Регулятор температуры, описание которого приводится далее, может управлять нагревателем или охладителем через нормально разомкнутые контакты реле. Такой регулятор можно использовать в теплице для поддержания оптимальной температуры, при низких температурах на улице - в режиме нагрева, а при высоких - в режиме охлаждения.
Рис. 1. Схема регулятора
Схема регулятора показана на рис. 1. Режим работы устройства задаётся с помощью перемычки S1. Без перемычки регулятор при снижении температуры до нижнего порога включает нагреватель и выключает его, когда температура достигнет верхнего порога. Когда перемычка установлена, регулятор при повышении температуры до верхнего порога включает охладитель (например, вентилятор) и выключает его, когда температура опустится до нижнего порога. Пороги срабатывания регулятора устанавливают в программе до её загрузки в микроконтроллер DD2.
Питание регулятора осуществляется от сети 230 В через гасящий конденсатор С7 и токоограничивающий резистор R6. Стабилитроны VD2 и VD3 ограничивают напряжение до 24 В для питания реле К1, а со стабилитрона VD3 снимается напряжение питания на стабилизатор напряжения DA1 (5 В), от которого питается микроконтроллер.
Для снижения потребляемой мощности при включённом реле использован гасящий резистор R5. Для включения реле необходим номинальный ток, а удержание реле происходит при меньшем токе. В момент включения реле номинальный ток обеспечивает конденсатор С3, а после срабатывания реле тока через резистор R5 хватает для удержания реле во включённом состоянии. Схема была промоделирована в бесплатной программе LTSpice [1] (файл TR.asc), а затем собрана в "железе". На диаграмме (рис. 2) видно, что после срабатывания реле на нём остаётся напряжение около 12 В и ток через него протекает около 9 мА, что достаточно для удержания.
Рис. 2. Диаграмма
По паспорту [2] у этого реле минимальный ток срабатывания составляет 80% от номинального, т. е. 14 мА, а время срабатывания - 10 мс. По диаграмме (рис. 2) можно определить, что при ёмкости конденсатора C3 220 мкФ время, за которое ток через реле уменьшается с 18 до 14 мА, составляет 104 мс.
Проведённые эксперименты показали, что ток отпускания этого реле составляет 5 мА, а для срабатывания реле достаточно ёмкости конденсатора С3 100 мкФ, и сопротивление резистора R5 можно увеличить до 1,5 кОм. Для надёжности я ограничился сопротивлением резистора R5 в 910 Ом и конденсатором С3 ёмкостью 220 мкФ.
Светодиод HL1 сигнализирует о включённом реле короткими вспышками при нагреве и длинными при охлаждении. В программе предусмотрен контроль целостности цепи датчика температуры с сигнализацией светодиодом. При коротком замыкании в цепи датчика следует серия из пяти длинных вспышек с небольшой паузой, а при обрыве - серия из пяти коротких вспышек с небольшой паузой и выключением реле.
Датчик температуры DS18S20 можно подключить как по двухпроводной схеме (DD1) в режиме "паразитного" питания, так и по трёхпроводной (DD1). Для этого нужно в подпрограмме termo.c раскомментировать две строки про полное питание. При этом на датчик будет подаваться полное питание на время преобразования температуры в код.
Рис. 3. Чертёж печатной платы устройства и размещение элементов на ней
Элементы регулятора смонтированы на односторонней печатной плате из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1...1,5 мм, чертёж которой показан на рис. 3. В устройстве при менено реле TRV-24VDC-SC-CD [2] с номинальным напряжением 24 В и сопротивлением катушки 1280 Ом, его можно заменить аналогичным реле серии TRJ. Транзистор 2SC815 можно заменить любым транзистором серии КТ315 или КТ3102. Стабилитроны VD2, VD3 должны быть на напряжение стабилизации 12 В и мощностью рассеивания не менее 1 Вт. Конденсатор С7 - импортный, рассчитанный на работу на переменном напряжении не менее 275 В или К73-17 с номинальным напряжением не менее 630 В, оксидные конденсаторы - К50-35 или импортные, остальные - керамические К10-17 или импортные, резисторы - МЛТ, С2-23.
Программа для микроконтроллера написана в бесплатном варианте MikroC Pro, проект для микроконтроллера PIC12F675 - файл TR.zip.
Загрузить версию MikroC Pro 6.6.3 можно по адресу <https://download. mikroe.com/setups/ compilers/mikroc/pic/mikroc-pic-setup-v663.zip>.
Внимание! При работе с регулятором необходимо соблюдать меры предосторожности, потому что датчик температуры находится под потенциалом сети 230 В.
Файлы для программирования микроконтроллера и чертёж печатной платы находятся здесь.
Литература
1.Симулятор LTspice XVII. - URL: http:// kazus.ru/forums/showthread. php?t=113392 (27.04.22).
2.TRV-24VDC-SC-CD. - URL: https:// www.electronshik.ru/item/TS/TRV-24VDC-SC-CD-R (27.04.22).
Автор: В. Афонин, пос. Стрельна, Санкт-Петербург