8.1 Схема простого терморегулятора
Цель разработки - обеспечить минимальную стоимость при точности поддержания температуры около 0.1 град. в диапазоне от 1 до 20 град. Корпус герметичный и минимум элементов управления. Присутствие дополнительного датчика перегрева компрессора и аварийное отключение установки.
При указанной точности классический вариант с цифровыми датчиками от DALLAS не мог быть использован. За основу был взят документ AN512 "Implementing Ohmeter/Temperature Sensor". В данном случае были применены термисторы с отрицательным температурным коэффициентом (NTC Thermistors ) фирмы "Philips" с маркировкой 2322-640-54104 имеющие сопротивление 100 Ком при температуре 25 град. С. Термисторы надежно работают в диапазоне от -40 град. С до +125 град. С и обеспечивают точность 2%. Микроконтроллер был выбран функционально избыточный имея ввиду дальнейшее развитие прибора. Для измерения сопротивления используется Capture-модуль микроконтроллера способный запоминать значение 16-и разрядного счетчика в момент поступления внешнего сигнала. Это позволяет аппаратно реализовать измерение методом интегрирования. Измерение сопротивления терморезисторов состоит из следующих этапов.
1.Разряд конденсатора C1 через резистор R2 подачей логического нуля на вывод RC2 DD1.
2.Перевод RC0,RC1 в высокоимпедансное состояние, подача лог.1 на RA5. RC2 программируется как вход Capture-модуля, запускается внутренний счетчик.
3.Напряжение на конденсаторе плавно возрастает и, когда его уровень превысит границу приблизительно 3 В, происходит срабатывание Capture-модуля, запоминается содержимое счетчика.
4.Повтор пунктов 1..3 , но лог. 1 подается на RC0 .(заряд через датчик температуры)
5.Повтор пунктов 1..3 , но лог. 1 подается на RC1 .(заряд через датчик перегрева)
Поскольку отношение длительностей заряда конденсатора до заданного уровня равно отношению сопротивлений, через которые он заряжался, то имея известной величину сопротивления резистора R1 нетрудно вычислить и сопротивление терморезисторов RT1 и RT2. Температурная характеристика термисторов является нелинейной и лишь приближенно описывается функцией R=A*exp(B/T), где R-сопротивление , T-температура (град. K), B-константа указываемая в технической документации (для примененных термисторов равна 4190 ) , A - константа определяемая на основании значения B, и учитывая что R при 25 град. C = 100 Ком. Для преобразования сопротивления в температуру в программе используется таблица, построенная по 64 точкам с линейной интерполяцией в интервалах.
Внешние управляющие цепи прибора не детализируются, поскольку существует масса стандартных решений, и остаются на выбор разработчика. Схема одного из вариантов приведена ниже.
Несмотря на подозрительную простоту, прибор с помощью многократного усреднения достаточно стабильно показывает три знака температуры.
Характеристики следующие:
Значение рабочих температур +3.5, +5.5, +7.5, +13, +22 ° С.
Гистерезис регулирования + 0.5 ° С
Допустимый перегрев +70 ° С
Кнопка 1 устанавливает диапазон (циклическая прокрутка ). Кнопка 2 показ перегрева и сброс сработавшей защиты. Существенная особенность в значительной инерционности вследствие многократных процедур усреднения.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Итак, терморезисторы находят применение во многих областях. Практически ни одна сложная печатная плата не обходится без терморезисторов. Они используются в температурных датчиках, термометрах, практически в любой, связанной с температурными режимами, электронике. Таким образом, термисторы повсеместно используются во многих приборах, окружающих нас. Заметим также, что они не дороги по цене и просты в изготовлении. Термисторы надежно работают в диапазоне от -40 град. до +125 град. С. Маркировка содержит лишь самые необходимые и важнейшие сведения о резисторе. На основе всего этого можно сделать вывод, что терморезисторы являются уникальными радиоэлементами и позволяют совершенствовать схемы различного рода и назначения.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Мэклин Э. Д. Терморезисторы. М. 1983. 208 с.
Шашков А. Г. Терморезисторы и их применение. М. 1967. 320 с.
Зайцев Ю. В. Полупроводниковые резисторы. М. 1969. 48 с.
Шефтель И. Т. Терморезисторы. М. 1973. 416 с.
Зайцев Ю. В. Полупроводниковые термоэлектрические преобразователи. М. 1985. 120 с.
Гендин Г. С. Все о резисторах. Справочное издание. М. 2000. 192 с.
Дубровский В. В. Резисторы: справочник. М. 1991. 528 с.