Главная » Arduino
Призовой фонд
на октябрь 2017 г.
1. Термометр Relsib WT51
Рэлсиб
2. 1000 руб
PCBWay
3. Регулируемый паяльник 60 Вт
Паяльник
4. 100 руб.
От пользователей

Термореле на NTC резисторе

Предлагаю Вашему вниманию свою схему термостата. Данное устройство мне понадобилось для моего 3D принтера, а точнее для нагрева стола (у меня самодельная PRUSA I3, когда я поставил на неё подогреваемый столик, возникла проблема, из-за открытого корпуса принтера стол не может удержать температуру, и контролёр принтера кидает ошибку, а потом останавливает печать). Я решил собрать отдельный контроллер нагрева (из имевшихся у меня компонентов, да и просто ради развлечения). В наличии у меня были безымянные терморезисторы, дисплеи на tm1637 контроллеры, полумостовые драйверы ULN2803 и, естественно, микроконтроллеры.

Первое, что нужно было сделать - это понять, как работает терморезистор. Оказалось - очень просто. Надпись NTC - означает, что чем больше температура, тем меньше сопротивление. Здесь всё понятно. Теперь надо решить, как его подключить к контроллеру. Есть несколько вариантов, но основные из них - это делитель напряжения из двух резисторов с подтяжкой к земле или с подтяжкой к питанию. Я выбрал вариант номер два (так сделано в 3D принтере), подключил с подтяжкой к питанию резистором 10 килоом (смотрите на схеме).

С подключением определились. Вопрос номер два: как узнать какие значения АЦП будут соответствовать определённым значениям температуры? Здесь есть несколько путей. Можно взять термистор с известными параметрами и таблицами сопротивлений, или воспользоваться сложными формулами расчёта. Мне эти варианты не подошли (резистор неизвестный, а в высшей математике я не силён). Я выбрал другой и, наверное, самый простой путь. Так как я делал не термометр, а термореле, мне не нужно было знать, какому значению температуры соответствует каждое значение АЦП. Мне нужно знать значение АЦП для конкретных (нужных мне) температур в небольшом диапазоне. Поэтому я решил построить график зависимости АЦП от температуры по нескольким точкам, а потом по этому графику определить приблизительные значения АЦП для нужных мне температур. Для этого я собрал всю схему и написал простой код в arduino, который выводил к значения АЦП через uart в терминал.

const int termo_up = A2;  //Вход терморезистора с подтяжкой на плюс

void setup() {

Serial.begin(9600);
}

void loop() {

int adc_value=analogRead(termo_up);
Serial.print("ADC = ");
Serial.println(adc_value);
delay(500);

}

Затем я просто брал воду разной температуры, измерял её термометром, погружал в неё термистор и записывал значения АЦП. Потом по этим значениям строил график. Получилось примерно так: (это не окончательный вариант, только для наглядности, но форма графика приблизительно такая же. Полученные точки, которые сильно отдалялись от линии я корректировал (так сказать к общей тенденции).

График я строил онлайн, что очень удобно, можно в любой точке графика посмотреть значения x и y. 

В итоге я составил массив значений АЦП с шагом в один градус Цельсия в диапазоне от 0 до 80 градусов:

//Массив значений АЦП (по возрастанию от 0 до 80 градусов по Цельсию)
int termo[] = {976,975,974,973,972,971,970,969,968,967,966,965,964,963,962,961,960,959,958,
                   956,954,952,949,946,943,940,937,934,930,928,925,921,917,913,910,906,902,897,
                   893,888,884,878,874,870,865,861,856,852,847,843,837,834,830,825,820,815,810,
                   805,800,795,790,785,780,776,771,766,761,755,748,741,733,727,720,712,703,693,
                   685,674,663,654,643};

Теперь немного электроники. Схема довольно простая, atmega8, обвязка, драйвер реле в виде ULN2803, дисплей, кренка и терморезистор.

Несколько пояснений. На ножках атмеги отмечены названия выходов как портов контролёра, так и выводов arduino (в качестве контролёра можно использовать любой arduino совместимый). Выводов для релюшек четыре штуки только потому, что жалко свободных выводов атмеги (можно программно что-нибудь будет прикрутить к ним). Выводы драйвера спарены для надёжности и из-за их избытка тоже. Вместо ULN2803 можно использовать ULN2003 и подобные, они представляют из себя сборку транзисторов Дарлингтона, при желании можно просто сделать ключи на n-канальных мосфетах. Стабилизатор на 5 вольт - любой, входное питание 12 вольт позволяют ставить LM7805, у меня использовано low-drop ams1117-5,0, только не жалейте фильтрующих конденсаторов, можно также вывод AVCC атмеги запитать через дроссель для уменьшения помех АЦП. Кварц при желании можно поставить и на 8 MHz, только для этого в ардуино нужно скомпилировать свой hex или просто прошить через uart с правильным загрузчиком. 

И, собственно, программа. Написана, естественно, в среде arduino, так как это очень быстро и удобно для такого простого устройства (не надо морочиться с драйверами для дисплея, АЦП, uart и т.д.).

#include <TM1637.h>

#define CLK 3//pins definitions for TM1637 and can be changed to other ports    
#define DIO 4
TM1637 tm1637(CLK,DIO);

//Массив значений АЦП (по возрастанию от 0 до 80 градусов по цельсию)
int termo[] = {976,975,974,973,972,971,970,969,968,967,966,965,964,963,962,961,960,959,958,
                   956,954,952,949,946,943,940,937,934,930,928,925,921,917,913,910,906,902,897,
                   893,888,884,878,874,870,865,861,856,852,847,843,837,834,830,825,820,815,810,
                   805,800,795,790,785,780,776,771,766,761,755,748,741,733,727,720,712,703,693,
                   685,674,663,654,643};

int warm = 20; // Переменная, в которой хранится значение уровня температуры

const int button1 = 13;  //Пин первой кнопки ("нагрев вкл/выкл")
const int button2 = 12;  //Пин второй кнопки "+"
const int button3 = 11;  //Пин третьей кнопки "-"
const int relay1 = 5;    //Пины реле 1-4
const int relay2 = 6;    //Просто жалко свободных ног МК и ULN2803
const int relay3 = 7;
const int relay4 = 8;
const int termo_up = A2;  //Вход терморезистора с подтяжкой на плюс
const int termo_down = A3; ////Вход терморезистора с подтяжкой на землю

void setup() {

  pinMode(19, INPUT_PULLUP);  //Настраиваем ноги на входы/выходы
  pinMode(18, INPUT_PULLUP);  //Кнопки с подтяжкой к питанию
  pinMode(17, INPUT_PULLUP);  //Можно и без, в схеме всёравно есть резисторы
  pinMode(relay1, OUTPUT);  
  pinMode(relay2, OUTPUT);
  pinMode(relay3, OUTPUT);
  pinMode(relay4, OUTPUT);
  
  tm1637.set(BRIGHT_TYPICAL);  //Настраиваем наш экранчик
  tm1637.init();
  tm1637.point(false);
  
  digitalWrite(relay1,LOW);  //Отключаем на всякий случай все реле
  digitalWrite(relay2,LOW);
  digitalWrite(relay3,LOW);
  digitalWrite(relay4,LOW);

  tm1637_disp(); //Выводим на экран значение переменной "warm"
  }

void loop() {

  if(digitalRead(button1)==LOW){  //Если нажата  кнопка 1
    while(digitalRead(button1)==LOW); //Ждём, пока она нажата
    delay(20);
      nagrev();  //Переходим в функцию нагрева
  }
      
   if(digitalRead(button2)==LOW){     //Если нажата  кнопка 2
    while(digitalRead(button2)==LOW); //Ждём, пока она нажата
        delay(20);
    warm=warm+1;                      //Добавляем 1 к переменной warm
    if(warm>80){warm=80;}             //Проверяем, чтобы не выходила за пределы наших значений
     tm1637.clearDisplay();           //Очищаем дисплей
    tm1637_disp();                    //И выводим на него новое значение warm
  }
       
  if(digitalRead(button3)==LOW){      //Аналогично с кнопкой 2
    while(digitalRead(button3)==LOW);
     delay(20);
    warm=warm-1;
    if(warm<0){warm=0;}
     tm1637.clearDisplay();
    tm1637_disp();
 }

}

void tm1637_disp(){    //Функция выводит на дисплей значение переменной warm
  if((warm/100)>0){    //Если warm больше или равно 100
     tm1637.display(1,(warm/100));  //пишем во 2 разряд сотни
     tm1637.display(2,((warm%100)/10)); //пишем в 3 разряд десятки
     tm1637.display(3,((warm%100)%10)); //пишем в 4 разряд единицы
     } 
  if((warm/100)==0){
     if(((warm%100)/10)>0){ //если warm меньше ста                   
         tm1637.display(2,((warm%100)/10)); //десятки
         tm1637.display(3,((warm%100)%10));} //единицы
     else{tm1637.display(3,((warm%100)%10));}  //если меньше десяти - только единицы  
     }
}

void nagrev(){    //Функция нагрева
 tm1637.display(0,0xc); //Выводим букву "С" в первый разряд индикатора
  uint16_t adc; //Переменная для чтения значений АЦП
    //Цикл нагрева
   do{ 
       adc = analogRead(termo_up); //Читаем значение АЦП
         if((adc>termo[warm]) ){   //Если значение температуры меньше заданного
      digitalWrite(relay3,HIGH);   //Включаем реле
       } else if((adc<termo[warm])||(adc<termo[warm])){digitalWrite(relay3,LOW);} //Если больше - выключаем
       delay(500);  
   } while((digitalRead(button1))==HIGH);
  
  while(digitalRead(button1)==LOW); //Проверяем, отпущена ли кнопка 1
  digitalWrite(relay3,LOW);  //Выключаем реле нагрева
   tm1637.clearDisplay();  
    tm1637_disp();     //Выводим на экран значение температуры без буквы "С" в первом разряде
  }

Как видите, код с подробными описаниями. В нём ничего сложного, в основном цикле идёт опрос кнопок, а в функции нагрева идёт опрос АЦП и сравнение, в зависимости от результатов которого включается или выключается реле нагрева. И отдельно вынесена функция вывода информации на экран. Так как код написан на ардуино, его легко адаптировать для любого дисплея (для которого хватит оставшихся ножек), можно даже выводить информацию через uart компьютера (что я обычно делаю при отладке устройств).

А вот и фото готового устройства (реле и термистор выносные на проводах):

В конце статьи я прикреплю скетч arduino, HEX для atmega8 (16 MHz, FUSE: high - DC, low - BF) , библиотеку для tm1637 и плату в layout (всё в архиве).

Список радиоэлементов

Обозначение Тип Номинал Количество ПримечаниеМагазинМой блокнот
МК AVR 8-бит
ATmega8
1 tqfp32Поиск в LCSCВ блокнот
Составной транзистор
ULN2803
1 можно uln2003 с переделкой платыПоиск в LCSCВ блокнот
Cr1 Кварц16 MHz1 Поиск в LCSCВ блокнот
NTC1 ТермисторNTC 100K1 Можно любойПоиск в LCSCВ блокнот
R1-R5 Резистор
10 кОм
5 Поиск в LCSCВ блокнот
С1,С5 Конденсатор10 мкФ2 smd 0805Поиск в LCSCВ блокнот
C3, C4 Конденсатор22p2 smd 0805Поиск в LCSCВ блокнот
С2 Конденсатор100n1 smd 0805Поиск в LCSCВ блокнот
Rel1-Rel4 Релеавтомобильное или любое на 12В4 Поиск в LCSCВ блокнот
VR1 Линейный регулятор
AMS1117-5.0
1 или LM7805 и др.Поиск в LCSCВ блокнот
Добавить все

Скачать список элементов (PDF)

Прикрепленные файлы:

Теги:

Опубликована: 0 0
Я собрал 0 1
x

Оценить статью

  • Техническая грамотность
  • Актуальность материала
  • Изложение материала
  • Полезность устройства
  • Повторяемость устройства
  • Орфография
0

Средний балл статьи: 5 Проголосовало: 1 чел.

Комментарии (7) | Я собрал (0) | Подписаться

0
Публикатор #
На форуме автоматически создана тема для обсуждения статьи.
Ответить
0
Vanes #
Прикольная статейка, Автор молодец. Мне нравится реализация проекта, но и найдутся и те кто скажет что это можно было сделать на Тини13, и код много место занимает.
Ответить
+1
Smelter2 #
Найдутся те, кто скажет, что можно было сделать на одной LM324, вообще без кода. :-)
Ответить
0
Vanes #
Ну индикатор кодить все равно придется
Ответить
0
Smelter2 #
Слишком всё сложно для пустяковой задачи - отградуировать потенциометр и всё. Точность такая-же, если не лучше, при этом высокая помехозащищённость, широкий диапазон питающих напряжений, стабилизатор не нужен и пользоваться не менее удобно. Лично я быстрее и точнее выверну ручку резистора на нужную температуру, нежели кнопками кнопать.
Ответить
0
Андрей #
А чем любой обычный терморегулятор не подошел на той же термопаре либо на ds1812, у него точность повіше чем один градус и работает до 125 градусов (если память не изменяет то большая температура для стола принтера не нужна)?
Ответить
+1

[Автор]
AndrejChoo #
Друзья, не ругайтесь по пустякам. Кто сделает сложнее, кто - проще. Проще всего на нихромовой нитке и пружинке сделать. Суть не в этом. Я сделал это устройство из того, что у меня было с запасом. И при этом интересно провёл время.
Отредактирован 06.10.2017 18:04
Ответить
Добавить комментарий
Имя:
E-mail:
не публикуется
Текст:
Защита от спама:
В чем измеряется электрическое сопротивление?
Файлы:
 
Для выбора нескольких файлов использйте CTRL

Raspberry Pi 2
Raspberry Pi 2
Регулятор мощности 2 кВт Квадрокоптер Syma X11
вверх