digital de temperatura
O sistema de controlador de temperatura digital proposto usa um microcontrolador da família 8051, que é o coração da aplicação. A unidade de exibição consiste em quatro display de sete segmentos , Sensor de temperatura e têm interface com o microcontrolador.
O sensor de temperatura digital faz interface com o microcontrolador para detectar as condições de temperatura. Este sistema também fornece quatro interruptores de botão para ajustar as configurações de temperatura.
Em seguida, o microcontrolador pesquisa continuamente as informações de temperatura através de um sensor de temperatura digital e exibe no display de 7 segmentos e desliga automaticamente a lâmpada, quando a temperatura correspondente excede o ponto de ajuste.
Requisitos de Hardware
- Transformador (230 - 12 V ac)
- Regulador de voltagem (LM 7805)
- Retificador
- Filtro
- Microcontrolador (at89s52 / at89c51)
- DS1621 Sensor de temperatura
- Apertar botões
- Display de 7 segmentos
- BC547
- Resistores
- Capacitores
- 1N4007
- Retransmissão
Microcontrolador (AT89S52)
O Atmel AT89S52 é um poderoso microcontrolador baseado em 8051 que fornece uma solução altamente flexível e econômica para muitas aplicações de controle embarcado.
O AT89S52 fornece os seguintes recursos padrão:
- 8K bytes de Flash
- 256 bytes de RAM
- 32 linhas de I / O
- Cronômetro de vigilância
- Dois indicadores de dados
- Três cronômetros / contadores de 16 bits
- Uma arquitetura de interrupção de dois níveis de seis vetores
- Uma porta serial full duplex
- Oscilador no chip e circuito de relógio
O diagrama de pinos é fornecido abaixo.
Microcontrolador 8051
Sensor de temperatura - DS1621
Um sensor é um dispositivo que recebe e responde a um sinal ou estímulo. Um sensor pode converter o sinal recebido apenas na forma elétrica.
O Sensor de Temperatura - DS 1621 fornece os seguintes recursos padrão:
- As medições não requerem componentes externos
- Mede temperaturas de -55 ° C a + 125 ° C em incrementos de 0,5 ° C (67 ° F a 257 ° F em incrementos de 0,9 ° F)
- A temperatura é lida como um valor de 9 bits (transferência de 2 bytes)
- Ampla faixa de fonte de alimentação (2,7 V a 5,5 V)
- Converte temperatura em palavra digital em menos de 1 segundo
- As configurações termostáticas são definidas pelo usuário e não voláteis
- Os dados são lidos / gravados por meio de uma interface serial de 2 fios (linhas de I / O de drenagem abertas)
- As aplicações incluem controles termostáticos, sistemas industriais, produtos de consumo, termômetros ou qualquer sistema termossensível
- É um pacote DIP ou SO de 8 pinos
Descrição do pino
Descrição do pino DS1621
- SDA - Entrada / Saída de Dados Seriais de 2 Fios
- SCL - Relógio serial de 2 fios
- GND - Ground
- TOUT - Sinal de saída do termostato
- A0 - Entrada de endereço do chip
- A1 - Entrada de endereço do chip
- A2 - Entrada de endereço do chip
- VDD - Tensão da fonte de alimentação
Um diagrama funcional do DS1621 é mostrado na figura abaixo.
Diagrama de Bloco Funcional DS1621
O DS1621 fornece leituras de temperatura de 9 bits, que indicam a temperatura do dispositivo. O sinal de saída do termostato (TOUT) está ativo quando a temperatura do dispositivo excede uma temperatura definida pelo usuário (TH).
A saída permanece ativa até que a temperatura caia abaixo de uma temperatura definida pelo usuário TL, permitindo qualquer histerese necessária. As configurações de temperatura definidas pelo usuário são armazenadas na memória não volátil, de forma que as peças podem ser programadas antes da inserção em um sistema.
As configurações de temperatura e leituras de temperatura são todas comunicadas de / para o DS1621 a partir do Microcontrolador em uma interface serial simples de 2 fios (I2C) .
Temperatura de medição
O DS1621 mede a temperatura usando um sensor de temperatura baseado em gap. Um delta-sigma conversor analógico para digital (ADC) converte a temperatura medida em um valor digital que é calibrado em ° C ou ° F.
A leitura da temperatura é fornecida em uma leitura de complemento de dois de 9 bits emitindo o comando READ TEMPERATURE. Os dados são transmitidos através da interface serial de 2 fios - MSB primeiro ( Interface de comunicação serial I2C )
Display Básico de Sete Segmentos
Esta versão é uma versão comum do ânodo. Isso significa que a perna positiva de cada LED está conectada a um ponto comum que é o pino 3, Vcc neste caso. Cada Diodo emissor de luz tem uma perna negativa que é conectada a um dos pinos do dispositivo.
Display LED de 7 segmentos
Para fazer funcionar, você precisa conectar os pinos de 3 a 5 volts. Então, para fazer cada segmento acender, conecte o pino de aterramento daquele conduzido ao aterramento por meio de um resistor. Também pode ser usado por meio de qualquer pino de porta do microcontrolador no modo de afundamento, por ex. PORT 0 no microcontrolador da série 8051.
Programas
Usamos a linguagem 'C' para escrever o código do aplicativo e compilamos usando o compilador KEIL micro vision (IDE). Após a conclusão da escrita do software, esse código será convertido em código hexadecimal para acionar o Microcontrolador. O código hexadecimal gerado é gravado no microcontrolador usando um programador adequado.
Diagrama esquemático Conexões do controlador digital de temperatura
A fonte de alimentação de 5v é necessária para operar o sistema, conectado ao pino 40 do microcontrolador e o GND está conectado ao seu 20 pinos. Os pinos 1.0 a 1.3 da porta 1 são conectados aos botões. Os pinos 3.5 a 3.7 do microcontrolador são conectados a 1, 2, 3 pinos do sensor de temperatura DS1621 respectivamente.
Diagrama esquemático do controlador digital de temperatura
Os pinos 0,0 a 0,6 da porta 0 do microcontrolador estão conectados ao display de 7 segmentos. Os pinos 2.0 a 2.3 da porta 2 do microcontrolador estão conectados aos transistores BC547 da porta 2 do microcontrolador está conectado ao BC547 do transistor. O pino 2.4 está conectado a outro transistor BC547 que aciona o relé.
Trabalhando
O projeto usa um sensor digital de temperatura DS1621 que faz interface com o microcontrolador. A superfície deste IC de 8 pinos detecta a temperatura ambiente para fornecer dados digitais em série no pino nº 1, que é exibido no microcontrolador por 4 unidades de Display de ânodo comum de 7 segmentos todos conectados em paralelo à porta '0'.
Quatro interruptores de botão estão sendo conectados ao microcontrolador com resistores pull-up para ajudar a programar a temperatura definida conforme desejado. A saída do microcontrolador no pino 25 aciona um transistor que por sua vez aciona um relé que liga ou desliga o aquecedor para manter a temperatura.
O projeto, no entanto, usa uma lâmpada no lugar do aquecedor para fins de demonstração. A lâmpada estará normalmente LIGADA para ser DESLIGADA assim que a temperatura definida for atingida.
Aplicações do controlador digital de temperatura
A seguir estão alguns exemplos de aplicações para as quais deve ser dada atenção especial.
- Uso externo envolvendo contaminação química potencial ou interferência elétrica
- Sistemas de controle de energia nuclear, sistemas de combustão, sistemas ferroviários, sistemas de aviação
- Equipamentos médicos, máquinas de diversão, veículos, equipamentos de segurança e instalações sujeitos a regulamentações industriais ou governamentais separadas
- Sistemas, máquinas e equipamentos que podem representar risco de vida ou propriedade
Portanto, trata-se de um controlador digital de temperatura usando um microcontrolador. Esperamos que você tenha entendido melhor este conceito.
Além disso, qualquer dúvida sobre este conceito ou projetos baseados em microcontroladores, por favor, dê sua opinião comentando na seção de comentários abaixo. Aqui está uma pergunta para você, qual é a função do display de 7 segmentos?
