 |
|
Т Е Х Н И Ч Е С К И У Н И В Е Р С И Т Е Т – ГАБРОВО
ФАКУЛТЕТ “ ЕЛЕКТРОТЕХНИКА И ЕЛЕКТРОНИКА“
КАТЕДРА “КОМПЮТЪРНИ СИСТЕМИ И ТЕХНОЛОГИИ”
ДИПЛОМНА РАБОТА
Тема:
„Цифрово устройство за контрол на температурата на
водата в инсталация за отопление“
Габрово, 2009 г.
Съдържание:
ГЛАВА I. Състояние на проблема
1.1. Общи сведения за величината температура
1.2. Термодинамични методи за измерване на
температура [3]
1.3. Датчици за температура. Видове.
1.3.1. Транзисторът, като датчик на температура
1.3.2. Интегрален датчик за температура
1.3.4. Терморезисторни датчици
ГЛАВА II.
Избор на апаратни средства
2.1. Избор на едночипов микроконтролер
2.1.1. Описание на изводите на АТ89S8253
2.2. Избор на цифров индикатор
2.3. Избор
на температурен датчик
ГЛАВА III.
Синтезиране на принципна електрическа схема
3.1. Проектиране
на токозахранващ източник
3.2. Изчисление режимите на работа и оразмеряване на елементите
3.2.1. Изчисляване на токозахранващият източник
3.2.2. Изчисляване на схемен възел - реле
3.2.3. Проектиране на схемен възел - сегментна индикация
3.2.4. Схемен възел - температурен датчик
3.3. Работа със
Altium Designer 6
ГЛАВА IV. Разработване на алгоритъм за
функциониране на устройството
4.1. Обобщена блок схема на алгоритъма
4.1.1. Режим "Един натиснат клавиш"
4.1.2. Режим на работа на температурният датчик DS18B20
4.2. Ръководство
на потребителя
4.3. Ръководство
на програмиста
УВОД
……………………………………………………………………………………
Системите за автоматизация по своята същност представляват
устройства, които приемат информация от външният свят (температура, налягане,
надморска височина и др.) и посредством алгоритми определят (взимат решение)
държанието на изпълнителните механизми, които могат да са нагреватели,
компресори, циркулационни помпи и др. Когато искаме да променим температурата в
дадено помещение (Сушилня, Пещ или на др. обект) ние трябва да можем да
(променяме мощността) включваме и изключваме източника на топлина
(Нагреватели, Горелка, Пара и др.) по точно определен закон. До този момент в
индустрията са познати няколко закона за управление. ON\OFF-закон, П-закон, ПИ-закон,
ПИД-закон. Тези алгоритми за управление променят входният поток топлина така че
температурата да се поддържа постоянна независимо от смущаващите фактори. За
тази цел се използват специални контролери за регулиране на температура и
сензори, които са връзката между помещението и контролера.
Целта на
дипломната работа: Да се разработи терморегулатор за отоплителна водна инсталация.
Във връзка с основната цел за решени следните задачи:
-
Извършен се преглед на
публикациите в областта на методите за измерване на температурата и видовете
температурни датчици.
-
Избор на апаратни средства.
-
Проектиране на принципна електрическа схема.
-
Създаване на алгоритъм за работа с устройството.
-
Създаване на програмно осигуряване.
……………………………………………………………………………………
ГЛАВА II. Избор на апаратни средства
Изборът на компоненти за системата ще
бъде така направен, че да се подберат максимално достъпни компоненти и развойни
средства за тях при минимална цена, така че да се улесни максимално физическата
реализация на устройството. Във тази глава ще се акцентира само върху елементи
за проектирането на устройството, като сегментен индикатор, едночипов микроконтролер,
датчик за температура DS18B20.
2.1. Избор на едночипов микроконтролер
За развойната дейност е избран
микроконтролер АТ89S8253, производство на Atmel поради
следните особености:
1. AVR имат не банков достъп до
информационната памет, докато PIC изискват настройка
2. AVR изпълняват 1 такт за
инструкция, а PIC 4 такта за
инструкция
3. Продуктите на Atmel са по добри при повечето
високо-скоростни приложения
4. AVR е по добър при приложения
написани на езика С
АТ89S8253 е 8 bit микроконтролер, който се характеризира със
следните показатели:
-
12 KB електрически изтриваема
FLASH памет
-
2KB вътрешна EEPROM
-
32 двупосочни входно – изходни линии
-
три 16-разрядни таймер/брояча
-
Вграден тактов генератор с работна честота от 0 ÷ 24 MHz
-
Watchdog Timer
-
основна архитектура за набор команди - CISC
-
Работи със захранващо напрежение от 2.7 ÷ 5.5V.
-
Консумация 15 mА
Общия вид на микроконтролера е
представен на фиг.II.1.
фиг.II.1. Общ вид и номерация на пиновете
……………………………………………………………………………………
ГЛАВА III. Синтезиране на принципна електрическа схема
В
тази глава ще бъдат проектирани и изчислени възлите на схемата
(токозахранващият източник, сегментна индикация, реле, температурен датчик). По долу
на фиг.III.1 е дадена функционална блок схема на терморегулатора.
ISP Захранващ
източник 5 V
фиг.III.1. Функционална блок схема на терморегулатора
……………………………………………………………………………………
3.3. Работа със Altium Designer 6
За
създаването на принципната схема е използван програмният продукт Altium Designer 6.
-
Стартиране на програмата
След стартирането на програмата
Altium Designer 6 се създава
нов проект. Отива се на менюто File /New/Project/PCB
Project (Фиг. III.14) .
Фиг. III.14. Създаване на проект
След като е създаден проекта,
се прави Schematic документ.
Първо
се избира File /New/“Schematic”, на него се изчертава
схемата. На Фиг.III.15 са главните инструменти които
се използват в “Schematic Document”.
Фиг. III.
15. Инструменти
Wire
- връзка между елементите “пътечка”
Bus
- магистрала, която улеснява схемите със много връзки, като всичките те могат
да се обединява във една или няколко магистрали, на фиг.23 е даден пример.
Bus
entry - връзка между магистралата и дадената писта.
Power port- електрическа маса, а може и да
бъде само електрическа връзка.
Part
- извикване на даден електронен прибор.
Sheet
symbol - блоково изображение, използва се там където е необходимо представянето
на схемата като блок,
Sheet
entry - извод на блоковата схема.
Port - извод на схемата.
No ERC [PIN] – слага се на всеки
неизползван извод, на всеки елемент.
-
Създаване на документация
Първо
се отваря файла със разширение *.Sch на дадената
схема, след това отивате в менюто “Reports”, избирате “Bill of Material” и на екрана трябва да се
появи файл с разширение *.XLS.
……………………………………………………………………………………
Използвана литература:
1.
Симеонов М. , Токозахранващи устройства, Габрово, 1990
2. Температура, http://bg.wikipedia.org/wiki/Температура
3.
Измерване на температура:
http://www.mgu.bg/drugi/ebooks/tokmak/3_6.pdf
4.
Датчици за температура, http://terdyno.hit.bg/temperatura.html
5. Едночипови микрокопютри:
http://ecet.ecs.ru.acad.bg/emk/lects/lect4.html
6. [6] DS18B20 - 1-Wire Цифров
термометър,
7.
http://www.termosoft.org/index.php?option=com_content&task=view&id=18&Itemid=43
……………………………………………………………………………………
Темата е изготвена през 2009 г.
Съдържа множество графики, таблици, формули.
Най-новата информация е от 2009 г.
Ключови думи: цифрово
устройство, контрол, температура, инсталация, отопление, термодинамични методи,
транзистор, интегрален датчик, термодвойка, термистори, терморезисторни
датчици, едночипов микроконтролер, цифров индикатор, схемен възел, реле, Altium
Designer 6,
]]>
