Кварцевый генератор на 4 мГц с термостатированием

В статье рассматривается схема генератора высокой частоты на микросхеме жесткой логики К1533ЛА3. Поддержание температуры внутри термостата на необходимом уровне выполняется микроконтроллером PIC12F675 с записанной в него соответствующей программой. В качестве датчика температуры в схеме используется цифровой датчик DS18B20. Схема устройства приведена на рисунке 1.

Эта статья является продолжением статьи «Тактовый генератор для PIC контроллеров».

Питается схема стабилизированным напряжением 12 вольт, микросхема стабилизатора напряжения на 12В на схеме не показана. Собственно генератор реализован на двух элементах 2И-НЕ DD1.1 и DD1.2 Кварцевый резонатор 4мГц включен в цепь положительной обратной связи, идущей с выхода 6 DD1.2 на входы 1 и 2 элемента DD1.1. Для точной подстройки частоты последовательно с кварцем включен триммер С1. Резисторы R1 и R2 выводят элементы микросхемы DD1.1 и DD1.2 из ключевого режима работы в линейный. Элемент DD1.4 микросхемы DD1 является буферным, он предотвращает влияние входа GP5 микроконтроллера DD2 на работу задающего генератора. Элемент DD1.3 – так же является буферным каскадом, предотвращающим влияние измерительного прибора при контроле частоты генератора. Микросхема К1433ЛА3, как и микроконтроллер с датчиком температуры DS18B20, питаются стабилизированным напряжением +5 вольт, снимаемым с вывода 1 микросхемы стабилизатора DA2 LM78L05. Резистор R4 является подтягивающим для входа данных микроконтроллера GP0.

В качестве нагревательных элементов в схеме термостата используются резисторы R5,R6,R7 и R8. Это резисторы МЛТ – 0,5, при использовании таких резисторов в качестве нагревательных элементов с них предварительно удаляется лакокрасочное покрытие. Я обычно для этих целей использую средство для снятия старой краски. Внешний вид устройства показан на фото ниже.

Общая мощность нагревателя равна Р = U² / R = 144/107,5 ≈ 1,3Вт. В программу микроконтроллера заложена величина температуры термостатирования равная +40,0⁰ С. Гистерезис поддержания температуры равен 0,1 градуса. Таким образом, при +40,0⁰С нагреватели отключаются, а при +49,9⁰С – включаются. Если вам нужна будет другая температура, то ее значение можно поменять, записав в соответствующие регистры нужную вам величину. Например, 40,0⁰ в программе представлено числом 400. В шестнадцатеричном коде это число выглядит, как 0×0190. Для его записи потребуется два регистра, в старшем запишется 0×01, а в младшем – 0×90. Ниже показан скриншот окна программы К-150, где записано это число.

Если нужно, чтобы термостат поддерживал температуру, например, пятьдесят градусов, то – 50,0⁰ — для программы – 500, в шестнадцатеричном коде это число выглядит, как 0х01F4. Значит, старший разряд мы не трогаем, а меняем число только в младшем разряде. Меняем 90 на F4. В программе IC-Prog все будет то же самое.

Для тех, кто понимает в программировании, в архиве будет исходный текст программы. Файл Hex так же находится в папке проекта.

Все элементы схемы распаиваются на печатной плате, которая помещена в металлический корпус от старого ТВ тюнера какого-то телевизора.

Хотя я обычно для таких целей делаю корпуса из луженой жести. И гнется хорошо и паяется не плохо. В крышке корпуса предусмотрено два отверстия, одно для отвертки, над конденсатором С1 и второе для светодиода, хотя можно обойтись и без светодиода и без лишнего отверстия. Работа термостата прекрасно контролируется миллиамперметром. Готовое устройство помешается в коробку, сделанную из пенопласта. Я на этом и остановился, хотя для полноты и законченности конструкции необходим еще один корпус. Блокировочный конденсатор С2 находится под корпусом микросхемы DD1. Не забудьте его запаять первым, я забыл, и пришлось искать для него другое место. Для эксперимента пока пойдет и так. В общем, кварцевый термостатированный генератор есть, теперь на его основе надо будет сделать генератор эталонной частоты для поверки частотомеров и прочих приборов, в которых критерием является время. Но про это позже.

Успехов и удачи. К.В.Ю.

Скачать файлы проекта