Circuito controlador de temperatura digital

Un circuito controlador de temperatura digital es un controlador de temperatura preciso en aplicaciones médicas, industriales y domésticas. Este sistema es mejor que el sistema analógico/termostato, que tiene poca precisión. Por ejemplo, se puede utilizar para controlar la temperatura de una incubadora en la que es muy importante mantener una temperatura precisa.

Descripción del diagrama de bloques del controlador de temperatura digital

Este sistema de controlador de temperatura digital propuesto proporciona la información de temperatura en una pantalla, y cuando la temperatura excede el punto establecido, la carga (es decir, el calentador) se apaga. En este proyecto, se proporciona una lámpara como carga para fines de demostración. El diagrama de bloques del sistema de control de temperatura digital se muestra a continuación.

El sistema de controlador de temperatura digital propuesto utiliza un microcontrolador de la familia 8051, que es el núcleo de la aplicación. La unidad de visualización consta de cuatro a siete segmentos, un sensor de temperatura y está interconectada con el microcontrolador.

El sensor de temperatura digital interconectado con el microcontrolador para detectar las condiciones de temperatura. Este sistema también proporciona cuatro interruptores de botón para ajustar la configuración de temperatura.

Luego, el microcontrolador sondea continuamente la información de temperatura a través de un sensor de temperatura digital y la muestra en la unidad de visualización de 7 segmentos y apaga automáticamente la lámpara, cuando la temperatura correspondiente excede el punto establecido.

Requisitos de hardware

• Transformador (230 – 12 V CA)
• Regulador de voltaje (LM 7805)
• Rectificador
• Filtrado
• Microcontrolador (at89s52/at89c51)
• Sensor de temperatura DS1621
• Apretar botones
• pantalla de 7 segmentos
• BC547
• resistencias
• Condensadores
• 1N4007
• Relé

Microcontrolador (AT89S52)

El Atmel AT89S52 es un potente microcontrolador basado en 8051 que proporciona una solución altamente flexible y rentable para muchas aplicaciones de control integradas.

El AT89S52 ofrece las siguientes características estándar:

• 8K bytes de Flash
• 256 bytes de RAM
• 32 líneas de E/S
• Temporizador de vigilancia
• Dos punteros de datos
• Tres temporizadores/contadores de 16 bits
• Una arquitectura de interrupción de dos niveles y seis vectores
• Un puerto serie dúplex completo
• Oscilador en chip y circuito de reloj

El diagrama de pines se muestra a continuación.

Sensor de temperatura - DS1621

Un sensor es un dispositivo que recibe y responde a una señal o estímulo. Un sensor puede convertir la señal recibida solo en forma eléctrica.

El sensor de temperatura - DS 1621 ofrece las siguientes características estándar:

• Las mediciones no requieren componentes externos
• Mide temperaturas de -55 °C a +125 °C en incrementos de 0,5 °C (67 °F a 257 °F en incrementos de 0,9 °F)
• La temperatura se lee como un valor de 9 bits (transferencia de 2 bytes)
• Amplio rango de fuente de alimentación (2,7 V a 5,5 V)
• Convierte la temperatura a palabra digital en menos de 1 segundo
• Los ajustes del termostato son definibles por el usuario y no volátiles
• Los datos se leen/escriben a través de una interfaz serial de 2 hilos (líneas de E/S de drenaje abierto)
• Las aplicaciones incluyen controles termostáticos, sistemas industriales, productos de consumo, termómetros o cualquier sistema sensible al calor.
• Este es un paquete DIP o SO de 8 pines

Descripción de pines

• SDA: entrada/salida de datos en serie de 2 hilos
• SCL: reloj serie de 2 hilos
• TIERRA - Tierra
• TODOS – Señal de salida del termostato
• A0 - Entrada de dirección de chip
• A1 - Entrada de dirección de chip
• A2 - Entrada de dirección de chip
• VDD - Tensión de alimentación

En la siguiente figura se muestra un diagrama de bloques del DS1621.

El DS1621 proporciona lecturas de temperatura de 9 bits, que indican la temperatura del dispositivo. La señal de salida del termostato (TOUT) está activa cuando la temperatura del dispositivo supera la temperatura definida por el usuario (TH).

La salida permanece activa hasta que la temperatura cae por debajo de una temperatura TL definida por el usuario, lo que permite cualquier histéresis necesaria. Los ajustes de temperatura definidos por el usuario se almacenan en una memoria no volátil para que las piezas se puedan programar antes de insertarlas en un sistema.

Los ajustes de temperatura y las lecturas de temperatura se comunican hacia/desde el DS1621 desde el microcontrolador a través de una interfaz serial simple de 2 hilos (I2C).

Temperatura de medición

El DS1621 mide la temperatura utilizando un sensor de temperatura de banda prohibida. Un convertidor de analógico a digital (ADC) delta-sigma convierte la temperatura medida en un valor digital calibrado en °C o °F.

La lectura de temperatura se proporciona en una lectura de complemento a dos de 9 bits emitiendo el comando READ TEMPERATURE. Los datos se transmiten a través de la interfaz serial de 2 hilos: MSB primero (interfaz de comunicación serial I2C).

Pantalla básica de siete segmentos

Esta versión es una versión de ánodo común. Esto significa que la pata positiva de cada LED está conectada a un punto común que es el pin 3, Vcc en este caso. Cada diodo emisor de luz tiene una rama negativa que está conectada a uno de los pines del dispositivo.

Para que funcione necesitas conectar el pin 3 a 5 voltios. Luego, para hacer que cada segmento se ilumine, conecte el pin de tierra de ese led a tierra a través de una resistencia. También se puede usar a través de cualquier pin de puerto de microcontrolador en modo disipador, por ejemplo. PUERTO 0 en el microcontrolador de la serie 8051.

software

Usamos el lenguaje 'C' para escribir el código de la aplicación y compilamos usando el compilador de micro visión (IDE) de KEIL. Una vez que se complete la escritura del software, este código se convertirá en código hexadecimal para controlar el microcontrolador. El código hexadecimal generado se graba en el microcontrolador usando un programador apropiado.

Conexiones esquemáticas del controlador de temperatura digital

Se necesita la fuente de alimentación de 5v para ejecutar el sistema, conectada al pin 40 del microcontrolador y GND está conectado a su pin 20. Los pines 1.0 a 1.3 del puerto 1 están conectados a los botones pulsadores. Los pines 3.5 a 3.7 del microcontrolador están conectados a los pines 1, 2 y 3 del sensor de temperatura DS1621 respectivamente.

Los pines 0.0 a 0.6 del puerto 0 del microcontrolador están conectados a la pantalla de 7 segmentos. Los pines 2.0 a 2.3 del puerto 2 del microcontrolador están conectados a los transistores BC547 del puerto 2 del microcontrolador están conectados al transistor BC547. El pin 2.4 está conectado a otro transistor BC547 que acciona el relé.

Trabajar

El proyecto utiliza un sensor de temperatura digital DS1621 que está conectado al microcontrolador. La superficie de este circuito integrado de 8 pines detecta la temperatura ambiente para proporcionar datos digitales en serie al pin n.º 1, que es mostrado desde el microcontrolador por 4 unidades de visualización de ánodo común de 7 segmentos, todas conectadas en paralelo al puerto '0'.

Cuatro interruptores de botón están interconectados con el microcontrolador con resistencias pull-up para ayudar a programar la temperatura del punto de referencia según se desee. La salida del microcontrolador en el pin 25 activa un transistor que, a su vez, activa un relé que enciende o apaga el calentador para mantener la temperatura.

El proyecto, sin embargo, utiliza una lámpara en lugar del calentador para fines de demostración. La lámpara normalmente estará encendida para apagarse una vez que se alcance la temperatura establecida.

Aplicaciones del controlador de temperatura digital

Estos son algunos ejemplos de aplicaciones a las que se debe prestar especial atención.

• Uso al aire libre que implique contaminación química potencial o interferencia eléctrica
• Sistemas de control de energía nuclear, sistemas de combustión, sistemas ferroviarios, sistemas aeronáuticos
• Equipos médicos, dispositivos de entretenimiento, vehículos, equipos de seguridad e instalaciones sujetos a regulaciones gubernamentales o industriales independientes
• Sistemas, maquinaria y equipos que pueden representar un riesgo para la vida o la propiedad

Por lo tanto, es un controlador de temperatura digital que utiliza un microcontrolador. Esperamos que tenga una mejor comprensión de este concepto.

Además de cualquier pregunta relacionada con este concepto o proyectos basados ​​en microcontroladores, dé su opinión comentando en la sección de comentarios a continuación. Aquí hay una pregunta para usted, ¿cuál es la función de la pantalla de 7 segmentos?