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Dispositivo de control de microcontrolador para la incubadora. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.

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Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Microcontroladores

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El dispositivo presentado a los lectores es una de las opciones desarrolladas por el autor de dispositivos para controlar una incubadora de pequeño tamaño. Asegura la estabilización de la temperatura y la activación periódica del motor actuador para girar las bandejas. También se puede utilizar como un termostato preciso con la capacidad de conectar periódicamente una carga adicional, como un ventilador.

El dispositivo se diferencia de los descritos anteriormente en que proporciona control totalmente digital y estabilización de temperatura con una precisión de 0,1 °C e histéresis variable, y también permite ajustar el tiempo de funcionamiento del actuador entre 1 ... 999 s y la pausa. entre encender el motor dentro de 1 ... 999 min.

El dispositivo consta de unidades de control y conmutación conectadas por un cable de cinco núcleos.

El diagrama esquemático de la unidad de control se muestra en la Fig. 1. Contiene un microcontrolador DDI, que realiza todas las operaciones necesarias para comparar temperaturas y contar intervalos de tiempo, un decodificador DD2, indicadores HG1 - HG3 y dos estabilizadores de tensión de alimentación: DA1 - la parte digital del dispositivo y DA2 - la analógica. uno.

Dispositivo de control de incubadora con microcontrolador

La unidad de conmutación (Fig.2) consta de dos llaves electrónicas, una de las cuales (R22, U1, VD5, R24, VS1) está diseñada para encender y apagar el calentador (lámpara de iluminación EL1), y la otra (R23, U2 , VD6, R25, VS2) - motor eléctrico del actuador.

Dispositivo de control de incubadora con microcontrolador

Para medir la temperatura se utiliza un sensor de temperatura integrado DA3 con una dependencia lineal de la tensión de salida de la temperatura [1]. Se ensambla un generador de corriente de 3 mA utilizando los transistores VT4, VT1 para alimentar DA3. El voltaje extraído de su pin 1 se suministra a un convertidor de voltaje-frecuencia fabricado en el microcircuito DA5 (iA02PP1 [2]).

Dado que el voltaje en el pin 1 del sensor DA3 en relación con su pin 2 depende de la temperatura con un coeficiente de 10 mV/K (K - Kelvin), para cambiar las lecturas a la escala Celsius, se aplica un voltaje de referencia de +8 V. al pin 5 del DA2,732, tomado del pin 3 del estabilizador DA4

Los pulsos del pin 9 del convertidor DA5 se suministran a un controlador ensamblado en los transistores VT1, VT2 (ver Fig. 1), las oscilaciones amplificadas de su salida se envían a la entrada de conteo RA4 DD1. El microcontrolador mide la frecuencia de la señal entrante y controla los indicadores HG1-HG3. El primero de ellos muestra decenas, el segundo y el tercero, unidades y décimas de grado Celsius, respectivamente.

El dispositivo se controla mediante los botones SB1-SB3. La primera vez que presiona SB1 (“Instalación”), los indicadores muestran el valor límite inferior de temperatura (si cae por debajo de este valor, el calentador se encenderá). Después de soltar el botón, el dispositivo entra en modo de configuración, como lo demuestra el parpadeo del indicador, que representa el dígito del parámetro que se está modificando. Inicialmente, el dígito menos significativo (HG3) está disponible para cambios. El dígito deseado se selecciona presionando el botón SB2 ("Select") y el valor requerido se establece usando SB3 ("+").

La siguiente pulsación del botón SB1 cambia el dispositivo al modo para configurar el límite de temperatura superior (si se excede, el calentador se apaga). El valor deseado se establece manipulando los mismos botones SB2 y SB3.

Después de presionar por tercera vez el botón SB1, los indicadores muestran el tiempo (en segundos) durante el cual se activa el mecanismo de rotación de la bandeja después de la siguiente pausa. La siguiente pulsación en SB1 muestra el intervalo (en minutos) entre arranques del motor para su modificación. Si al menos uno de estos parámetros (tiempo de funcionamiento o tiempo de pausa) es cero, el actuador no se enciende.

Finalmente, al presionar el botón SB1 por quinta vez, el dispositivo entra en modo de funcionamiento y la temperatura actual aparece en los indicadores. Todos los parámetros establecidos se guardan en la memoria no volátil del microcontrolador DDI. Cabe señalar que en el modo de instalación no se realizan mediciones ni comparaciones de temperatura.

Los códigos de programa para el microcontrolador DD1 se muestran en la tabla.

Dispositivo de control de incubadora con microcontrolador
(haga clic para agrandar)

Las unidades de control y conmutación, así como la parte de medición del dispositivo (enmarcada por una línea discontinua en la Fig. 2) están montadas en placas de pruebas separadas de tamaños adecuados (no se desarrollaron placas de circuito impreso).

Está permitido utilizar como fuente de alimentación para el dispositivo cualquier unidad de tamaño pequeño que proporcione un voltaje de salida de al menos 12 V con una corriente de 150 mA.

En lugar de PIC16F84, en la unidad de control se pueden utilizar microcontroladores PIC16F84A, PIC16CR84 o PIC16C84. Resistencias fijas R16 - R18 - con una desviación permitida del valor nominal de ±1...2%, el resto - con una tolerancia de ±10%, resistencias de ajuste R19 y R20 - SPZ-19a, SPZ-39a o cable SPZ -5. Los optoacopladores AOU2G son intercambiables con los dispositivos AOU115D, AOU115 V, los indicadores ALS1B son reemplazables por otros importados similares con un ánodo común (en este caso, la resistencia de las resistencias R324-R5 se puede aumentar de dos a tres veces).

Además de KU208G, está permitido utilizar triacs TS112-10, TS112-16 en la unidad de conmutación. Si la potencia de carga del triac no supera los 200 W, puede prescindir de un disipador de calor; de lo contrario, se requiere un disipador de calor con aletas (con una potencia de conmutación de hasta 1 kW, sus dimensiones son de aproximadamente 60x50x25 mm).

El sensor de temperatura K1019ChT1 se diferencia del K1Ml descrito en [19] (análogo extranjero del LM335) por la ausencia de una salida de calibración. Cuando se utiliza K1019EM1, su pin 3 se conecta en lugar del pin 2 de K1019CHT1, el pin 2 se conecta en lugar del pin 1 y el pin de calibración se deja libre.

Dispositivo de control de incubadora con microcontrolador

El microcircuito PNC UA02PP1 es un análogo modificado del LM331 extranjero, cuyo diagrama de conexión se muestra en la Fig. 3. Como último recurso, en lugar de UA0PP1, puede utilizar KR1108PP1, encendiéndolo de acuerdo con el diagrama de la Fig. 1 dado en [3], y reduciendo a la mitad la clasificación de cualquiera de los elementos de ajuste de frecuencia (preferiblemente el condensador C1). Sin embargo, dicho reemplazo requerirá el uso de una fuente de alimentación bipolar con voltajes de +15 y -15 V.

Configurar el dispositivo se reduce a calibrar la parte de medición.

Para hacer esto, el sensor DA3 se coloca en nieve o hielo derretido y se usa la resistencia de recorte R19 para poner las lecturas del indicador a cero. Luego, el sensor, junto con un termómetro preciso, se introduce en un termo con agua calentada a una temperatura de +30...40 °C. Después de algún tiempo, la resistencia de sintonización R20 alcanza las lecturas del indicador correspondientes. En algunos casos, puede ser necesario seleccionar la resistencia R16 dentro del rango de 90...110 kOhm.

Son posibles varias opciones de diseño para el dispositivo. Por ejemplo, la unidad de control está ubicada fuera de la incubadora y está conectada mediante un cable de cinco núcleos a un dispositivo de conmutación ubicado dentro de la cámara de la incubadora. En cualquier caso, se recomienda realizar la parte de medición en forma de sensor remoto instalado encima de las bandejas y conectado al dispositivo mediante un cable de tres hilos. En la versión del autor, esta unidad está montada sobre un tablero de pequeño tamaño y colocada en una caja de plástico sellada.

Las recomendaciones para el diseño del actuador se dan en [4]. Cabe señalar que debido a la capacidad de configurar con precisión el tiempo de funcionamiento del motor, no es necesario un mecanismo de leva ni interruptores de contacto en el eje de la caja de cambios del motor. Al configurar el dispositivo, solo necesita seleccionar con precisión el tiempo de funcionamiento del motor para que el eje de la caja de cambios gire en el ángulo deseado.

Literatura

  1. Biryukov. Microcircuitos de sensores térmicos K1019EM1, K1019EM1A. - Radio, 1996, núm. 7, pág. 59.
  2. Descripción técnica UA02PP1. -
  3. Convertidor integrado tensión-frecuencia-tensión KR1108PP1 y su aplicación. - Radio, 2001, núm. 8, pág. 51.
  4. Grigoriev A. Unidad de control de la cinemática de la incubadora. - Radio, 1999, N° 10, pág. 32.

Autor: A.Borisevich, Sebastopol, Ucrania

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Anatoly
El circuito no funciona, el modo termostato no funciona, la salida se calienta constantemente, independientemente de la temperatura medida, la rotación de las bandejas y el funcionamiento del termómetro.

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