Mạch điều khiển nhiệt độ kỹ thuật số là bộ điều khiển nhiệt độ chính xác trong các ứng dụng y tế, công nghiệp và gia đình. Hệ thống này tốt hơn hệ thống analog/bộ điều nhiệt, có độ chính xác kém. Ví dụ, nó có thể được sử dụng để kiểm soát nhiệt độ của máy ấp, nơi duy trì nhiệt độ chính xác là rất quan trọng.

Sơ đồ khối bộ điều khiển nhiệt độ kỹ thuật số Mô tả

Hệ thống điều khiển nhiệt độ kỹ thuật số được đề xuất này cung cấp thông tin nhiệt độ trên màn hình và khi nhiệt độ vượt quá điểm đặt, thì tải (tức là Máy sưởi) sẽ TẮT. Trong dự án này, một bóng đèn được cung cấp làm tải cho mục đích trình diễn. Sơ đồ khối của Hệ thống điều khiển nhiệt độ kỹ thuật số được đưa ra bên dưới.

Hệ thống điều khiển nhiệt độ kỹ thuật số được đề xuất sử dụng Vi điều khiển thuộc họ 8051, là trái tim của ứng dụng. Đơn vị hiển thị bao gồm màn hình bảy đoạn bốn chữ số và cảm biến nhiệt độ, cả hai đều được giao tiếp với vi điều khiển.

Cảm biến nhiệt độ kỹ thuật số được kết nối với Vi điều khiển để cảm biến các điều kiện nhiệt độ. Hệ thống này cũng cung cấp bốn công tắc nút nhấn để điều chỉnh cài đặt nhiệt độ.

Sau đó, Bộ vi điều khiển liên tục thăm dò thông tin nhiệt độ thông qua cảm biến nhiệt độ kỹ thuật số và hiển thị trên màn hình hiển thị 7 đoạn và tự động TẮT đèn khi nhiệt độ tương ứng vượt quá điểm cài đặt.

Yêu cầu phần cứng

• Máy biến áp (230 – 12 v ac)
• Bộ điều chỉnh điện áp (LM 7805)
• Bộ chỉnh lưu
• Lọc
• Vi điều khiển (at89s52/at89c51)
• Cảm biến nhiệt độ DS1621
• Nút nhấn
• Màn hình 7 đoạn
• BC547
• Điện trở
• Tụ điện
• 1N4007
• Tiếp sức

Vi điều khiển (AT89S52)

Atmel AT89S52 là vi điều khiển mạnh mẽ dựa trên 8051, cung cấp giải pháp linh hoạt và tiết kiệm chi phí cho nhiều ứng dụng điều khiển nhúng.

AT89S52 cung cấp các tính năng tiêu chuẩn sau:

• 8K byte Flash
• 256 byte RAM
• 32 dòng I/O
• Đồng hồ bấm giờ giám sát
• Hai con trỏ dữ liệu
• Ba bộ đếm/bộ định thời 16 bit
• Kiến trúc ngắt hai cấp sáu vector
• Một cổng nối tiếp song công hoàn toàn
• Bộ dao động trên chip và mạch đồng hồ

Sơ đồ chân cắm được đưa ra dưới đây.

Cảm biến nhiệt độ- DS1621

Cảm biến là thiết bị tiếp nhận và phản hồi tín hiệu hoặc kích thích. Cảm biến chỉ có thể chuyển đổi tín hiệu nhận được thành dạng điện.

Cảm biến nhiệt độ DS 1621 cung cấp các tính năng tiêu chuẩn sau:

• Các phép đo không cần thành phần bên ngoài
• Đo nhiệt độ từ -55°C đến +125°C với mức tăng 0,5°C (67°F đến 257°F với mức tăng 0,9°F)
• Nhiệt độ được đọc là giá trị 9 bit (truyền 2 byte)
• Phạm vi cung cấp điện rộng (2,7V đến 5,5V)
• Chuyển đổi nhiệt độ sang dạng số trong vòng chưa đầy 1 giây
• Cài đặt nhiệt độ có thể được người dùng xác định và không dễ bay hơi
• Dữ liệu được đọc/ghi thông qua giao diện nối tiếp 2 dây (đường I/O thoát mở)
• Các ứng dụng bao gồm điều khiển nhiệt độ, hệ thống công nghiệp, sản phẩm tiêu dùng, nhiệt kế hoặc bất kỳ hệ thống nhạy nhiệt nào
• Đây là gói DIP hoặc SO 8 chân

Mô tả Pin

• SDA – Đầu vào/Đầu ra dữ liệu nối tiếp 2 dây
• SCL – Đồng hồ nối tiếp 2 dây
• GND – Đất
• TOUT – Tín hiệu đầu ra của bộ điều nhiệt
• A0 – Đầu vào địa chỉ chip
• A1 – Đầu vào địa chỉ chip
• A2 – Đầu vào địa chỉ chip
• VDD – Điện áp cung cấp điện

Sơ đồ chức năng của DS1621 được thể hiện ở hình bên dưới.

DS1621 cung cấp các phép đo nhiệt độ 9 bit, cho biết nhiệt độ của thiết bị. Tín hiệu đầu ra của bộ điều chỉnh nhiệt (TOUT) hoạt động khi nhiệt độ của thiết bị vượt quá nhiệt độ do người dùng xác định (TH).

Đầu ra vẫn hoạt động cho đến khi nhiệt độ giảm xuống dưới nhiệt độ TL do người dùng xác định, cho phép bất kỳ độ trễ nào cần thiết. Cài đặt nhiệt độ do người dùng xác định được lưu trữ trong bộ nhớ không bay hơi để các bộ phận có thể được lập trình trước khi đưa vào hệ thống.

Cài đặt nhiệt độ và giá trị nhiệt độ đều được truyền đến/từ DS1621 từ Vi điều khiển thông qua giao diện nối tiếp 2 dây đơn giản (I2C).

Đo nhiệt độ

DS1621 đo nhiệt độ bằng cảm biến nhiệt độ dựa trên khoảng cách dải. Bộ chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số (ADC) delta-sigma chuyển đổi nhiệt độ đo được thành giá trị số được hiệu chuẩn theo °C hoặc °F.

Đọc nhiệt độ được cung cấp theo dạng đọc bù hai bit 9 bit bằng cách phát lệnh READ TEMPERATURE. Dữ liệu được truyền qua giao diện nối tiếp 2 dây - MSB đầu tiên (giao diện truyền thông nối tiếp I2C).

Màn hình bảy đoạn cơ bản

Phiên bản này là phiên bản anode chung. Điều đó có nghĩa là chân dương của mỗi đèn LED được kết nối với một điểm chung là chân 3, Vcc trong trường hợp này. Mỗi điốt phát sáng có một chân âm được kết nối với một trong các chân của thiết bị.

Để làm cho nó hoạt động, bạn cần kết nối các chân 3 đến 5 vôn. Sau đó, để làm cho mỗi đoạn sáng lên, hãy kết nối chân nối đất cho dây dẫn đó với đất thông qua một điện trở. Nó cũng có thể được sử dụng thông qua bất kỳ chân cổng Vi điều khiển nào ở chế độ chìm, ví dụ: PORT 0 trong Vi điều khiển dòng 8051.

Phần mềm

Chúng tôi sử dụng ngôn ngữ 'C' để viết mã ứng dụng và biên dịch bằng trình biên dịch KEIL microvision (IDE). Sau khi hoàn tất việc viết phần mềm, mã đó sẽ được chuyển đổi thành mã thập lục phân để điều khiển Vi điều khiển. Mã thập lục phân được tạo ra sẽ được ghi vào Vi điều khiển bằng một trình lập trình phù hợp.

Sơ đồ kết nối của bộ điều khiển nhiệt độ kỹ thuật số

Nguồn điện 5v là cần thiết để vận hành hệ thống, được kết nối với chân 40 của Vi điều khiển & GND được kết nối với chân 20 của nó. Chân 1.0 đến 1.3 của cổng 1 được kết nối với các nút nhấn. Chân 3.5 đến 3.7 của Vi điều khiển được kết nối với chân 1, 2, 3 của cảm biến nhiệt độ DS1621 tương ứng.

Chân 0.0 đến 0.6 của cổng 0 của Vi điều khiển được kết nối với màn hình 7 đoạn. Chân 2.0 đến 2.3 của cổng 2 của Vi điều khiển được kết nối với các bóng bán dẫn BC547 của Cổng 2 của Vi điều khiển được kết nối với BC547 của bóng bán dẫn. Chân 2.4 được kết nối với một bóng bán dẫn BC547 khác để điều khiển rơle.

Đang làm việc

Dự án sử dụng cảm biến nhiệt độ kỹ thuật số DS1621 được giao tiếp với Vi điều khiển. Bề mặt của IC 8 chân này cảm nhận nhiệt độ môi trường để truyền dữ liệu kỹ thuật số theo chuỗi tại chân số 1, được hiển thị từ Vi điều khiển bằng 4 đơn vị màn hình anode chung 7 đoạn, tất cả đều được kết nối song song với cổng '0'.

Bốn công tắc nút nhấn đang được kết nối với Vi điều khiển bằng điện trở kéo lên để giúp lập trình nhiệt độ cài đặt theo ý muốn. Đầu ra từ Vi điều khiển ở chân 25 điều khiển một bóng bán dẫn, bóng bán dẫn này lại điều khiển một rơle bật hoặc tắt máy sưởi để duy trì nhiệt độ.

Tuy nhiên, dự án sử dụng đèn thay cho lò sưởi để trình diễn. Đèn thường sẽ BẬT và TẮT khi đạt đến nhiệt độ cài đặt.

Ứng dụng của Bộ điều khiển nhiệt độ kỹ thuật số

Sau đây là một số ví dụ về các ứng dụng cần được chú ý đặc biệt.

• Sử dụng ngoài trời có khả năng gây ô nhiễm hóa chất hoặc nhiễu điện
• Hệ thống kiểm soát năng lượng hạt nhân, hệ thống đốt cháy, hệ thống đường sắt, hệ thống hàng không
• Thiết bị y tế, máy giải trí, xe cộ, thiết bị an toàn và các cơ sở lắp đặt phải tuân theo các quy định riêng của ngành hoặc chính phủ
• Hệ thống, máy móc và thiết bị có thể gây nguy hiểm đến tính mạng hoặc tài sản

Vì vậy, đây là tất cả về bộ điều khiển nhiệt độ kỹ thuật số sử dụng vi điều khiển. Chúng tôi hy vọng rằng bạn đã hiểu rõ hơn về khái niệm này.

‍