1 Разработка схемы электрической структурной 7 2 Разработка схемы электрической принципиальной 9
 Скачать 0.83 Mb.
|
3 Описание работы устройстваТерморегулятор подогрева пола для своего функционирования потребует электроэнергию. Самый походящий источник энергии – бытовая сеть переменного тока 220. Блок питания формирует питание +5В для микроконтроллера и вспомогательных микросхем, а также питание +12В для управления реле. ЖК индикатор отображает текущую температуру поверхности пола. Система управления считывает величины температур от пяти датчиков, затем вычисляет среднее арифметическое значение, отображает на ЖКИ вычисленное значение.  Читаемость символов на ЖКИ обеспечивает драйвер ЖКИ. Из экспериментальной части проекта по содержимому ЖКИ видно, что температура определяется микроконтроллером корректно. Однако, в проекте используются целочисленные математические вычисления с отбрасыванием дробной части, что может привести к погрешности вычислений на 1 градус в сторону уменьшения. Если средняя температура больше температуры поддержания управляющее реле отключает нагревательные элементы от напряжения 220 В. Если средняя температура меньше (равно) температуры поддержания, управляющее реле подключает нагревательные элементы к напряжению 220 В. В связи с тем, что под поверхностью пола будут установлены несколько датчиков температуры, в устройстве применятся мультиплексор, который позволит оценивать аналоговые сигналы датчиков температуры поочередно. Для подключения / отключения нагревательных элементов к напряжению питания, применяется реле т.к. сам микроконтроллер, при подаче на него напряжения переменного тока 220В. сломается («сгорит»). Сами нагревательные элементы способны работать только от сети переменного тока 220 В. Проверка диагностики обрыва цепи. Обрыв цепи – типовая аварийная ситуация или неисправность (повреждение кабеля, подключенного к нагревательным элементам). Причиной может быть срабатывание защиты от максимального тока (разрыв цепи предохранителем) или физическое повреждение кабеля, подключенного к нагревательным элементам. Системой управления такая ситуация фиксируется, когда реле подключило нагревательные элементы к напряжению 220 В., а ток в проводах не появился. Датчик тока формирует аналоговый сигнал, который оцифровывает микроконтроллер и, в зависимости от состояния реле (вкл / откл), принимает решение о возникновении аварийной ситуации с последующей индикацией на ЖКИ. 4 Расчетная часть проектаДля расчета потребляемой мощности устройства необходимо определить ток, потребляемый каждой микросборкой. Мощность, потребляемая каждой микросборкой, рассчитывается по формуле
где Uпит – напряжение питания 5В; Iпот – ток потребления, А. Стабилизатор напряжения L7805A способен выработать 1А тока при напряжении 5В. Для проверки способности выбранного источника питания обеспечить микросхемы устройства требуемым током, необходимо подсчитать сумму токов, потребляемой каждой микросхемой, данные приведены в таблице 4.2. Для микроконтроллера каждый вывод, настроенный на выход, потребляет 25мА. Выводы микроконтроллера, настроенные на вход, не потребляют ток источника питания. Кроме того, внутренний модуль АЦП потребляет 160 мА. В таблице 4.1 приведены данные потребляемого тока микроконтроллера. Таблица 4.2 – Потребляемый ток микроконтроллера
Итого, суммарный ток потребления микроконтроллером 510 мА. Таблица 4.2 – Потребляемый ток микросхемами устройства
Итак, чтобы устройство функционировало ему необходимо предоставить потребность в токе  .Для источника питания +12В. (стабилизатор напряжения L7812) потребителем является реле. Ток (0.5А), вырабатываемый стабилизатором напряжения L7812 более чем достаточен, чтобы обеспечить переключение реле. Выбранный источник питания способен обеспечить достаточным током микросхемы устройства.  Информация о потреблении тока микросхемами устройства получена путем изучения официальных документов (DataSheet) для указанных моделей микросхем. Согласно официальной документации на датчик температуры LM335, уровень аналогового сигнала, выдаваемый этим датчиков, составляет милливольты. Естественно, такой маленький уровень сигнала внутреннее АЦП микроконтроллера не способно обнаружить (результат АЦП будет равен около нуля). Чтобы преодолеть данное обстоятельство, аналоговый сигнал после выхода мультиплексора подается на вход операционного усилителя LM358N, коэффициент усиления, которого равен
 Нагрузкой транзистора будет обмотка реле SRD-12VDC-SL-C, сопротивление катушки которого при номинальных 12В будет составлять 400 Ом. Пренебрежем индуктивным характером обмотки реле. Ток коллектора найдем по формуле
где Iк — постоянный ток коллектора; Uпит — напряжение питания (12 вольт); Uкэнас — напряжение насыщения биполярного транзистора (0,5 вольт); Rн — сопротивление нагрузки (400 Ом).  | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
,
