Терморегулятор на PIC16F73

Предлагаемый терморегулятор обеспечивает поддержание плюсовой температуры по установленному верхнему и нижнему пределу. Пределы установки температуры — от 0 до 99 градусов. Температура может поддерживаться как с помощью ТЭНов, так и при помощи парового или водяного отопления с использованием сервоприводов с концевыми датчиками. Для контроля над возможными аварийными ситуациями присутствует аварийный вход и индикация. Индикация режима и температуры реализована с помощью четырех семисегментных светодиодных индикаторов с общим катодом. Установка пределов регулирования температуры и режимов индикации выполняется тремя кнопками.

В качестве датчика температуры задействована микросхема DS1820 с точностью измерений 0,5 градуса. Для обработки и вывода на индикацию информации выбран 28-выводной микроконтроллер PIC16F73.

Терморегуляторы для термостатов с большой точностью поддержания температуры используются, в основном, в инкубаторах, однако существует ряд приложений, в которых допустимо поддерживать температуру с разницей между верхним и нижним пределами от единиц градусов до нескольких десятков градусов. При этом носителями тепла, как правило, являются нагретый пар или вода, которые даже при желании не смогут поддерживать температуру с большой точностью.

Рассматриваемый терморегулятор можно использовать для любого вида сушки сырья (древесина, зерно, пенобетон и т.д.), для производственных процессов нагрева жидкости (пастеризации молока, отделение творога, в котлах и бойлерах и т.д.) или для нагрева помещений (теплица, хранилище и т.д.) в холодное время года.

При снижении контролируемой температуры ниже установленного минимального уровня подается сигнал для включения исполнительного механизма открывания задвижки. Если в системе присутствует концевой датчик сервопривода, то сигнал выключится после прихода единичного уровня от датчика. Когда контролируемая температура достигнет максимального установленного уровня, подается сигнал закрытия задвижки. Сигнал будет снят после прихода единичного уровня от второго концевого датчика.

Если нагрев выполняется при помощи ТЭНов, то входы концевых датчиков заземляют, а нагрев будет выполняться до достижения контролируемой температурой максимального установленного значения. Если максимальная и минимальная установленные температуры равны, то терморегулятор превращается в термостат, и поддерживает температуру с точностью 0,5 градуса. Таким образом, установленные максимальное и минимальное значения температур будут определять диапазон температур для объекта регулирования.

Устройство имеет три режима установки: работа, установка максимума и установка минимума. В режиме "Работа" в левом разряде высвечивается буква "Р", а цифровые значения показывают текущую контролируемую температуру. В режиме установки максимума в левом разряде высвечивается буква "Н", а в режиме минимума — "L".

Установка разрядов выполняется двумя кнопками: "Установка +" и "Установка -". При нажатой кнопке "Установка +" значения разрядов инкрементируются, а при нажатой кнопке "Установка -" - декрементируются. Если кнопки нажимать с периодом в одну секунду, то будет выполняться медленная установка разрядов (по единице). Если кнопка нажата более одной секунды, то происходит ускоренная установка с изменением значения на единицу через 0,1 с.
Входы порта В программно подтянуты внутренними резисторами к "плюсу" питания. Сегменты крайнего правого разряда индикатора запитаны на постоянное высвечивание буквы "С". При желании этот индикатор можно не устанавливать. Все элементы схемы имеют стандартное включение и в пояснении не нуждаются. Потребляемый терморегулятором ток не превышает 50 мА, поэтому вместо штатного стабилизатора КРЕН5А можно использовать стабилизатор типа 78L05.

На вход "Авария" термостабилизатора подают сигнал от датчика наличия воды в рубашке ванны. На входы концевых датчиков подано напряжение -5 В.

Работа с устройством

После подачи напряжения питания на индикаторе высветится: РХХС , где XX — значение текущей контролируемой температуры, а буква "Р" указывает на рабочий режим.
Если сейчас нажать кнопку "Режим", то на индикаторе высветится: Н00С, где буква "Н" указывает на режим установки максимальной температуры.

Далее с помощью кнопок "Установка +" и "Установка -" следует установить значение необходимой максимальной температуры и нажать кнопку "Режим". На индикаторе высветится: L00C, где буква "L" указывает на режим установки минимальной температуры.
Кнопками "Установка +" и "Установка -" следует установить значение необходимой минимальной температуры и нажать кнопку "Режим". На индикаторе высветится РХХС, а значит терморегулятор находится в рабочем режиме.

При установке или просмотре значений максимальной и минимальной температур регулирование температуры не прекращается. При включении светодиода "Нагрев" ТЭНы включены. При возникновении аварийной ситуации включится светодиод "Авария". К выходу "Авария" микроконтроллера можно подключить звуковую сигнализацию.
Высвечивание запятой в разряде единиц градусов показывает значение 0,5 градуса. Например, если на индикаторе отображено Р73,С, то это означает, что контролируемая температура имеет значение 73,5 градуса.

При установке значение 0,5 градуса не выставляется, но высвечивается в зависимости от значения текущей температуры. Значение долей градуса выведено на индикатор для информации. По высвечиванию запятой можно быстро определить скорость нагрева или охлаждения теплоносителя.