Коновалов Дмитрий Александрович

Терморегулятор с ИК управлением

Простой терморегулятор с дискретным выходом. Для измерения температуры используется цифровой датчик DS18b20 с интерфейсом 1-Wire. Управление режимами и установка температурных параметров осуществляется с помощью ИК пульта ДУ.

В этом терморегуляторе нет кнопок. Настройка и переключение режимов работы осуществляется с помощью инфракрасного (ИК) пульта дистанционного управления (ДУ). Работа ИК канала ДУ подробно описана в разделе ИК пульт вместо кнопок

Другая схемотехническая особенность этой конструкции заключается в способе подключения интерфейсных сигналов  жидкокристаллического индикатора к микроконтроллеру (МК). Входы тактирования, данных и подтверждения подключены через интегрирующие цепочки к одному выводу МК. Такой способ подключения подробно описан в разделе Управляем индикатором TIC по одному проводу.
Рис. 1. Принципиальная электрическая схема

Температурный датчик ВК1 типа DS18b20 подключен по трёх-проводной схеме. Длина соединительных проводов может достигать нескольких десятков метров.


Рис. 2. Печатная плата с распаянными компонентами


Рис. 3. Передняя панель.

Программная реализация

Файл проекта АВ:  DS18B20-TSOP-TIC33_1W-On-Off.zip

DS18B20-TSOP-TIC33_1W-On-Off.alp - Главный модуль. Инициализирует таймер, прерывания, запоминает 16 команд пульта ДУ, сохраняет их в EEPROM; считывает сохранённые коды из EEPROM при включении; в цикле вызывает процедуры опроса температурного датчика, отображения и термостатирования.

DS18b20_FH.alg - модуль программного интерфейса 1-wire и чтения температуры DS18b20.

TSOP_NEC.alg - приём и декодирование команд ДУ по протоколу NEC.

TIC33_1W.alg – драйвер LCD c «однопроводным» интерфейсом.

TIC33_DS18b20_Off_Hyst.alg - преобразование температуры из формата DS18b20 в десятичный вид, заполнение массива LCD, отображение режимов работы терморегулятора.

Show_Edit_Termostat.alg - ввод и редактирование параметров терморегулятора, функция термостатирования.

При включении микроконтроллерного блока на индикаторе 3 секунды высвечивается надпись «ОБУЧ». Если в течение этого времени нажать на любую кнопку пульта ДУ, то запустится процедура обучения. В процессе обучения на индикаторе появляются мерцающие символы-подсказки, в ответ на которые необходимо нажимать соответствующие кнопки на пульте ДУ. Сначала будет предложено ввести десять кодов цифровых кнопок от 0 до 9. Затем будут появляться приглашения для ввода кодов кнопок в соответствии с Рис.4. В скобках указаны кнопки пульта ДУ, используемые автором. Но можно выбрать и любые другие кнопки.


Рис. 4. Приглашения для ввода функциональных клавиш при настройке ДУ.

После ввода последнего кода вся таблица будет сохранена в энергонезависимой памяти МК и терморегулятор перейдёт в основной режим работы. Если в процессе ввода была допущена ошибка, то процедуру обучения можно повторить в любое время, выключив и снова включив устройство. Не на всех пультах присутствуют цифровые кнопки. В таком случае вместо цифр можно десять раз нажать любую, впоследствии не используемую кнопку пульта. Без цифровых кнопок возможности редактирования пороговых температур будут ограничены последовательным увеличением или уменьшением их значений с шагом 0,5 градуса.

В основном режиме работы на индикаторе помимо текущей температуры отображается состояние выхода управления нагрузкой. Включённой нагрузке соответствует высокий уровень на этом выходе. Если терморегулятор работает в режиме «Нагрев», то на индикаторе на первом знакоместе отображается символ "Н" (Heating). Если терморегулятор работает в режиме «Охлаждение», то на индикаторе на первом знакоместе отображается символ "С" (Cooling).

Нажатием на кнопку "-" выключают или включают функцию поддержания заданной температуры. Если она выключена, то все служебные элементы на экране индикатора гаснут, а устройство работает как обычный термометр. На выходе управления исполнительным устройством при этом присутствует низкий уровень напряжения.

Редактирование пороговых значений температуры начинают с нажатия на соответствующую кнопку (см. Рис. 4). 

Если температура включения "h" задана меньше температуры выключения "t", то исполнительное устройство должно быть нагревателем. Он включается при снижении температуры ниже температуры "h" и выключается при достижении или превышении температуры "t".

Если температура включения "h" задана большей, чем температура выключения "t", то исполнительное устройство должно быть охладителем. Он включается при превышении температуры температуры "h" и выключается, когда температура опустится ниже температуры "t".

Для изменения выведенного на экран порогового значения в интервале -55...+125 °С с шагом 0.5 °С пользуются кнопками  "увеличение" и "уменьшение". Если на пульте ДУ имеются цифровые кнопки, то температуру в целых градусах (от 0 до 99) можно задать с их помощью. Чтобы изменить знак температуры, пользуются кнопкой "-".

Для сохранения изменённого значения необходимо нажать на кнопку "ОК". Процесс записи нового значения сопровождается его трёхкратным миганием на индикаторе. При нажатии на кнопку отличную от "ОК" или по истечении 7 секунд с момента последнего нажатия терморегулятор возвратится в основной режим без сохранения внесённых изменений.

Источник питания и исполнительное устройство

В качестве блока питания использовано зарядное устройство от старого сотового телефона. Его выходное напряжение 5.7 В понижено до стандартного значения (5 В) с помощью интегрального стабилизатора с низким прямым падением напряжения.

Рис. 5. Принципиальная схем источника питания и коммутатор исполнительного устройства.

Если коммутируемая мощность не превышает 100 Вт при напряжении 220 В, то теплоотвод симистору не требуется. Светодиод HL1 служит дополнительным индикатором включения нагрузки. Подключать к сети переменного тока 220 В, показанным на схеме способом, можно только светодиоды указанного типа или их полные аналоги. В обратном направлении такой светодиод ведёт себя как стабилитрон с ненормированными параметрами и даже слегка светится.

Силовой блок, в состав которого входят блок питания и схема управления нагрузкой, размещён в корпусе розетки для наружной проводки. 

Рис. 6. Силовой блок в разобранном виде.

Описание варианта этого терморегулятора с индикатором TIC5231 опубликовано в [1].

1. Коновалов Д.А.: Микроконтроллерный терморегулятор с дистанционным управлением. // Радио, 2013, №12, с.31-34.

Возврат к списку