Termostat z wyświetlaczem LED

Układ służy do utrzymywania określonej temperatury w nadzorowanym miejscu. W proponowanym rozwiązaniu temperatura załączenia i wyłączenia przekaźnika ustawiana jest niezależnie, dzięki czemu uzyskana została praktycznie nieograniczona możliwość konfiguracji. Termostat może pracować zarówno w trybie grzania, jak i chłodzenia z dowolnym zakresem histerezy. Do jego budowy zastosowano tylko elementy przewlekane oraz gotowy, wodoodporny czujnik temperatury. Całość opcjonalnie zmieści się w obudowie Z-107, która przewidziana jest do montażu na popularnej szynie "elektrycznej" TH-35.

Schemat ideowy termostatu pokazany jest na rysunku 1. Układ powinien być zasilany napięciem stałym o wartości około 12 V DC dołączonym do złącza X1. Może to być dowolny zasilacz o wydajności prądowej nie mniejszej niż 200 mA. Dioda D1 zabezpiecza układ przed niewłaściwą polaryzacją napięcia wejściowego, natomiast kondensatory C1...C5 pełnią funkcję filtra zasilania. Zewnętrzne napięcie wejściowe jest podawane na stabilizator U1 typu 7805. Pracą termometru steruje mikrokontroler U2 ATmega8 taktowany wewnętrznym sygnałem zegarowym, natomiast funkcję czujnika temperatury pełni układ typu DS18B20.

Do komunikacji z użytkownikiem wykorzystany został trzycyfrowy wyświetlacz LED. Sterowany jest on w sposób multipleksowy, anody cyfr wyświetlacza zasilane są poprzez tranzystory T1...T3, natomiast katody sterowane są bezpośrednio z portu mikrokontrolera poprzez rezystory ograniczające R4...R11.

Na potrzeby wprowadzania nastaw i konfiguracji termostat wyposażono w przyciski S1…S3. Jako układ wykonawczy zastosowano przekaźnik. Przy sterowaniu obciążeniem o znacznej mocy należy zwrócić uwagę na obciążenie styków przekaźnika oraz ścieżek płytki drukowanej. Aby poprawić ich obciążalność można pocynować ścieżki lub ułożyć na nich i przylutować drut miedziany.

Termostat należy zmontować na dwóch płytkach drukowanych, których schemat montażowy pokazany jest na rysunku 2. Montaż układu jest typowy i nie powinien przysporzyć problemów. Przebiega on w sposób standardowy, zaczynając od wlutowania w płytkę sterownika oporników i innych elementów o niewielkich rozmiarach, a kończymy, montując kondensatory elektrolityczne, stabilizator napięcia, przekaźnik oraz złącza śrubowe.

Na płytce wyświetlacza montujemy przyciski oraz wyświetlacz. Na tym etapie, albo lepiej jeszcze przed montażem przycisków i wyświetlacza, należy podjąć decyzję, czy termostat będzie montowany w obudowie Z107.

Jeżeli termostat będzie montowany standardowo, tak jak na fotografii tytułowej, to wystarczy połączyć obydwie płytki za pomocą kątowej listwy szpilek goldpin. Widok połączonych w ten sposób płytek pokazano na fotografii 3. Natomiast jeżeli zdecydujemy się na montaż termostatu w obudowie Z107, tak jak na fotografii 4, to do połączenia obydwu płytek należy użyć pojedynczej, prostej listwy goldpin o długości 38 mm wraz z żeńskim gniazdem. W panelu czołowym obudowy należy wywiercić trzy otwory pod przyciski S1...S3. Aby całość, po zmontowaniu, stanowiła stabilną konstrukcję, dodatkowo można usztywnić ją drutem srebrzonym (fotografia 5), tutaj pomocne będą dodatkowe, odsłonięte pola lutownicze.

Ostatnim krokiem jest dołączenie czujnika temperatury. Do tego celu służy złącze oznaczone TEMP: czarny przewód czujnika dołączamy do styku oznaczonego GND, żółty przewód do styku oznaczonego 1 W, a czerwony do styku oznaczonego VCC. Gdyby przewód okazał się za krótki, można go przedłużyć, stosując skrętkę komputerową lub ekranowany przewód audio. Tak połączony czujnik działa prawidłowo nawet z przewodem o długości około 30 m.

Po dołączeniu zasilania, po chwili, na wyświetlaczu pojawi się aktualnie odczytana wartość temperatury. O tym, czy przekaźnik termostatu został załączony, informuje obecność kropki przy ostatniej cyfrze wyświetlacza. W termostacie przyjęto następującą zasadę: w trybie grzania obiekt samoczynnie stygnie, zaś w trybie chłodzenia samoczynnie się ogrzewa.