1.6 Описание принципиальной схемы автоматического терморегулятора тёплого пола

Принципиальная схема устройства (см. Приложение «Электронные часы» Схема принципиальная 220301.51Э3) раскрывает основные особенности схемотехнического построения разрабатываемого устройства. Принципиальная электрическая схема автоматизации– это проектный документ, определяющий полный состав электрической части и связей между ее элементами, а также дающий детальное представление о принципах работы системы.

Принципиальные схемы служат основанием для разработки других чертежей, а также используются при наладке и эксплуатации систем автоматизации. Они разрабатываются в соответствии с техническим заданием и на основании решений, принятых в функциональной схеме автоматизации. На чертежах принципиальных электрических схем должны изображаться элементные схемы управления.

Устройство выполнено на микроконтроллере Arduino Mega. Применение микроконтроллера позволяет создать терморегулятор для контроля и управления автоматической системы «Тёплый пол». Микроконтроллер позволяет сократить набор применяемых элементов и упростить задачу сборки и монтажа устройства, обеспечивая надёжный запуск контроллера и достигая необходимых результатов. Микроконтроллер повышает вероятность отсутствия сбоев и ошибок в работе[6].

Управление электронными часами производит микроконтроллер, согласно загруженной в него микропрограмме. Применение микроконтроллера позволило существенно сократить количество элементов, используемых при создании электрической принципиальной схемы, так же большая часть функций выполняется программно при помощи микроконтроллера. Также использование микроконтроллера позволяет легко модернизировать устройство, добавить в него новых функций, «обучить» новому алгоритму работы. Все это становится возможным при изменении управляющей микропрограммы, находящейся в памяти микроконтроллера.

В схеме устройства присутствует переменный резистор R4, при помощи которого пользователь может изменять температуры нагрева пола в большую или меньшую сторону.

Резисторы R1-R3 – ограничивают ток, протекающий по данному участку цепи, таким образом, предотвращая перегрузку портов микроконтроллера, которые не способны выдавать большой выходной ток.

Напряжение питания микроконтроллера составляет 12 В. Микроконтроллер может работать с напряжением до 20 В, но для стабильной работы и во избежание перебоев и сгорания элементов был выбран оптимальный вариант питания 12 В.

Диод VD2 – выполняет функцию защиты системы от подачи обратного напряжения.

Датчик температуры DS18B20, на схеме указанный DA1 –является чувствительным элементом, измеряющим температуру пола.

Светодиод VD1 – служит для визуального слежения о состоянии работы устройства (включено или отключено).

Реле К1 – служит для замыкания или размыкания отдельных участков цепей, в данной схеме для включения или отключения нагревательного элемента.

LCD дисплей – служит для визуального слежения заданной и реальной температуры и контроля температуры пользователем.

Транзистор VT1 – в данной схеме служит ключом для пропускания 12В на реле К1, а управление базой производиться через Arduino.