Цифровой терморегулятор для электродуховки
Цифровой термометр-термостат на PIC16628A и модуле MAX6675
В данной статье будет рассмотрена схема терморегулятора на основе микроконтроллера PIC16F628A и модуля преобразователя на микросхеме MAX6675 с термопарой. Данные о температуре выводятся на семисегментный светодиодный индикатор, входящий в модуль с микросхемой TM1637. Данная схема цифрового термометра-термостата является продолжением схемы рассмотренной в статье «Цифровой термометр с термопарой».
Схема регулятора показана на рисунке 1.
Данная схема предназначена для работы с нагревателями, работающими от сети переменного тока напряжением 220 вольт. Хотя, если заменить коммутирующий тиристор на три более высоковольтных, то можно использовать это устройство и в трехфазной сети 380 вольт.
Цепь управления нагрузкой, с моем случае — это электропечь для выпечки, гальванически развязана от общей схемы термометра-термостата посредством оптопары U1 – МОС3043. Лучше, если вы примените более высоковольтную — МОС3063.
Резисторы R4, R7 и R8 я беру мощность всегда 0,5 ватта. Рабочее напряжение конденсатора С3 должно быть не менее одного киловольта, если тип применяемого вами конденсатора не предназначен для работы в цепях переменного тока.
Напряжение питания положительной полярности подается на вывод 1 микросхемы стабилизатора DA1, С выхода стабилизатора напряжение, величиной пять вольт поступает на модуль МАХ6675, вывод 2, микроконтроллер DD1, вывод 14 и модуль индикации ТМ1637, вывод 1. Извиняюсь, неудачно расположил на схеме номера выводов модуля. Величина входного напряжения питания зависит от применяемой вами микросхемы DA1. Установка температуры термостатирования осуществляется с помощью переменного резистора R1. Резистор R2 служит для ограничения тока заряда конденсатора С1. Диапазон регулировки температуры от +50˚С до + 300˚С. Если у вас диапазон регулировки получится меньше 250 градусов, то немного увеличьте емкость конденсатора С1. В моем случае для потенциометра R1 сопротивлением 10кОм потребовался конденсатор емкостью 0,15 + 3n3. Резистор R3 – ограничитель тока светодиода оптрона. Его величина должна быть такой, при которой коммутирующий тиристор VS1 полностью открывался. При неполном открывании тиристора его кристалл будет работать при повышенной температуре. Потребуется увеличение площади теплоотвода.
На схеме отсутствуют цепи индикации включения нагрузки, если надо, то я, думаю, вы сами восполните этот пробел. Резистор R6 и светодиод HL1, это цепь индикации аварии при обрыве термопары от модуля МАХ6675. Если произойдет обрыв цепи термопары, то засветится светодиод HL1, а на индикаторе появится стилизированная надпись «ObtP». Что означает Ob – обрыв, а tP – термопары. Более дельного решения, имея четыре разряда индикатора, придумать не смог. Если только обрыв произойдет, контроллер даст команду на отключение нагрузки от сети, а программа уйдет в вечное кольцо. Вывести ее можно из этого состояния только сняв со схемы напряжение питания и повторно включить. Естественно неисправность должна быть устранена.
Резистор R5 – подтягивающий резистор для вывода RA6 контроллера DD1 для работы с кнопкой SB1. Эта кнопка необходима для установки температуры термостатирования. Т.е. при ее нажатии на индикаторе отображается вместо реальной температуры в духовке, устанавливаемая вами или уже установленная температура. Конечно, для большей информативности лучше бы было использовать два модуля индикации и выводить на обозрение обе величины температуры, но… что имеем.
При разработке печатной платы старайтесь блокировочный конденсатор С4 разместить в непосредственной близости к выводам питания микроконтроллера DD1 PIC16F628A. А конденсатор фильтра С2 лучше применить танталовый. При мощности нагрузки в один киловатт не забудьте тиристор снабдить соответствующим теплоотводом.
На сайте для желающих ознакомиться с программой взаимодействия PiC контроллера с микросхемой MAX6675 есть статья «Программа взаимодействия MAX6675 с микроконтроллером PIC». Можно скачать файл программы в формате asm с подробными комментариями. Так же, есть статья посвященная программе вывода данных с микроконтроллера на модуль индикации TM1637, она называется «Модуль TM1637 с PIC контроллером».
Удачи, успехов. К.В.Ю.
Скачать архив
.
24 комментария к “Цифровой терморегулятор для электродуховки”
Здравствуйте Валерий Юрьевич.Не ожидал что статья так быстро выйдет.Теперь и я соберу для своей духовки.Чеснок хаваю изжога не долбит и чувствовать себе лучше стал.Большое спасибо вам за совет.
Привет, Григорий. Я рад за тебя. Теперь ты потрудись. Разработай печать с присылай для других горемычных.
Хорошо,как придут датчики и дисплеи.Нарисую и обязательно пришлю.
Здравствуйте, скажите какой гистерезис у данного регулятора?
Привет, Александр. Гистерезис выбран 3 градуса.
Здравствуйте, а можно поднять верхний предел установки температуры до 450 градусов?
Привет, Алексей. Дело в том, что по отзывам людей, которые работали с данной термопарой, превышать температуру выше 300 градусов опасно. Эти китайские термопары физически не выдерживают более высоких температур и быстро разрушаются. Уж не знаю что и как, но тем не менее. Огнепасно!
Валерий Юрьевич, запустил таки устройство но странным методом. Не отключая программатор от платы подал питание и вуаля запуск после мига светодиода. Подскажите где что «не подтянуто или перетянуто»
P.S.Заглянул к Вам в профиль, прошу прощения за настойчивость, я вас на 20 лет ровно моложе. Думаю что я все таки побеДЮ этот термостат. Занят был картохой, в этом году в нашей деревне ни у ког не уродилась, дождей не было этим летом, жара стояла(45 регион мой). Корч не хварайте Вы нам нужны еще лет 20 как минимум
Для начала обязательно прочитай статью «»«», посмотри на рисунок своей платы и попробуй сделать вывод об ошибках. Импульсная техника очень не любит своих же импульсов в своем питании. У тебя две платы, имеющие два не синхронизированных генератора. Возможно они сбивают друг друга из-за плохой фильтрации питающих их напряжений. Возможно не хватает или слишком «грязное» напряжение питания. Из-за этого возможен сбой генерации внутреннего генератора контроллера. Разводка печатных проводников, их форма, пути их прохождения по определенным участкам платы, где можно, где нельзя в импульсных схемах имеет очень большое значение. Прочитай не поленись, а иначе и дальше будут проблемы. Не ты первый ко мне обращаешься с таким вопросом. Для этого я и выложил эти статьи на сайте. Был один посетитель, так тот, раз семь присылал мне рисунки плат пока не сообразил, как надо.
Усвоил.Решу проблему отпишусь.
Если дальше планируешь заниматься импульсом, то отнесись к этому посерьезнее.
Причина найдена: Сигнал CLK для TM1637 был перекрыт SMD компонентом, удалил заменив перемычкой.
Осталось разгадать тайну: какую роль играл программатор в этой истории.
При удалении PGC из разЪёма запуск не происходил. . Я обычно избегаю таких «перекрестков» при разводке, либо поднимаю перемычки SMDешные над платой немного, но тут видимо бес попутал.
Валерий Юрьевич вот видео запуск термостата . Осталось силовую собрать и найти холодное место в духовке 😉
Привет, Евгений. Что у тебя там с защитой. Пожалуйста в письменном виде.
Уважаемый автор!Хотел бы поблагодарить Вас за интересные проекты,много чего уже повторил.А сейчас вот бьюсь с данной схемой,а точнее с прошивкой.В вашем варианте конечно все работает,как задумано,но я решил вместо тэна присобачить китайский паяльник от станции.Хотел в прошивке подправить температуру,и вроде даже все сделал,но вот скомпилировать в хекс ну ни как.Даже Ваш родной исходник не хочет компилировать.Грешу на версию МПЛАБ.Напишите пожалуйста какой Вы пользуетесь версией,а еще лучше если Вы лично подправите температуру градусов до 500.Просто я в програмировании еще пока дуб,только начинаю осваивать,могу наворотить.Заранее благодарен за Ваше содействие.
Привет, Павел. MPLAB 7.3.1 Не компилирует по тому, что есть ошибки в измененной программе. Просто так с 300 на 500 не ПОДПРАВИШЬ! В программе все идет во времени по определенному алгоритму. Малейшее изменение в программе может привести к полной не работоспособности программы. Поэтому вносить изменения можно только после полного изучения алгоритма работы программы. Бывает приходится все писать с нуля. И еще один аргумент: Дело в том, что по отзывам людей, которые работали с данной термопарой, превышать температуру выше 300 градусов опасно. Эти китайские термопары физически не выдерживают более высоких температур и быстро разрушаются.
Валерий Юрьевич, спасибо за схему! Собрал схему вместо механического термостата в духовке. Все работает, но задающий переменный резистор периодически «плавает» сбивая заданную температуру. Было бы отлично, если вместо резистора «прикрутить» энкодер и им задавать нужную температуру. Можно ли это реализовать? к сожалению не силен в программирование контроллеров...
Энкодерами не занимался, да и желания нет, они мне как то не зашли по цене. У меня стоит СП-1 почищенный из старого телевизора и ничего не сбивается. Сейчас посмотрел — 1521 скачивание и ничего подобного в комментариях. Плавает или из-за плохого контакта к потенциометре или плавает емкость конденсатора С1 из-за нагрева.
Здравствуйте Валерий Юрьевич. Спасибо за схему, собрал и всё заработало! Есть один не большой нюанс по поводу погрешности на высокой температуре. связано ли с моей разводкой платы или програмно, не знаю! одновременно сравнивал показания на фене паяльной станции и мультиметром на 200°. На данной схеме погрешность у меня порядка 30°, т.е. 170°. Заметил одну особенность, замерил сопротивление термопары из модуля — 15 Ом (температура 170°, на фене 200°), купленную отдельно такую же термопару — 5 Ом (температура 180°) и замер происходит быстее! И ещё по поводу переменника R1 10кОм и конденсаторов в паралели, если я правильно вас понял 0,15 + 3n3 это 100nF + 3,3nF = 103,3nF ?! То при данных номиналах у меня мин. — 50°, а макс. — 275°, поэксперементировав заменил 3,3nF на 33nF, и стало ровно 50°-300°. Схема и задумка ваша очень понравилась, но расстроила погрешность, в чём проблема не понимаю. За ранее большое вам спасибо и благодарность!
Я поражаюсь на свой народ. Не переживайте Вы так. Просто Вы сравниваете показания одной х...ни из Китая с показаниями другой х...ни из Китая. Если уж приспичило и спать уже не можете, то купите хотя бы наш ртутный термометр градусов на 200 🙂
Здравствуйте Валерий Юрьевич. А в протеусе симулировать не пробовали? Что то у меня в нём на индикаторе крякозябры. Не понимаю в чём дело.
Привет, Виктор, Вообще то в этом не было необходимости, на сколько я помню. На макете все сразу заработало.