Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Общее описание разрабатываемого изделия

2. Выбор элементной базы и разработка схемы электрической принципиальной терморегулятора

Список литературы

Введение

Микроконтроллер (МК) - универсальный программируемый компонент системы, основным узлом которого является программа управления. В зависимости от встроенного программного кода, разработчик имеет возможность задать необходимые функциональные характеристики системы и легко внести в них коррективы в будущем. Зачастую одно и тоже семейство микроконтроллеров может выполнять различные по сложности задачи. электромеханический терморегулятор реле

1. Общее описание разрабатываемого изделия

Устройство предназначено для измерения и поддержания в заданном диапазоне температуры в нагревательной камере промышленной установки термостатирования. Функциональная схема установки термостатирования приведена на рис.4.1. Камера оборудована двумя электронагревательными элементами (ТЭН1, ТЭН2) переключаемыми с помощью электромеханических реле переменного тока (Р1, Р2) и двумя датчиками температуры (ДТ1, ДТ2). Регулирование температуры осуществляется путем нагрева, до заданной температуры, воздуха нагревательной камеры с помощью электронагревательных элементов, которые включаются подачей напряжения питания, и последующего естественного его охлаждения. Скорость изменения температуры воздушной среды нагревательной камеры составляет от 10 до 15 °С/мин.

Характеристики сигнала управления электромеханическими реле:

? номинальное напряжение (действующее значение) - ~24 В;

? частота сигнала управления - 50 Гц;

? номинальный ток включения - 0,1 А.

Требования к техническим характеристикам терморегулятора:

? диапазон рабочих температур - от 0 до +300?С;

? количество каналов измерения и регулирования - 2;

? точность измерения температуры - ± 1?С;

? точность поддержания заданной температуры - ± 3?С;

? дискретность установки заданной температуры - 1?С;

Требования к функциональным характеристикам терморегулятора. Изделие должно выполнять следующие функции:

? измерение и цифровую индикацию двух каналов текущей температуры в нагревательной камере;

? независимую цифровую установку двух значений заданной температуры;

? хранение значений установленной температуры;

? индикацию включения электронагревательных элементов;

? звуковую сигнализацию входа\выхода в режим установки заданной температуры;

? индикацию включения устройства (наличие напряжения питания).

Требования к питанию. Питание терморегулятора осуществляется от сети переменного тока общего пользования ~220В.

Условия эксплуатации. Устройство предназначено для работы в диапазоне рабочих температур окружающей среды - от +0 до +50?С, при относительной влажности воздуха до 85% (при температуре +25?С).

Специальные требования. Необходимо предусмотреть гальваническую развязку между управляющей частью и исполнительными органами системы регулирования температуры.

2. Выбор элементной базы и разработка схемы электрической принципиальной терморегулятора

Датчики температуры. В качестве датчиков температуры выбраны датчики на основе термоэлектрического эффекта (термопары).

Аналого-цифровой преобразователь. Аналого-цифровой преобразователь - устройство, предназначенное для преобразования входного аналогового сигнала в выходной цифровой код. Микросхемы АЦП выпускаются рядом производителей: Analog Devices, Maxim, Burr-Brown, STMicroelectronics, Hitachi, National Semiconductor, Texas Instruments и др. Основными характеристиками АЦП являются разрядность, быстродействие, диапазон входных напряжений и значение опорного напряжения, тип интерфейса, характеристики питания, тип корпуса. В качестве АЦП будем использовать встроенный в микроконтроллер АЦП.

Индикатор. Использование семисегментных светодиодных индикаторов во встроенных системах позволяет отображать десятичные цифры, некоторые буквы русского и латинского алфавитов, а также некоторые специальные знаки. В качестве индикаторов будем использовать 3-х разрядные индикаторы BT-N325 с общим катодом. В настоящее время промышленностью выпускаются специализированные ИМС, реализующие не только аппаратное преобразование числа в двоично-десятичный код, но и осуществляющие управление линейным семисегментным индикатором. Примером такого индикаторного контроллера (драйвера) служит серийно выпускаемые ИМС MAX7219/MAX7221 фирмы MAXIM [34]. Драйверы MAX7219/MAX7221 используются для управления линейным 8-разрядным (до 8 десятичных разрядов числа) семисегментным индикатором с общим катодом. Они содержат в себе аппаратный декодер, осуществляющий преобразование из двоичного в двоично-десятичный код и ОЗУ для хранения восьми байтов индикации. Драйвер MAX7221 кроме прочего имеет встроенный аппаратный интерфейс SPI для обмена данными с процессорным устройством, что облегчает программную реализацию обмена данными.

Клавиатура. Для установки заданной температуры и выбора режимов работы системы терморегулирования используем трехпозиционную клавиатуру. Назначение клавиш будет детальнее описано в подразделе, касающемся разработки программного обеспечения микроконтроллера.

Выбор микроконтроллера системы регулирования температуры. В качестве микроконтроллера системы регулирования может быть использован один из 8-битных микроконтроллеров, широко применяемых в настоящее время для решения подобного рода задач. Выбор микроконтроллера для реализации управляющих функций разрабатываемой системы регулирования является вопросом неоднозначным, имеющим несколько вариантов решения. Как правило, задача решается эвристическими методами. Основными характеристиками, которые при этом принимаются во внимание, являются:

? производительность, MIPS (MIPS - Million Instruсtions per Second - миллион инструкций в секунду);

? количество линий ввода/вывода;

? состав периферийных блоков;

? тактовая частота, MГц;

? энергопотребление, мВт/МГц;

? цена.

В данном проекте будет использоваться микроконтроллер фирмы Microchip PIC18F242, т.к. он соответствует вышеприведенным характеристикам.

Рис.1 Принципиальная схема терморегулятора

Список литературы

1.Бабешко Е.В., Желтухин А.В., Куланов В.А., Мазуренко А.В., Мпандо П., Орехов А.А., Харченко В.С., Яновский М.Э. Проектирование встроенных систем на микроконтроллерах STMicroelectronics Харьков, ХАИ, 2008.

2.Барышев И.В., Мазуренко А.В., Горбуненко О.А. Прикладные вопросы цифровой обработки информации. Часть 1. Применение микроконтроллеров в РТС сбора, обработки и передачи информации, Харьков, ХАИ, 2006. - 112 с.

Размещено на Allbest.ru