САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ “ЛЭТИ”
Факультет ЭА
Эскизный проект
«Контроллер управления температурными приборами»
Выполнили:
Группа:
Преподаватель:
СПб, 201
Техническое задание
Выполнил: Маслаков В. В.
Группа: 9493
-
Наименование разработки
Система управления и поддержания температуры
-
Технические требования
-
КУТП предназначен для:
- измерения температуры в помещении;
- управления термоприборами в зависимости от данных измерения;
- сообщения о превышении заданной максимальной температуры в помещении;
- сообщения о достижении заданной минимальной температуры в помещении;
- отключения термоприборов при появлении сигнала о пожаре;
- индикации средней температуры в помещении.
-
Масса не более 0,3 кг.
-
Монтаж: на стандартную DIN-рейку 35 мм.
-
Номинальное напряжение питания: однофазное 220В 50 Гц или трехфазное 380 В 50 Гц.
-
Потребляемая мощность: не более 5 Вт.
-
Степень защиты прибора: IP40.
-
Степень защиты клеммника: IP20.
-
Положение в пространстве – произвольное.
-
Органы управления и габаритные размеры устройства приведены на рисунке 1.
-
Требования устойчивости к внешним воздействиям
-
Напряжение, при котором сохраняется работоспособность устройства: от 160Вдо 330В.
-
Устойчивость к МП ПЧ наст. IV
-
Класс по электробезоапасности III
-
Климатическое исполнение: УЗ.
-
Диапазон рабочих температур, °C: от -40 до +55.
-
Температура хранения, °C: от минус 45 до +75.
-
Перечень разделов подлежащих разработке
-
Габаритный чертеж
-
Схема электрическая структурная
-
Схема электрическая принципиальная
-
Алгоритм работы
-
Перечень документации
-
Техническое задание
-
Габаритный чертеж
-
Схема электрическая структурная
-
Схема электрических соединений
-
Алгоритм работы
Габаритный чертеж
Рисунок 1 - Лицевая панель, органы управления и габаритные размеры КУТП.
Структурная схема устройства
Индикатор температуры
Цепь
питания
Нагревательные элементы
Контроллер
PIC16F628-20PC
Рисунок 2 – Структурная схема устройства
Элементы схемы
BK1 TMP36GT9 - Термодатчик с вых.по напряжению, Uвых=750мВ при 25°С, Uвых=0.1...1.7В, 10мВ/°С, точность ±2°C, нелинейность ±0.5°C, Uп=2.7...5.5В, -40…+125°С, TO-92.
DA1 LM358AN – ОУ
Диапазон температур -40°C, +105°C
DA2 КРЕН5А – Интегральный стабилизатор на 5 В
|
Выходное напряжение |
5В |
||||||||||||||||||
|
Выходной ток |
2 А |
||||||||||||||||||
|
Максимальное входное напряжение |
15 В |
||||||||||||||||||
|
Разность напряжения вход-выход |
2,5 В |
||||||||||||||||||
|
Мощность рассеивания (с теплоотводом) |
10 Вт |
||||||||||||||||||
|
Точность выходного напряжения |
±0.1 В |
||||||||||||||||||
|
Диапазон рабочих температур |
-45…+70 °C |
||||||||||||||||||
|
|
|
||||||||||||||||||
|
DD1 PIC16F628-20PC – микроконтроллер
Напряжение питания: 3.0..5.5V Диапазон температур: -40..+85°С
U1 4N35 – оптрон Основные параметры
HG1 KO-4B2 – Жидккристалический индикатор
Диапазон температур: -40..+55°С
VD10 W1000 – диодный мост
Диапазон температур: -50..+85°
|
|
Регулятор поддерживает температуру в заданном интервале, включая и выключая электромагнитный контактор, управляющий, в свою очередь, трехфазным электронагревателем. Максимальный коммутируемый ток — 1 А при амплитуде переменного напряжения до 700 В. Значения температуры включения и выключения нагревателя могут быть установлены в пределах 0...90 °С с шагом 1 °С и при необходимости легко изменены. Установленные пороговые значения и измеренное текущее постоянно отображает индикатор прибора.
Схема терморегулятора. Его основной элемент — микроконтроллер DA1. Напряжение, пропорциональное температуре контролируемого объекта, поступает с датчика ВК1 [1] через усилитель на двух ОУ микросхемы DA1 на вход встроенного в микроконтроллер компаратора (выв. 18 DD1).
Индикация осуществляется ЖКИ HG1 со встроенным контроллером на микросхеме НТ1613. Такие индикаторы применяют в телефонных аппаратах. Они очень выгодны по соотношению цена/качество, не требуют дополнительных буферных и интерфейсных микросхем и не занимают большого числа выводов микроконтроллера. Питание поступает на индикатор через делитель напряжения R17R22, причем подстроечным резистором R22 можно регулировать контрастность. Делители напряжения R18R23 и R19R24 уменьшают до необходимых для работы индикатора уровни формируемых микроконтроллером управляющих сигналов.
Микроконтроллер связан с обмоткой управления трехфазного контактора через оптрон U1, узел на транзисторах VT1, VT2 и диодный мост VD10. Пока на выв. 13 микроконтроллера низкий уровень, фототранзистор оптрона закрыт, а транзистор VT1 открыт. Напряжение на затворе полевого транзистора VT2 близко к нулю. Закрытым полевым транзистором разорвана цепь питания обмотки контактора. При высоком уровне напряжения на выв. 13 микроконтроллера транзистор VT2 открыт и контактор включает нагреватель. Исправность трехфазной сети контролирует узел из элементов R5—R7, VD4—VD6, СЗ, R9, R10. Движок подстроенного резистора R9 устанавливают в такое положение, чтобы на входе еще одного компаратора, встроенного в микроконтроллер DD1 (выв. 2), напряжение при исправной сети превышало 2,5 В, а при уменьшении напряжения во всех фазах на 20 % упало ниже указанного значения. Обнаружив уменьшение напряжения, микроконтроллер подаст команду отключения нагревателя. В случае неисправности одной из фаз напряжение, поступающее на выв. 2 микроконтроллера, станет пульсирующим. Обнаружив это, микроконтроллер не только отключит нагреватель, но и выключит светодиод HL1. Прибор автоматически возвратится в рабочий режим через 5 мин после восстановления в сети нормального напряжения. Если была неисправна фаза, выдержка больше — 20 мин. Пауза такой же длительности предусмотрена и после первичного включения прибора в сеть. Ее можно избежать, удерживая нажатой в течение 2 с любую из кнопок SB1—SB4. Так как потребляемый прибором ток не превышает 5 мА, его блок питания — бестрансформаторный на элементах R2—R4, VD1—VD3, С2, С4 и интегральном стабилизаторе на 5 В DA2. Ввести характеристику датчика температуры в память микроконтроллера можно, или внеся изменения в программу, или вручную — с помощью кнопки SB5.