‍

ตัวควบคุมอุณหภูมิแบบดิจิทัลเป็นตัวควบคุมอุณหภูมิที่แม่นยำในทางการแพทย์ อุตสาหกรรม และการใช้งานในครัวเรือน ตัวควบคุมอุณหภูมิแบบดิจิทัลดีกว่าระบบอะนาล็อก/เทอร์โมสตัทซึ่งมีความแม่นยำน้อยกว่า ตัวอย่างเช่น สามารถใช้ควบคุมอุณหภูมิของตู้ฟักไข่ซึ่งการรักษาอุณหภูมิให้แม่นยำเป็นสิ่งสำคัญ

คำอธิบายแผนผังบล็อกตัวควบคุมอุณหภูมิแบบดิจิทัล

ระบบควบคุมอุณหภูมิแบบดิจิทัลที่เสนอนี้จะแสดงข้อมูลอุณหภูมิบนจอแสดงผล และเมื่ออุณหภูมิเกินจุดที่ตั้งไว้ โหลด (เช่น เครื่องทำความร้อน) จะถูกปิด ในโครงการนี้ จะมีการจัดเตรียมหลอดไฟเป็นโหลดเพื่อจุดประสงค์ในการสาธิต แผนผังบล็อกของระบบควบคุมอุณหภูมิแบบดิจิทัลแสดงไว้ด้านล่าง

ระบบควบคุมอุณหภูมิแบบดิจิทัลที่เสนอใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ตระกูล 8051 เป็นหัวใจหลักของแอปพลิเคชัน หน่วยแสดงผลประกอบด้วยจอแสดงผลแบบ 7 ส่วนสี่หลักและเซ็นเซอร์อุณหภูมิ ซึ่งทั้งสองส่วนเชื่อมต่อกับไมโครคอนโทรลเลอร์

เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิแบบดิจิทัลเชื่อมต่อกับไมโครคอนโทรลเลอร์เพื่อตรวจจับสภาวะอุณหภูมิ นอกจากนี้ ระบบยังจัดเตรียมสวิตช์แบบกดสี่ปุ่มเพื่อปรับการตั้งค่าอุณหภูมิอีกด้วย

จากนั้นไมโครคอนโทรลเลอร์จะตรวจสอบข้อมูลอุณหภูมิอย่างต่อเนื่องผ่านเซ็นเซอร์อุณหภูมิแบบดิจิทัลและแสดงบนจอแสดงผล 7 ส่วน และปิดไฟโดยอัตโนมัติเมื่ออุณหภูมิที่สอดคล้องกันเกินจุดที่ตั้งไว้

ข้อกำหนดด้านฮาร์ดแวร์

• หม้อแปลงไฟฟ้า (230 – 12 โวลท์)
• เครื่องปรับแรงดันไฟฟ้า (LM 7805)
• เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้า
• กรอง
• ไมโครคอนโทรลเลอร์ (at89s52/at89c51)
• เซ็นเซอร์อุณหภูมิ DS1621
• ปุ่มกด
• จอแสดงผล 7 ส่วน
• BC547
• ตัวต้านทาน
• ตัวเก็บประจุ
• 1N4007
• รีเลย์

ไมโครคอนโทรลเลอร์ (AT89S52)

Atmel AT89S52 เป็นไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ใช้พื้นฐาน 8051 อันทรงพลังซึ่งมอบโซลูชันที่ยืดหยุ่นและคุ้มต้นทุนสำหรับแอพพลิเคชั่นควบคุมแบบฝังตัวต่างๆ มากมาย

AT89S52 มีคุณสมบัติมาตรฐานดังต่อไปนี้:

• แฟลช 8K ไบต์
• แรม 256 ไบต์
• 32 เส้น I/O
• การตรวจสอบนาฬิกาจับเวลา
• ตัวชี้ข้อมูลสองตัว
• ตัวนับ/ตัวจับเวลา 16 บิต จำนวน 3 ตัว
• สถาปัตยกรรมการขัดจังหวะแบบสองระดับหกเวกเตอร์
• พอร์ตซีเรียลฟูลดูเพล็กซ์
• ออสซิลเลเตอร์และวงจรนาฬิกาบนชิป

ไดอะแกรมพินเอาต์แสดงไว้ด้านล่างนี้

เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิ- DS1621

เซ็นเซอร์คืออุปกรณ์ที่รับและตอบสนองต่อสัญญาณหรือสิ่งกระตุ้น เซ็นเซอร์สามารถแปลงสัญญาณที่ได้รับเป็นรูปแบบไฟฟ้าได้เท่านั้น

เซ็นเซอร์อุณหภูมิ DS 1621 มีคุณสมบัติมาตรฐานดังต่อไปนี้:

• การวัดแบบไม่มีส่วนประกอบภายนอก
• วัดอุณหภูมิตั้งแต่ -55°C ถึง +125°C โดยเพิ่มครั้งละ 0.5°C (67°F ถึง 257°F โดยเพิ่มครั้งละ 0.9°F)
• อุณหภูมิจะถูกอ่านเป็นค่า 9 บิต (ส่ง 2 ไบต์)
• ช่วงแหล่งจ่ายไฟกว้าง (2.7V ถึง 5.5V)
• แปลงอุณหภูมิเป็นรูปแบบดิจิตอลในเวลาไม่ถึง 1 วินาที
• การตั้งค่าอุณหภูมินั้นผู้ใช้กำหนดเองได้และไม่ลบเลือน
• ข้อมูลจะถูกอ่าน/เขียนผ่านอินเทอร์เฟซแบบอนุกรม 2 สาย (สาย I/O แบบโอเพ่นเดรน)
• การใช้งานรวมถึงการควบคุมอุณหภูมิ ระบบอุตสาหกรรม ผลิตภัณฑ์สำหรับผู้บริโภค เทอร์โมมิเตอร์ หรือระบบที่ไวต่ออุณหภูมิใดๆ
• นี่คือแพ็คเกจ DIP หรือ SO 8 พิน

คำอธิบายแบตเตอรี่

• SDA – อินพุต/เอาต์พุตข้อมูลอนุกรม 2 สาย
• SCL – นาฬิกาอนุกรม 2 สาย
• GND – โลก
• TOUT – สัญญาณเอาท์พุตเทอร์โมสตัท
• A0 – อินพุตที่อยู่ชิป
• A1 – การป้อนที่อยู่ชิป
• A2 – การป้อนที่อยู่ชิป
• VDD – แรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟ

แผนภาพการทำงานของ DS1621 แสดงไว้ในรูปด้านล่าง

‍

DS1621 วัดอุณหภูมิได้ 9 บิต โดยระบุอุณหภูมิของอุปกรณ์ สัญญาณเอาต์พุตเทอร์โมสตัท (TOUT) จะถูกเปิดใช้งานเมื่ออุณหภูมิของอุปกรณ์เกินอุณหภูมิที่ผู้ใช้กำหนด (TH)

เอาต์พุตจะยังคงทำงานอยู่จนกว่าอุณหภูมิจะลดลงต่ำกว่าอุณหภูมิ TL ที่ผู้ใช้กำหนด ซึ่งช่วยให้เกิดฮิสเทอรีซิสตามต้องการได้ การตั้งค่าอุณหภูมิที่ผู้ใช้กำหนดจะถูกเก็บไว้ในหน่วยความจำแบบไม่ลบเลือน เพื่อให้สามารถตั้งโปรแกรมส่วนประกอบต่างๆ ได้ก่อนที่จะนำเข้าสู่ระบบ

การตั้งค่าอุณหภูมิและค่าอุณหภูมิจะถูกส่งไป/กลับจาก DS1621 จากไมโครคอนโทรลเลอร์ผ่านอินเทอร์เฟซอนุกรม 2 สายแบบเรียบง่าย (I2C)

การวัดอุณหภูมิ

DS1621 วัดอุณหภูมิโดยใช้เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิแบบแบนด์แก๊ป ตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิทัล (ADC) เดลต้า-ซิกม่าจะแปลงอุณหภูมิที่วัดได้เป็นค่าดิจิทัลที่ผ่านการสอบเทียบในหน่วย °C หรือ °F

การอ่านอุณหภูมิทำได้โดยใช้คำสั่ง READ TEMPERATURE ในรูปแบบ 2's Complement ขนาด 9 บิต ข้อมูลจะถูกส่งผ่านอินเทอร์เฟซแบบอนุกรม 2 สาย - MSB ก่อน (อินเทอร์เฟซการสื่อสารแบบอนุกรม I2C)

การแสดงผลพื้นฐานเจ็ดส่วน

เวอร์ชันนี้เป็นเวอร์ชันขั้วบวกทั่วไป ซึ่งหมายความว่าพินบวกของ LED แต่ละอันเชื่อมต่อกับกราวด์ทั่วไป พิน 3 ซึ่งในกรณีนี้คือ Vcc LED แต่ละอันมีพินลบที่เชื่อมต่อกับพินใดพินหนึ่งของอุปกรณ์

‍

หากต้องการให้ใช้งานได้ คุณต้องเชื่อมต่อพิน 3 ถึง 5 โวลต์ จากนั้นเพื่อให้แต่ละเซกเมนต์สว่างขึ้น ให้เชื่อมต่อพินกราวด์ของสายไฟนั้นกับกราวด์ผ่านตัวต้านทาน นอกจากนี้ยังสามารถใช้พินพอร์ตไมโครคอนโทรลเลอร์ใดๆ ในโหมดซิงก์ได้ เช่น พอร์ต 0 ในไมโครคอนโทรลเลอร์ซีรีส์ 8051

ซอฟต์แวร์

เราใช้ภาษา "C" ในการเขียนโค้ดแอปพลิเคชันและคอมไพล์โดยใช้คอมไพเลอร์ไมโครวิชั่น KEIL (IDE) หลังจากเขียนซอฟต์แวร์เสร็จแล้ว โค้ดจะถูกแปลงเป็นโค้ดเลขฐานสิบหกเพื่อควบคุมไมโครคอนโทรลเลอร์ โค้ดเลขฐานสิบหกที่สร้างขึ้นจะถูกเขียนไปยังไมโครคอนโทรลเลอร์โดยใช้โปรแกรมเมอร์ที่เหมาะสม

แผนผังการเชื่อมต่อตัวควบคุมอุณหภูมิแบบดิจิตอล

ต้องใช้แหล่งจ่ายไฟ 5 โวลต์ในการทำงานระบบ ซึ่งเชื่อมต่อกับพิน 40 ของไมโครคอนโทรลเลอร์ และ GND เชื่อมต่อกับพิน 20 พิน 1.0 ถึง 1.3 ของพอร์ต 1 เชื่อมต่อกับปุ่มกด พิน 3.5 ถึง 3.7 ของไมโครคอนโทรลเลอร์เชื่อมต่อกับพิน 1, 2 และ 3 ของเซ็นเซอร์อุณหภูมิ DS1621 ตามลำดับ

พิน 0.0 ถึง 0.6 ของพอร์ต 0 ของไมโครคอนโทรลเลอร์เชื่อมต่อกับจอแสดงผล 7 เซ็กเมนต์ พิน 2.0 ถึง 2.3 ของพอร์ต 2 ของไมโครคอนโทรลเลอร์เชื่อมต่อกับทรานซิสเตอร์ BC547 พอร์ต 2 ของไมโครคอนโทรลเลอร์เชื่อมต่อกับทรานซิสเตอร์ BC547 พิน 2.4 เชื่อมต่อกับทรานซิสเตอร์ BC547 อีกตัวเพื่อควบคุมรีเลย์

การทำงาน

โครงการนี้ใช้เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิแบบดิจิทัล DS1621 ที่เชื่อมต่อกับไมโครคอนโทรลเลอร์ พื้นผิวของ IC 8 พินนี้จะตรวจจับอุณหภูมิโดยรอบเพื่อส่งข้อมูลดิจิทัลแบบอนุกรมที่พิน 1 ซึ่งจะแสดงจากไมโครคอนโทรลเลอร์โดยใช้หน่วยแสดงผลแบบแอโนดทั่วไป 7 เซ็กเมนต์จำนวน 4 หน่วย โดยทั้งหมดเชื่อมต่อแบบขนานกับพอร์ต '0'

สวิตช์ปุ่มกดสี่ปุ่มเชื่อมต่อกับไมโครคอนโทรลเลอร์โดยใช้ตัวต้านทานดึงขึ้นเพื่อช่วยตั้งโปรแกรมอุณหภูมิที่ต้องการ เอาต์พุตจากไมโครคอนโทรลเลอร์ที่พิน 25 จะควบคุมทรานซิสเตอร์ซึ่งจะควบคุมรีเลย์ที่เปิดหรือปิดฮีตเตอร์เพื่อรักษาอุณหภูมิ

อย่างไรก็ตาม โครงการนี้ใช้หลอดไฟแทนเครื่องทำความร้อนในการสาธิต โดยปกติหลอดไฟจะเปิดและปิดเมื่อถึงอุณหภูมิที่ตั้งไว้

การประยุกต์ใช้ตัวควบคุมอุณหภูมิแบบดิจิตอล

นี่คือตัวอย่างแอปพลิเคชันบางส่วนที่ต้องได้รับความสนใจเป็นพิเศษ

• การใช้งานกลางแจ้งอาจทำให้เกิดการปนเปื้อนทางเคมีหรือสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้า
• ระบบควบคุมพลังงานนิวเคลียร์ ระบบการเผาไหม้ ระบบรถไฟ ระบบการบิน
• อุปกรณ์ทางการแพทย์ เครื่องเล่นเกม ยานพาหนะ อุปกรณ์ด้านความปลอดภัย และการติดตั้งต่างๆ อยู่ภายใต้ข้อกำหนดเฉพาะอุตสาหกรรมหรือของรัฐบาล
• ระบบ เครื่องจักร และอุปกรณ์ที่อาจก่อให้เกิดอันตรายต่อชีวิตและทรัพย์สิน

นี่คือทั้งหมดเกี่ยวกับตัวควบคุมอุณหภูมิแบบดิจิทัลโดยใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ เราหวังว่าคุณคงจะเข้าใจแนวคิดนี้ดีขึ้น

‍

‍