CC BY
103
УДК 621.396
ПРОГРАММИРУЕМЫЙ ТЕРМОРЕГУЛЯТОР НА ПЛАТЕ ARDUINO UNO
Р. Е. Кирпиченко Научный руководитель - И. Н. Карцан
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: revan1495@mail.ru
Уделяется внимание контролю над температурой и разработке программируемого терморегулятора.
Ключевые слова: терморегулятор, температурный режим, управляющие команды.
PROGRAMMABLE TEMPERATURE REGULATOR ON PLATH ARDUINO UNO
R. E. Kirpichenko Scientific Supervisor - I. N. Kartsan
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: revan1495@mail.ru
In this work the attention is paid to control over temperature and development of a programmable temperature regulator.
Keywords: temperature regulator, temperature condition, the operating teams.
При работе с различного рода электроникой, не говоря уже о бортовой аппаратуре сложно сконструированной техники, необходимо учитывать факторы внешней среды, непосредственно влияющие на её работоспособность.
Если речь заходит о важности использования аппаратуры в условиях, отличных от нормальных, то стоит задуматься об эксплуатации специальных приспособлений, которые будут поддерживать эти условия и обеспечивать оптимальную работу электроники. К контролируемым параметрам бортовой аппаратуры можно отнести величины, определяющие нормальные условия работы - это температура, влажность и давление.
Важность соблюдения температурного режима можно аргументировать влиянием температуры на полупроводниковые элементы. Электропроводность полупроводников сильно зависит от окружающей температуры. При очень низкой температуре, близкой к абсолютному нулю (-273° С), полупроводники не проводят электрический ток (так как не имеют свободных электронов), а с повышением температуры, их сопротивляемость току уменьшается (с повышением температуры связь валентных электронов с атомами ослабевает и некоторые из них, вследствие теплового движения, могут покидать атомы). Иначе говоря, при наиболее низкой температуре полупроводники обладают диэлектрическими свойствами, а при более высокой - проводниковыми [1].
На сегодняшний день существует множество различных терморегуляторов, но все они рассчитаны на ограниченное число каналов, имеют скромный функционал и высокую цену.
Разрабатываемое изделие предназначено для обеспечения контроля над температурой, и выдачи управляющих команд на устройства, осуществляющие изменение температурного режима. Программируемый терморегулятор создан на плате Arduino Uno, что позволяет увеличить количество контролируемых каналов и использовать открытую логику для задания режимов, которые подойдут как для домашнего комфорта, так и для работы на крупном производстве.
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2017. Том 1
Агёшпо (рис. 1) применяется для создания электронных устройств с возможностью приема сигналов от различных цифровых и аналоговых датчиков, которые могут быть подключены к нему, и управления различными исполнительными устройствами.
Рис. 1. Плата Arduino Uno
Проекты устройств, основанные на Arduino, могут работать самостоятельно или взаимодействовать с программным обеспечением на компьютере [2].
Снятие значений температуры выполняется датчиком DS18B20. DS18B20 цифровой термометр с программируемым разрешением, от 9 до 12-bit, которое может сохраняться в EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory) памяти прибора. DS18B20 обменивается данными по 1-Wire шине и при этом может быть, как единственным устройством на линии, так и работать в группе (рис. 2). Все процессы на шине управляются центральным микропроцессором.
Рис. 2. Схема восстановления сигналов 1-проводной шины датчиков DS18B20
Диапазон измерений от -55 до +125 °С и точностью 0,5 °С в диапазоне от -10 до +85 °С. Каждый В818Б20 имеет уникальный 64-битный последовательный код, который позволяет, общаться с множеством датчиков В818Б20 установленных на одной шине. Такой принцип позволяет использовать один микропроцессор, чтобы контролировать множество датчиков В818Б20, распределенных по большому участку. Приложения, которые могут извлечь выгоду из этой особенности, включают системы контроля температуры в зданиях, и оборудовании или машинах, а также контроль и управление температурными процессами [3].
Для достоверности значений температуры, индицированной с датчиков, расположенных на длинной линии, применяется схема восстановления сигналов 1-проводной шины датчиков DS18B20.
Без схемы восстановления, помехи ограничивают достоверный прием данных на расстоянии более 100 метров. Применяя восстановление, появляется возможность работать на линиях, увеличенных более чем в 2 раза.
Для индикации значений температуры на отведенных датчиках и статусах подачи питания на охладительные и нагревательные устройства в работе использован 4-хстрочный LCD дисплей Winstar WH1604A (рис. 3).
Рис. 3. LCD дисплей Winstar WH1604A
Таким образом, разработана макетная версия терморегулятора, имеющая не высокую (относительно аналогов) цену, с возможностью подключения большого количества каналов на одной линии, с запрограммированным на плате Arduino Uno (на языке C++) интерфейсом и возможностью задания диапазона поддержки температуры (средствами нагревания и охлаждения) вручную, с помощью кнопок.
Библиографические ссылки
1. Савельев И. В. Курс общей физики. Т. 3. М. : Наука, 1987. С. 257-258.
2. Платформа разработки электронных устройств Arduino [Электронный ресурс] // URL: http://arduino.ru (дата обращения 12.03.2017).
3. Чернов Г. DS18B20. Русское описание работы с датчиком температуры : техн. описание. Днепропетровск : Магетекс, 2009. С. 1-3.
© Кирпиченко Р. Е., 2017
