Терморегулятор из блока питания АТХ для "балконного" овощехранилища

Рейтинг:  5 / 5

Подробности

Категория: автоматика в доме

Опубликовано: 25.03.2017 09:14

Просмотров: 2471

А. БОКОВ, г. Березники Пермского края
Секрет простоты этого терморегулятора — кроме блока питания от старого компьютера, для него требуется лишь микросхема-датчик температуры DS1821, способная работать автономно, включая и выключая блок с подключенным к выходу нагревателем при заданных в цифровой форме значениях температуры. Такой датчик может найти применение и в других конструкциях, автоматически контролирующих температуру.

Садоводы и члены их семей часто в зимнее время хранят собранный летом урожай на балконе или в лоджии, поместив овощи и фрукты в термоизолированный ящик с подогревом. Есть много описаний терморегуляторов для таких овощехранилищ, автоматически включающих нагреватель (например, из ламп накаливания) при чрезмерном снижении температуры и выключающих его при ее повышении. Но все эти устройства довольно сложны, требуют изготовления монтажной платы, на которой нужно установить и соединить должным образом множество деталей. Непростым оказывается и процесс установки режима работы прибора, обеспечивающего нужную температуру.
В овощехранилище можно было бы применить терморегулятор для "теплого пола", но такие приборы дороги и не позволяют поддерживать температуру ниже +5 °С. Предлагаемый вариант терморегулятора содержит минимум деталей и может быть собран буквально за несколько минут. При мощности нагревателя 20... 100 Вт он будет поддерживать в "балконном" овощехранилище заданную температуру с точностью ±1 °С.
В запасах у многих читателей, давно пользующихся компьютерами, найдется, вероятно, вполне исправный, но морально устаревший и непригодный для нового компьютера блок питания формата АТХ. Не составит труда и приобрести такой блок на ближайшем радиорынке, стоит он недорого.
Блок нужно подключить к сети и убедиться, прежде всего, в наличии на его главном 20-контактном выходном разъеме (рис. 1,
 
 [1]) напряжения 5 В между гнездом 9 (цепь +5VSB, пурпурный провод) и любым из тех гнезд, к которым идут черные провода (цепь СОМ — общий).
Далее соедините проволочной перемычкой гнездо 14 (цепь PS-ON, зеленый провод) с одним из гнезд СОМ и проверьте, появилось ли напряжение 5 В между гнездами, к которым идут красные провода, и цепью СОМ. Если да, блок пригоден к работе в терморегуляторе. Учтите, в некоторых блоках "сомнительных" производителей цвет проводов отличается от указанных на рис. 1, однако назначение одинаково расположенных гнезд разъема всегда соответствует приведенному.
Еще одна необходимая деталь — микросхема-датчик температуры DS1821 [2]. Ее нужно подключить к блоку питания по схеме, изображенной на рис. 2. При этом можно даже обойтись без пайки. Главное, чтобы соединение было надежным.
  
Остальные детали на рис. 2 не обязательны, они лишь делают пользование устройством более удобным. Светодиод HL1 сигнализирует, что оно подключено к сети, а светодиод HL2 — о том, что включен нагреватель. Выключатель SA1 позволяет в любой момент включить нагреватель независимо от состояния датчика температуры или даже без него.
В качестве нагревателей я использовал два-три резистора SQP мощностью 20 Вт и сопротивлением 1,5 Ом в керамических корпусах размерами 60x12x12 мм. Каждый резистор подключают к одному из гнезд +5 В и к
одному из гнезд СОМ. Можно использовать гнезда как основного разъема, так и тех четырехконтактных, что предназначены для питания дисководов компьютера. Нужно стремиться распределить нагрузку равномерно, подключая каждый резистор к своей паре гнезд.
Через один резистор указанного выше номинала протекает ток 3,3 А, и он выделяет около 17 Вт тепла. Число резисторов и их сопротивление могут быть другими, но суммарный потребляемый ими ток не должен превышать максимально допустимого для данного блока по цепи +5 В. Это значение обычно написано на шильдике блока. Можно подключать резисторы и к выходам с другим напряжением, не превышая допустимой для них нагрузки. Все резисторы нагревателя следует расположить в потоке воздуха, создаваемом вентилятором блока питания. Это обеспечит быстрый и равномерный прогрев всего объема овощехранилища.
Почему использован именно датчик DS1821? По той причине, что в нем предусмотрен не только режим измерения температуры, но и режим термостата, в котором состояние внутренней цепи между его выводами 1 (GND) и 2 (DQ) в зависимости от температуры изменяется, как показано на графике рис. 3.
 
Если значение разряда POL в регистре конфигурации датчика равно 1, цепь остается разомкнутой, пока температура не упадет ниже TLOw. А замкнувшись, она остается такой, пока температура не превысит ТНIGH. При POL=0 состояния цепи противоположны. Значения THIGH и TLOW хранятся во внутренних регистрах датчика
К сожалению, датчик поступает с завода запрограммированным на работу в режиме измерения температуры. Чтобы перевести датчик в режим термостата и задать нужные для работы в овощехранилище пороговые значения температуры, нужен специальный программатор. После программирования датчик DS1821 может неопределенное время регулировать температуру автономно, не требуя, кроме напряжения питания, никаких внешних сигналов и сохраняя настройки в отсутствие питания.
Я программировал датчик с помощью отладочной платы OLIMEX LPC-P2148, подключив его к линиям ее интерфейса I2С, но используя в специально написанной программе обычные функции двунаправленного ввода/вывода. Были заданы значения: TLOW = +1 °С; ТHIGH = +4 °С, РОL=1. В этом режиме датчик проработал всю зиму, не допустив порчи продуктов.
Тем, кто знаком с программированием микроконтроллеров, протоколом шины 1 -Wire, по которой датчик общается с микроконтроллером, со структурой самого датчика и исполняемыми им командами, не составит особого труда написать собственную программу настройки.
 
 Остальным рекомендую изготовить по схеме, изображенной на рис. 4, подробно описанный в [3] адаптер, с помощью которого датчик подключают для программирования к СОМ-порту компьютера, и воспользоваться программой DS1821 .ехе, находящейся по адресу http://www.rtcs.ru/files/article_file/29/ds1821.zip
Если в дальнейшем использовать блок питания по прямому назначению не предполагается, все дополнительные детали можно разместить внутри его корпуса и подключить их не к гнездам разъемов, а к соединенным с ними контактным площадкам платы. Оставшиеся лишними разъемы и идущие к ним провода можно просто удалить.
В качестве SA1 можно воспользоваться сетевым выключателем блока, отключив и соединив вместе шедшие к нему провода. Если отказываться от выключателя сети нежелательно, SA1 можно закрепить в специально просверленном в корпусе блока отверстии. Такие же отверстия сверлят и для светодиодов HL1 и HL2.
При недостатке места для резисторов-нагревателей внутри корпуса их крепят снаружи вблизи решетки вентилятора. Сам вентилятор разворачивают так, чтобы он не нагнетал, а отсасывал воздух из корпуса.
Датчик рекомендуется размещать так, чтобы он находился поближе к полу шкафа-овощехранилища, но в месте без сквозняка. Чтобы контролировать температуру в разных частях шкафа большого объема, в нем можно установить несколько датчиков, соединив их параллельно, причем их настройки не обязательно должны быть одинаковыми. Поток воздуха от вентилятора должен быть направлен вверх.
Радио №4, 2010г.
ЛИТЕРАТУРА
1. Александров Р. Схемотехника блоков питания   персональных   компьютеров.   — Радио, 2002, № 5, с. 21—23.
2.  DS1821   Programmable   Digital   Thermostat    and    Thermometer.     —    <http:// pdfsen/.maxim ic.com/arpdf/DS1821 .pdf>.
3. Ридико Л. Программатор термометра/ термостата DS1821. — <http://www.rtcs.ru/ supplier article  detail.asp?supplier= 9&id=73>.