تحقیق مقاله ترموستات دیجیتالی قابل برنامه ریزی

پیشگفتار :

 با توجه به اینکه کنترل دما در نگهداری بخش مختلف صنعت نقش مهمی را ایفا می‌کند ، لذا پروژه خود را در زمینه ترموستان دیجیتالی قابل برنامه ریزی ارائه می‌نمایم. در بخش های مختلف توضیحات کلی و جزیی در این زمینه آمده است . امیدوارم مورد توجه قرار گیرد .

 لازم می دانم از مهندس دهقان و مهندس خواجه منصوری نهایت تشکر و قدر دانی را به جای آورم. که همکاری تام را با من درطراحی و ساخت این پروژه داشتند و برای ایشان آرزوی موفقیت می نمایم .

 من بر این باورم که کار دارای کاستی ها و نقایص است . و همیشه با اشتیاق آماده دریافت نظرات اصلاحی شما و نقایص کارم هستم. و به دیده منت مورد استفاده قرار می دهم :

مقدمه:

امروزه یک تراشه‌ی ریز سیلیکنی(میکروپروسسوریا میکرو کنترلر) حاوی مدارهای الکترونیکی دارای صدها هزار ترانزیستور و همه‌ی اتصالات لازم و بهای آن فقط چند دلار است. مداربندی روی این تراشه می‌تواند خود میکروکامپیوتری باشد با ظرفیت پردازش ورودی / خروجی و حافظه‌ی دستیابی تصادفی و... .

 نحوه عملکرد ترموستات

ترموستات طراحی شده قابلیت برنامه ریزی در رنج های دمایی بین C°‌0 تا C°150 را دارد و می توان از آن برای تعدیل دمایی محیط استفاده نمود برای راه اندازی آن به ولتاژی بین 6 تا 9 ولت نیاز است یک رنج دمایی خاصC° 32 C°(250 به عنوان پیش فرض در برنامه این ترموستات در نظر گرفته شده است که در ابتدای راه اندازی و همچنین به هنگام بروز خطا، خود به خود این رنج عملیاتی پیش فرض فعال می‌شود باتوجه8 به شکل صفحه بعد مشاهده می شود که یک صفحه نمایش ،چهار کلید و سه LED در نظر گرفته شده است که کاربر می تواند با استفاده از این کلید ها رنج های دمایی مورد نظر را انتخاب نماید و LED ها برای نشان دادن وضعیت دما و همچنین خطاهای احتمالی در حین کار با ترموستات تعبیه شده است.

وقتی ترموستات فعال می شود رنج دمایی پیش فرض بر روی صفحه نمایش نشان داده می شود و کاربر می تواند با استفاده ار کلید START آن را فعال نموده و یا با استفاده از کلید DOWN, UP,CHANGE آن را تغییر دهد تغییرات مورد نظر برای رنج های دمایی را درحین کار ترموستات نیز با زدن کلید change می توان اعمال نمود  بازدن کلید change رنج دمایی ابتدا به صورت خودکار بر روی MAX رفته و کاربر می تواند با استفاده ارکلید up آن را زیاد و توسط کلید down آن را کم نماید البته توجه داشته باشید که رنج دمایی کمتر از c °0 را نمی توان به آن اعمال نمود و پس از تنظیم max و زدن کلید start می توان رنج min را انتخاب نمود. حال با زدن کلید start صفحه نمایش رنج دمایی مورد نظر شما را نمایش داده وشما می توانید آن را فعال نمایید پس از فعال شدن رنج مورد نظر اگر دمای محیط بین رنج min و max باشد LED زرد به منزله متعادل بودن دما روشن می شود چنانچه دمای محیط بین minو max باشد . LED  قرمز به منزله نا متعادل بودن دما روشن می شود و اگر دمای محیط از min کمتر شود LED سبز به منزله نامتعادل بودن دما روشن می شود با اتصال این ترموستات به وسایل جانبی مانند بخاری و کولر در محیط می توان دمارا در شرایط متعادل نگهداری نمود.

نمایش خطاهای احتمالی به هنگام انتخاب رنج های خاص:

- چنانچه در رنج دمایی انتخاب شده minو max برابر باشند، هر سه LED به صورت چشمک زن فعال شده و ترموستات به صورت خودکار رنج پیش فرض را انتخاب می نماید.

- چنانچه ‌min بیشتر از max انتخاب شود هر سه LED به صورت چشمک زن فعال شده و ترموستات به صورت خودکار، رنج پیش فرض را انتخاب می نماید.

از مشکلات این ترموستات وجود نداشتن اشمیت تر مگیر نرم افزاری در برنامه آن است.

مبدل آنالوگ به دیجیتال(ANALOG TO DIGITAL COVERTOR)

متداول ترین انواع ADC ها به قرار زیر است:

مبدل ADC نوع شمارشی (COUNTING ANALOG TO DIGITAL CONVERTOR)  

2- مبدل ADC نوع تقریبهای متوالی (SUCCESSIVE – APROXIMATION CONVERTOR)

3- مبدل ADC با مقایسه موازی(PARALLEI-CIMPARATOR ADC)

4- مبدل ADC دو شیبه (DUAL- SLOP OR RATIOMETRIC ADC)

مبدل نوع SUCCESSIVE- APPROXIMATION

مبدل آنالوگ به دیجیتال داخلی میکروهای AVR که ADC دارند از این نوع است به همین دلیل قصد داریم در مورد این نوع ADC مختصری توضیح دهیم.

بجای شمارنده در این طرح از یک میکروکنترلر یا میکروپروسسور استفاده می شود.

با برنامه ای MSB یک شده و در یک DAC بزرگتر باشد MSB صفر شده و MSB بعدی 1 می شود و مقایسه می شود واگر کوچکتر باشد MSB 1 باقی مانده و MSB بعدی 1 می شود واین عمل به همین ترتیب ادامه پیدا می کند تا سیگنال آنالوگ خروجی DAC با سیگنال آنالوگ حاضر در پایه ADC برابر شود.

مبدل آنالوگ به دیجیتال داخلی میکرو

خصوصیات مبدل آنالوگ به دیجیتال داخلی AVR به شرح زیر است :

* وضوح 10بیتی

* صحت مطلق 2LSB

* زمان تبدیل    65-260(CONWERSION TIME)

* وضوح 15KSPS در بالاترین حد

* کانالهای مولتی پلکس شده

* مدهای تبدیل SINGLE .FREE

* ولتاژ ورودی از 0V تا VCC

* پرچم وقفه پایان تبدیل ADC

* حذف کننده نویز(NOISE CACELER)

ADC بسته به میکرو به چند کانال آنالوگ مالتی یلکس شده که به هر یک از پایههای پورت اجازه می دهد که به عنوان یک ورودی مبدل آنالوگ به دیجیتال عمل نماید. مبدل داخلی میکرو دارای وضوح 10 بیتی است و برای تبدیل با این وضوح،نیاز به فرکانس کلاکی بین 50KHZ بین 200KHZ دارد و این کلاک را از تقسیم فرکانس کریستال تامین می کند. در صورت که نیاز به وضوح بالا ( کمتر از 10 بیت ) نیست می توان کلاکی بالاتر از 200KHZ به آن اعمال کرد. ADC دارای یک SAMPLE AND HOLD است که باعث می شود ولتاژ ونرودی ADC در زمان تبدیل در سطح ثابت نگه داشته شود تا عملیات تبدیل با دقت بیشتری انجام شود.

ADCدارای دومنبع ولتاژ آنالوگ مجزا است.AVCC و AGND که  AGVD بایستی به زمین یا ولتاژ زمین آنالوگ متصل شود و AVCC نباید بیشتر از 0.3V  نسبت به VCC اختلاف داشته باشد ولتاژ مرجع (VOLTAGE REFERENCE) خارجی در صورت وجود باید به پایه AREF وصل شود که این ولتاژ بایستی بین ولتاژ موجود بر روی پایه های AGND-AVCC باشد در غیر این صورت به VCC وصل می شود ADC مقدار آنالوگ ورودی را باتقریب متوالی به مقدار دیجیتال 10 بیتی تبدیل می کند. کمترین مقدار نشان دهنده مقدار آنالوگ موجود در پایه AGVD و بالاترین مقدار، نشان دهنده ولتاژ پایه AREF منهای یک LSB است.

به طور مثال اگر پایه به ولتاژ AREF=3.5V و AGND=0V وصل شده باشد مقدار دیجیتال شده 1023 نشان دهنده ولتاژ 3.5V و مقدار 0نشان دهنده ولتاژ 0.0V بر روی پایه مبدل ADC انتخاب شده است.ADC دارای دو مد تبدیل SINGLE و FREE است مد SINGLE بایستی توسط کاربر پیکره بندی وکانال دلخواه برای نمونه برداری انتخاب شود درمد FREE و ADC بایک ثابت نمونه برداری رجیستر داده ADCرا UPDATEمی کند.