Mikroprocesorowy regulator temperatury z czujnikiem Pt100.PDF

P R O J E K T Y C Z Y T E L N I K Ó W

Dzia³ "Projekty Czytelników" zawiera opisy projektów nades³anych do redakcji EP przez Czytelników. Redakcja nie bierze

odpowiedzialnoci za prawid³owe dzia³anie opisywanych uk³adów, gdy¿ nie testujemy ich laboratoryjnie, chocia¿

sprawdzamy poprawnoæ konstrukcji.

Prosimy o nadsy³anie w³asnych projektów z modelami (do zwrotu). Do artyku³u nale¿y do³¹czyæ podpisane owiadczenie,

¿e artyku³ jest w³asnym opracowaniem autora i nie by³ dotychczas nigdzie publikowany . Honorarium za publikacjê

w tym dziale wynosi 250,- z³ (brutto) za 1 stronê w EP. Przysy³anych tekstów nie zwracamy. Redakcja zastrzega sobie

prawo do dokonywania skrótów.

Mikroprocesorowy regulator temperatury

z czujnikiem Pt100

W artykuleprzedstawi³em

rozwi¹zanie regulatora tem-

peratury o zakresie od 0 do

500 o C i rozdzielczoci 1 o C

wykonanego w oparciu o tani

sterownik mikroprocesorowy

AT89C2051, który z niewiel-

k¹ liczb¹ elementów towarzy-

sz¹cych jest alternatywny

ekonomicznie do rozwi¹zañ

analogowych. Do mierzenia

temperatury wykorzysta³em

czujnik Pt100, dziêki czemu

regulator nadaje siê do zasto-

sowañ przemys³owych.

- na pocz¹tku zerowany jest

licznik L1 oraz roz³adowy-

wany kondensator C po-

przez ustawienie stanu 0

na wejciu odwracaj¹cym

P1.1 komparatora K - wy-

musza to logiczn¹ 1 na

jego wyjciu P3.6,

- po pewnym czasie, gdy kon-

densator zostanie roz³ado-

wany, nastêpuje w³aciwe

przetwarzanie A/C,

- na wejciu P1.1 ustawiane

jest 1, po czym program

sprawdza stan wyjcia kom-

paratora K i je¿eli jest to 1,

to zawartoæ licznika L1 jest

zwiêkszana o jeden i ponow-

nie sprawdzany jest stan wyj-

cia komparatora (zawartoæ

licznika bêdzie zwiêkszana,

dopóki wyjcie komparatora

K nie zmieni stanu na 0).

Poniewa¿ wejcie P1.1 nie

posiada rezystora podci¹gaj¹-

cego, wiêc napiêcie na nim bê-

dzie liniowo narasta³o tylko

dziêki ³adowaniu kondensato-

ra C przez ród³o pr¹dowe I.

Zmiana stanu komparatora,

a tym samym przerwanie zli-

czania nast¹pi, gdy napiêcie na

kondensatorze zrówna siê z na-

piêcie mierzonym Um, dopro-

wadzonym do wejcia nieod-

wracaj¹cego P1.0. Zawartoæ

licznika L1 jest cyfrow¹ repre-

zentacj¹ tego napiêcia. Roz-

dzielczoæ takiego przetworni-

ka zale¿y od szybkoci instruk-

cji zliczaj¹cych oraz czasu

przeznaczonego na proces

przetwarzania. Teoretycznie

mo¿na uzyskaæ bardzo dobry

Projekt

082

przetwornik o du¿ej rozdziel-

czoci (szybki zegar sterowni-

ka, du¿a pojemnoæ kondensa-

tora C). Niestety, taki sposób

przetwarzania A/C jest ma³o

precyzyjny, gdy¿ wynik zale¿y

od wielu parametrów zmienia-

j¹cych siê pod wp³ywem tem-

peratury i czasu, a s¹ to:

- dryft temperaturowy pojem-

noci C,

- niestablinoæ czêstotliwoci

zegara,

- dryft temperaturowy war-

toci pr¹du ³aduj¹cego.

Podsumowuj¹c, mo¿na

stwierdziæ, ¿e tak zbudowany

przetwornik A/C mo¿e byæ wy-

korzystany jedynie do ma³o

dok³adnych pomiarów, nie na-

daje siê natomiast do dok³ad-

nego pomiaru temperatury

(sprawdzi³em to empirycznie).

Mamy wiêc do wyboru

dwie drogi:

- zakup precyzyjnego i drogie-

go scalonego przetwornika

A/C z wyjciem szeregowym,

- wykonanie go samodzielnie,

przy wykorzystywaniu

w³aciwoci sterownika

AT89C2051.

Rozwi¹zanie drugie jest

ambitniejsze i dlatego zosta³o

wybrane.

W literaturze dotycz¹cej

przetworników A/C du¿o

Przetwornik A/C

Wa¿nym elementem regu-

latora jest oczywicie prze-

twornik A/C, którego niestety

AT89C2051 nie posiada. Na

szczêcie jego konstruktorzy

umiecili w strukturze ste-

rownika komparator, na bazie

którego mo¿na wykonaæ doæ

prosty przetwornik - jego

schemat ideowy przedstawio-

no na rys. 1 . Przetwarzanie

A/C odbywa siê wed³ug me-

tody czasowej prostej:

Rys. 1.

Elektronika Praktyczna 2/2001

Jednym z czêciej

stosowanych elementów

automatyki s¹ regulatory

temperatury. Wynika to

przede wszystkim z du¿ej

liczby urz¹dzeñ, w których

wymagana jest stabilizacja

temperatury. Stosowane s¹

zarówno w urz¹dzeniach

domowych, takich jak

instalacja CO i CW, jak

i przemys³owych, tj.

w tunelach grzewczych,

ch³odniach, kot³ach itp.

Kolejny, lecz

niestandardowy

konstrukcyjnie projekt

takiego regulatora

prezentujemy w artykule.

P R O J E K T Y C Z Y T E L N I K Ó W

Rys. 2.

zliczania impulsów w liczni-

ku L1. Zliczanie trwa do

chwili, a¿ licznik siê przepe³-

ni, co oznacza, ¿e zostanie

zliczona maksymaln¹ liczba

impulsów dla danej rozdziel-

czoci, np. dla rozdzielczoci

10-bitowej jest to 1024 impul-

sów. Na wykresie przepe³nie-

nie licznika wyst¹pi³o

w chwili t2. Do tego czasu

kondensator C na³adowa³ siê

do wartoci Ux. Teraz uk³ad

steruj¹cy wykonuje nastêpu-

j¹ce czynnoci:

- zeruje licznik L1,

- wy³¹cza klucz KLU1,

- za³¹cza klucz KLU2 (zaczy-

na siê zliczanie impulsów

w liczniku L1) i sprawdza

cyklicznie stan wyjcia

komparatora.

Za³¹czenie klucza KLU2

powoduje podanie na wejcie

integratora napiêcia wzorco-

wego Uref, które ma odwrot-

n¹ polaryzacjê ni¿ napiêcie

mierzone Um. Powoduje to

roz³adowywanie kondensatora

C i zmniejszanie siê napiêcia

na wyjciu wzmacniacza W1

(U2). Zliczanie impulsów

w liczniku L1 trwa do chwili

zrównania siê napiêæ wejcio-

wych komparatora K, wtedy

zmienia on swój stan z 0 na

1 (t=t3). Wartoæ zliczona

w liczniku L1 jest cyfrow¹ re-

prezentacj¹ napiêcia mierzo-

nego. Z rozwa¿añ teoretycz-

nych (patrz [1]) wynika, ¿e na

wynik przetwarzania nie maj¹

wp³ywu zmiany wartoci R,

C i f (czêstotliwoæ zegara ste-

rownika), a jedynie wartoæ

napiêcia wzorcowego Uref.

Zosta³o to potwierdzone

w praktyce, gdy¿ wykonany

przetwornik charakteryzowa³

siê du¿¹ stabilnoci¹ przetwa-

rzania. Algorytm sterowania

przetwarzaniem A/C z po-

dwójnym ca³kowaniem poka-

zano na rys. 3 .

W krokach od 1. do 6. jest

sprawdzane czy napiêcie mie-

rzone Um nie jest mniejsze

lub równe zero, a je¿eli tak

jest, to przetwarzanie jest

przerywane. Gdyby ich nie

by³o, to dla takiego przypad-

ku program by siê zawiesza³,

gdy¿ wyjcie komparatora ni-

gdy nie przyjê³oby stanu 0.

Kroki od 7. do 9. to faza

t1-t2, gdy do wejcia integra-

tora podane jest napiêcie mie-

rzone Um i trwa ³adowanie

kondensatora C. Kroki od 10.

do 18. to faza t2-t3. W kroku

15. sprawdza siê czy napiêcie

mierzone nie przekroczy³o za-

kresu pomiarowego.

Jak wynika z przedstawio-

nego algorytmu, rozdzielczoæ

przetwarzania jest dowolna

i zale¿y jedynie od przyjêcia

wartoci Umax. W uk³adzie

rzeczywistym przyjêto, ¿e

Umax=1000, co daje oko³o 10-

bitow¹ rozdzielczoæ, ale nic

nie stoi na przeszkodzie ¿eby

rozdzielczoæ wynosi³a np. 327

lub 2458; nale¿y jedynie dopa-

sowaæ wartoci C i R tak, aby

napiêcie Ux zmieci³o siê w za-

kresie liniowej pracy wzmac-

niacza W1 (patrz rys. 2). Oczy-

wicie, im wiêksza rozdziel-

czoæ, tym bardziej wyd³u¿a siê

czas przetwarzania.

miejsca powiêca siê meto-

dzie przetwarzania z podwój-

nym ca³kowaniem, która eli-

minuje b³êdy metody opisa-

nej wczeniej. Bardzo popu-

larne kostki ICL7106/7 dzia³a-

j¹ w³anie w oparciu o tê me-

todê, a wszyscy, którzy je sto-

sowali, wiedz¹ jak wietne s¹

to uk³ady. Widzia³em nawet

w jednym z czasopism opis

mikroprocesorowego regulato-

ra temperatury na AT89C2051,

w którym wykorzystano prze-

twornik ICL7107. Wymaga³o

to oczywicie zastosowania

dodatkowo trzech rejestrów

(wejcie równoleg³e, wyjcie

szeregowe), które zapamiêty-

wa³y wynik przetwarzania

z wyjæ przetwornika, normal-

nie przeznaczonych dla wy-

wietlaczy LED. Jak dla mnie,

rozwi¹zanie takie jest ma³o

eleganckie lub, jak kto wo-

li, eleganckie inaczej.

Do wykonania przetworni-

ka dzia³aj¹cego wed³ug meto-

dy podwójnego ca³kowania po-

trzebne s¹ tylko dwa wzmac-

niacze operacyjne i dwa klu-

cze analogowe oraz co, co

tym wszystkim steruje.

Ideê metody podwójnego

ca³kowania przedstawi³em na

rys. 2 . W pierwszej fazie

(t<t1) zerowany jest licznik

L1, a klucz KLU1 zostaje usta-

wiony w pozycji za³¹czony.

Powoduje to podanie na wej-

cie wzmacniacza W1, pe³ni¹-

cego funkcjê uk³adu ca³kuj¹-

cego napiêcie mierzone Um.

Napiêcie to jest ujemne w sto-

sunku do masy, tak samo jak

w uk³adzie rzeczywistym.

Rozpoczyna siê ³adowanie

kondensatora C i liniowe na-

rastanie napiêcia na wyjciu

wzmacniacza W1 (U2).W tym

czasie uk³ad steruj¹cy spraw-

dza stan wyjcia komparatora

K (drugi wzmacniacz) i je¿eli

zmieni on stan z 1 na 0 (t=t1),

to nastêpuje uruchomienie

Opis uk³adu

Schemat elektryczny regu-

latora pokazano na rys. 4 . Do

budowy przetwornika A/C

wykorzystano jedynie po³ów-

ki dwóch popularnych uk³a-

dów scalonych tj. poczwórne-

go wzmacniacza operacyjnego

TL084 oraz czterokrotnego

klucza analogowego 4066. Na-

Tab. 1.

Stan

Operacja

Wywietlacz

Diody LED

Uwagi

Normalny

Wskazuje bie¿¹c¹

wieci siê jedna

temperaturê

z diod sygnalizuj¹ca

stan wyjcia ZAL/WYL

Nastawa WYL

Naciniêcie

Wskazuje wartoæ

Migocze dioda WYL

Mo¿na dokonaæ zmian nastaw

przycisku

temperatury, po

prze³¹cznikami góra i dó³

wybór

przekroczeniu której

nast¹pi wy³¹czenie

sterowanego urz¹dzenia

Nastawa

Powtórne

Wskazuje wartoæ

Migocze dioda ZAL

Mo¿na dokonaæ zmian nastaw

ZAL 1)

naciniecie

histerezy. Za³¹czenie

prze³¹cznikami góra i dó³

przycisku

urz¹dzenia nastapi po

wybór

obni¿eniu siê temperatury

poni¿ej temperatury

WYL-HISTEREZA

Nastawa

Jednoczesne

Wskazuje wartoæ

Diody WYL i Zal

Mo¿na dokonaæ zmian nastaw

OFFSET 2)

naciniecie

OFFSET-u z odpowie-

migocz¹ naprzemiennie prze³¹cznikami góra i dó³

przycisków

dnim znakiem

góra i dó³

1) Powrót do stanu normalnego nastêpuje po powtórnym naciniêciu prze³¹cznika wybór.

2) Po ponownym naciniêciu przycisku wybór sterownik przechodzi do nastawy WY£.

Elektronika Praktyczna 2/2001

Elektronika Praktyczna 2/98

P R O J E K T Y C Z Y T E L N I K Ó W

niacz US4/B pe³ni rolê integ-

ratora, natomiast US4/A wy-

korzystano jako komparator

przetwornika A/C.

Klucze analogowe KLU1

i KLU2 sterowane s¹ za pomo-

c¹ tranzystorów T 1 i T 2. Gdy

tranzystory s¹ w stanie odciê-

cia (jedynki logiczne na wyj-

ciach KL1 i KL2), to klucze s¹

rozwarte (bardzo du¿a rezys-

tancja), gdy¿ dochodzi do nich

ujemne napiêcie steruj¹ce po-

przez rezystory R14 i R11.

Ustawienie logicznego zera na

wyjciu KL 1 lub KL2 powodu-

je podanie dodatniego napiêcia

steruj¹cego i zamkniêcie odpo-

wiedniego klucza. Tranzystor

T3 s³u¿y do dopasowania wyj-

cia komparatora do zakresu

napiêæ wejciowych sterowni-

ka AT89C2051.

Wywietlacze i diody syg-

nalizacyjne LED sterowane s¹

multipleksowo za pomoc¹ tran-

zystorów T7..T10 oraz rejestru

przesuwnego 74HC164. Pamiêæ

szeregowa EEPROM 24C02

(US2) s³u¿y do przechowywa-

nia nastaw, aby nie trzeba by³o

ich wpisywaæ po ka¿dym w³¹-

czeniu regulatora. W stopniu

wyjciowym mocy jest triak

TRIA w³¹czany optotriakiem

US6. Zasilacz symetryczny ±5V

wykonano w uk³adzie jednopo-

³ówkowym, wykorzystuj¹c do

stabilizacji napiêcia uk³ady

7805 (ST1) i 79L05 (ST2). Do

zmiany nastaw s³u¿¹ trzy prze-

³¹czniki astabilne PR1..PR3,

przy czym prze³¹cznikiem PR1

wybiera siê rodzaj nastawy,

a prze³¹cznikami PR2 i PR3 do-

konuje siê jej zmiany. Najwa¿-

niejszym elementem jest oczy-

wicie sterownik mikroproce-

sorowy AT89C2051 US1, który

tym wszystkim zawiaduje.

w wyniku którego startuje on

z nastawami domylnymi

(WY£=20 o C, HISTEREZA=

-10 o C, OFFSET=0 o C).

Zatrzymanie pracy regula-

tora i rêczna ingerencja aby j¹

przywróciæ jest zabezpiecze-

niem sterowanego urz¹dzenia

w sytuacji ucieczki nastaw

z pamiêci EEPROM. Dlatego

po ka¿dym takim przypadku

nale¿y skorygowaæ nastawy.

Nastêpnie program prze-

chodzi do pêtli g³ównej, któ-

rej podstawowym zadaniem

jest sprawdzanie prze³¹czni-

ków PR1..PR3 i odpowiednie

zareagowanie na ewentualne

zmiany ich stanów. Pêtla

g³ówna okresowo jest przery-

wana przez procedurê prze-

rwania, która wpisuje do re-

jestru US3 wartoæ kolejnej

cyfry do wywietlenia oraz

w³¹cza odpowiadaj¹cy jej

tranzystor anodowy (T7..T10).

Po wywietleniu wszystkich

cyfr program przechodzi do

procedury pomiarowej, w wy-

niku której otrzymywana jest

pewna liczba bêd¹ca cyfrow¹

reprezentacj¹ temperatury

mierzonej przez czujnik. Wy-

nik przetwarzania zapisywa-

ny jest w specjalnym rejest-

rze, gdy¿ do dalszej obróbki

wykorzystuje siê wartoæ

redni¹ z kilku pomiarów.

Za³o¿ono, ¿e regulator ma

pracowaæ w zakresie 0..500 o C.

Charakterystyka czujnika

Pt100 jest nieliniowa (patrz

[2]) zosta³a wiêc przeprowa-

dzona jej aproksymacja za po-

moc¹ piêciu odcinków, dziêki

czemu uda³o siê uzyskaæ

liniowe zale¿noci napiêcia od

temperatury wskazañ w ca³ym

zakresie pomiarowym. Kolej-

nym czynnikiem wp³ywaj¹cym

na dok³adnoæ pomiaru tem-

peratury jest rezystancja do-

prowadzeñ oraz klasa wyko-

nania czujnika, co w praktyce

oznacza, ¿e rezystancja Pt100

mierzona ³¹cznie z doprowa-

dzeniami ró¿ni siê od tej, któ-

ra wynika z charakterystyki

(patrz [2]).

Dlatego te¿ nastêpnym kro-

kiem, jaki wykonuje program,

jest korekcja temperatury

o wartoæ tego b³êdu zwanego

OFFSET-em. OFFSET nale¿y

wyznaczyæ dowiadczalnie,

porównuj¹c temperaturê wska-

zywan¹ przez regulator z tem-

peratur¹, jaka naprawdê panu-

je w miejscu pomiaru:

OFFSET = T rzeczywista -

T wskazywana

Schemat blokowy procedury

otrzymywania wskazañ tempe-

ratury przedstawiono na rys. 5 .

Rys. 3.

Opis programu

Po starcie program uru-

chamia przerwanie realizowa-

ne na liczniku T0. Wykorzys-

tywane jest ono do multiplek-

sowego sterowania wywiet-

laczy i diod sygnalizacyjnych

LED. Po wywietleniu ka¿dej

z cyfr przerwanie jest zawie-

szane i wykonywane jest prze-

twarzanie A/C. Nastêpnie pro-

gram ponownie uruchamia

przerwania i przechodzi do

procedury wczytania nastaw

z pamiêci US2 i je¿eli która

z nich nie mieci siê w do-

puszczalnym zakresie, to do

pamiêci wpisywane s¹ nasta-

wy domylne, program zosta-

je zatrzymany, a na wywiet-

laczu pojawia siê napis Pro.

Wymaga to ponownego wy³¹-

czenia i za³¹czenia regulatora,

piêcie wzorcowe Uref = 1,2V

otrzymywane jest z uk³adu

REF (LM385-1,2). Dzielnik R5,

R6, ustalaj¹cy napiêcie na

wejciu nieodwracaj¹cym

wzmacniacza US4/C, razem

z rezystorem R4 wymuszaj¹

sta³¹ wartoæ pr¹du p³yn¹ce-

go przez czujnik Pt100. War-

toæ tego pr¹du oblicza siê

wed³ug nastêpuj¹cego wzoru:

Iczujnika =

= (1,2V*R6/(R5+R6))/R7

Dla wartoci podanych na

schemacie jego wartoæ wy-

nosi oko³o 3mA.

Kondensator C5 w³¹czony

równolegle do czujnika t³umi

zak³ócenia, jakie powstaj¹ na

jego doprowadzeniach.

Wzmacniacz US4/D s³u¿y do

obróbki napiêcia otrzymywa-

nego z wyjcia US4/C, przy

czym potencjometrem HE2 re-

guluje siê koniec, a potencjo-

metrem HE1 pocz¹tek zakresu

pomiarowego. W pêtli sprzê-

¿enia zwrotnego umieszczono

termistor s³u¿¹cy do kompen-

sacji termicznej obwodów

wejciowych regulatora. Dru-

g¹ wa¿n¹ funkcj¹ jak¹ pe³ni

US4/D jest odwrócenie pola-

ryzacji napiêcia mierzonego -

jest to niezbêdne do procesu

przetwarzania A/C. Wzmac-

Elektronika Praktyczna 2/2001

P R O J E K T Y C Z Y T E L N I K Ó W

Tak skorygowana wartoæ

temperatury jest porównywa-

na z nastawami regulatora,

tzn. z wartoci¹, przy której

nastêpuje wy³¹czenie urz¹-

dzenia sterowanego (WY£)

oraz z wartoci¹, przy której

nastêpuje jego za³¹czenie

(ZA£):

je¿eli T2>WY£ to wy³¹cz

je¿eli T2<ZA£ to za³¹cz

gdzie:

- T2 - temperatura po korek-

cji,

- ZA£=WY£-HISTEREZA.

Prze³¹czenie stanu wyj-

cia nast¹pi, gdy powy¿sze

warunki s¹ spe³nione w

czasie kilkusekundowej zw³o-

ki czasowej. Po zakoñczeniu

procedury pomiarowej nastê-

puje odblokowanie przerwañ,

a program wraca do pêtli

g³ównej.

Bardzo istotne jest odpo-

wiednie ustawienie okresu

przerwania, czyli czasu, po

którym jest wywietlana na-

stêpna cyfra, tak aby nie wy-

stêpowa³o zjawisko migotania.

Dowiadczalnie stwierdzono,

¿e minimalna czêstotliwoæ

z jak¹ mog¹ byæ wywietlane

cyfry to oko³o 40Hz.

Do sprawdzania i zmiany

nastaw s³u¿¹ trzy prze³¹czni-

ki oznaczone nastêpuj¹cymi

symbolami:

wybór

na dó³

do góry

Ustawianie nastaw przed-

stawiono w tab. 1 .

Po ka¿dorazowym wyjciu

z procedury sprawdza siê czy

nie uleg³y zmianie nastawy.

Je¿eli tak siê sta³o, to nowe

nastawy zostaj¹ zapisane

w pamiêci US2. Zakres mo¿-

liwych nastaw regulatora

przedstawiono w tab. 2 .

Program dopuszcza usta-

wienie wartoci OFFSET-u

równej +9 o C, lecz przy po-

wtórnym w³¹czeniu regula-

tora wywo³a to b³¹d i wpisa-

nie nastaw domylnych. Jest

to kruczek s³u¿¹cy do de-

monstrowania obs³udze jak

ma siê zachowaæ, gdy na wy-

wietlaczu pojawi siê napis

Pro.

Regulator sygnalizuje na-

stêpuj¹ce b³êdy w obwodzie

czujnika:

- E01 - przekroczenie zakre-

su lub przerwa w obwodzie

pomiarowym

- E02 - temperatura mniejsza

ni¿ -8 o C lub zwarcie w ob-

wodzie pomiarowym.

Zarówno b³¹d E01, jak

i E02 ustawiaj¹ wyjcie regu-

latora w stan WY£¥CZONY.

Tab. 2. Zakres nastaw regulatora.

Nastawa

Zakres

Rozdzielczoæ

Nastawy

producenta

WYL

2..500 o C

1 o C

20 o C

HISTEREZA

1..99 o C

1 o C

10 o C

OFFSET

-9..+8 o C

1 o C

0 o C

Rys. 4.

Elektronika Praktyczna 2/2001

Elektronika Praktyczna 2/98

P R O J E K T Y C Z Y T E L N I K Ó W

Tab. 3. Charakterystyka rezystancja-temperatura czujnika Pt100

100

200

300

400

500

600

700

800

Skutecznym sposobem eli-

minuj¹cym skutki tego zjawis-

ka okaza³o siê zastosowanie

termistora TERM (27

100,00

138,50

175,83

212,00

247,03

280,91

313,60

345,08

375,32

) zbocz-

nikowanego rezystorem R34

(100

+10

103,90

142,29

179,50

215,56

250,47

284,23

316,80

348,16

378,27

+20

107,80

146,06

183,15

219,10

253,90

287,54

319,99

351,23

381,21

), który zosta³ umieszczo-

ny w pêtli sprzê¿enia zwrotne-

go wzmacniacza US4/D.

Mariusz Dulewicz

+30

111,68

149,82

186,80

222,63

257,32

290,84

323,17

254,29

384,14

+40

115,54

153,57

190,44

226,15

260,72

294,13

326,34

357,33

387,06

+50

119,40

157,31

194,06

229,66

264,11

297,40

329,49

360,36

389,96

+60

123,24

161,04

197,67

233,16

267,50

300,67

332,64

363,38

Literatura:

[1] Kulka Z., Libura A., Na-

dachowski M., Przetwor-

niki analogowo-cyfrowe

i cyfrowo-analogowe,

WK£, Warszawa 1987

[2] Górecki P., Termometr

z czujnikiem platynowym

Pt100, Elektronika Prak-

tyczna 7/94

+70

127,07

164,75

201,27

236,64

270,87

303,92

335,77

366,38

+80

130,89

168,45

204,86

240,12

274,22

307,16

338,89

369,37

+90

134,70

172,15

208,44

243,58

277,57

310,38

341,99

372,35

+100

138,50

175,83

212,00

247,03

280,91

313,60

345,08

275,32

Monta¿ i uruchomienie

Regulator zosta³ wykona-

ny na dwóch jednostronnych

p³ytkach i umieszczony

w obudowie plastikowej

o wymiarach 109x90x69mm

(typ Z3A). Na p³ytce górnej

umieszczono wywietlacze,

prze³¹czniki PR1..PR3, ste-

rownik AT89C2051 i pamiêæ

24C02. Na p³ytce dolnej znaj-

duje siê zasilacz ±5V, prze-

twornik A/C oraz obwód wyj-

ciowy (triak + optotriak). Pod

wszystkie uk³ady scalone za-

stosowano podstawki.

rodkowym. Pierwsze w³¹cze-

nie poprawnie wykonanego

regulatora powinno spowodo-

waæ wpisanie wstêpnych na-

staw domylnych do pamiêci

24C02 (US2) oraz pojawienie

siê na wywietlaczu napisu

Pro. Nale¿y wówczas wy³¹-

czyæ i powtórnie za³¹czyæ re-

gulator. Tym razem powinien

pojawiæ siê napis E01, co

wiadczy o braku czujnika

w obwodzie pomiarowym.

Zwarcie zacisków czujnika

powinno spowodowaæ wy-

wietlenie komunikatu E02.

Kalibracjê rozpoczynamy

od umieszczenia w zaciskach

czujnika rezystora równego

100

k³adnoci wykonania samego

czujnika Pt100. Najprociej

jest wykonaæ to w warunkach

rzeczywistych, przy czym mu-

simy znaæ temperaturê jaka

panuje w danej chwili

w miejscu pomiaru. OFFSET

obliczamy z nastêpuj¹cego

wzoru:

OFFSET=T rzeczywista -

T wskazywana

WYKAZ ELEMENTÓW

Rezystory

R1..R3, R26: 1,5k

R5: 3,6k

R6: 2,2k

gdzie:

OFFSET - wartoæ offsetu ze

znakiem + lub -

T rzeczywista - rzeczywista tem-

peratura w miejscu pomiaru

T wskazywana - temperatura

wskazywana przez regulator

Po wpisaniu wartoci of-

fsetu temperatura wskazywa-

na przez regulator powinna

byæ taka sama jak temperatu-

ra rzeczywista (zmierzona np.

innym termometrem). Po

przeprowadzeniu powy¿szych

czynnoci regulator jest goto-

wy do pracy i nale¿y tylko

ustawiæ odpowiednie warto-

ci WY£ i ZA£.

R8, R12, R16: 1,8k

R10: 910

R11, R14: 27k

R13, R17, R28: 4,7k

Kalibracja

Do kalibracji potrzebne bê-

d¹ dwa oporniki, jeden o war-

toci 100

R18..R25, R31: 220

. Wa¿ne jest, abymy

wiedzieli, jakiej temperaturze

odpowiada jego rezystancja

(patrz tabela 3). Nastêpnie tak

regulujemy potencjometrem

HE1, aby wywietlacz poka-

zywa³ tê w³anie temperaturê.

Umieszczamy w zaciskach

drugi rezystor (którego rezys-

tancjê zmierzylimy i wiemy

jak¹ reprezentuje temperatu-

rê), po czym regulujemy po-

tencjometrem HE2, tak aby

wskazania tej w³anie tempe-

ratury otrzymaæ na wywiet-

laczu. Powtórnie umieszcza-

my pierwszy rezystor w za-

ciskach czujnika i stwierdza-

my, ¿e regulator nie wskazuje

wartoci temperatury, któr¹

ustawilimy poprzednio.

Ustawiamy j¹ ponownie po-

tencjometrem HE1 i powtarza-

my kalibracjê z drugim opor-

nikiem, reguluj¹c potencjo-

metrem HE2. Po kilku

takich operacjach regu-

lator bêdzie wskazywa³

obie temperatury po-

prawnie. Oznaczaæ to

bêdzie, ¿e kalibracja zo-

sta³a zakoñczona.

Nastêpnie nale¿y

wyznaczyæ wartoæ OF-

FSET-u, czyli b³êdu

wnoszonego przez

rezystancjê dopro-

wadzeñ oraz niedo-

R32, R33: 360

(lub nieco wiêk-

szej), a drugi o wartoci blis-

kiej wartoci rezystancji mak-

symalnego zakresu, tj. oko³o

280,9

Kondensatory

C1, C21: 470

. W najlepszej sytuacji

s¹ posiadacze oporników de-

kadowych, mo¿na tak¿e po-

s³u¿yæ siê potencjometrami

wieloobrotowymi.

Potencjometry HE1 i HE2

nale¿y ustawiæ w po³o¿eniu

F/25V

C3, C9: 100

F/25

F/25V

C6: 2,2nF

C7, C10, C17..C19: 100nF

C8, C12..C14: 4,7

F/16V

Uwagi koñcowe

Moc jak¹ mo¿e sterowaæ

regulator zale¿y od typu za-

stosowanego triaka TRIA. Na-

le¿y tylko pamiêtaæ o zastoso-

waniu odpowiedniego radia-

tora przy bezporednim stero-

waniu grza³kami. U¿ycie jako

jednej z nastaw wartoci his-

terezy znacznie u³atwia ob-

s³ugê, gdy¿ na ogó³ zmienia

siê tylko wartoæ progu wy³¹-

czania, a próg za³¹czania usta-

la siê samoczynnie. Niewyko-

rzystane klucze z uk³adu 4066

(US5) mog¹ pos³u¿yæ do roz-

budowy regulatora o dwa do-

datkowe kana³y pomiarowe.

Podczas prób zauwa¿ono

zmianê wskazañ pod wp³y-

wem wzrostu temperatury we-

wn¹trz obudowy wywo³anej

wydzielaniem ciep³a w stabi-

lizatorze 7805. Okaza³o siê,

¿e winê za to ponosz¹ ele-

menty obwodu wejciowego

tj. US4/C, US4/D, HE1 i HE2.

C15, C16: 33pF

Pó³przewodniki

D1, D2: 1N4002

D3: LED

5mm czerwona

DCZ: LED

5mm czerwona

5mm zielona

T1, T2, T7..T10: BC 327

T3: BC 337

ST1: 7805

ST2: 79L05

REF: LM358-1,2

US1: AT89C2051

US2: 24C02

US3: 74HC164

US4: TL084

US5: 4066

US6: MOC3062

TRIA: BTA 06

W1...W3: SA52-11GWA

KINGBRIGHT

Ró¿ne

Q1: rezonator kwarcowy

24 MHz

PR1...PR3: prze³¹cznik

astabilny zwierny

TS: TS 2/14

Rys. 5.

Elektronika Praktyczna 2/2001

R4: 1k

R7: 150

R9: 3,3k

R15: 470k

R29: 10k

R34: 100

C5: 1

C11: 10

DZI: LED

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: