Каталог радиолюбительских схем

3.1 ТЕРМОСТАТ.

Термостаты широко используются в науке и технике для различных целей. В быту постоянную (низкую) температуру поддерживает холодильник. Радиолюбители используют термостаты для проверки работоспособности своих конструкций при различной температуре. Конструктивно любительский термостат представляет собой коробку из упаковочного пенопласта (обладающего очень низкой теплопроводностью), внутри которой размещается термодатчик Rt, нагревательный элемент Rh и исследуемая схема. Функциональная схема термостата изображена на рисунке 3.1.

Программа 3.1, обеспечивающая работу термостата, состоит из подпрограммы выполняющей измерение температуры, подпрограммы описывающей зависимость частоты от температуры и подпрограммы формирующей на выходе компьютера, предназначенном для записи на магнитофон, сигнал в виде переменного напряжения заданной длительности. Программа имеет вид:

10 CLEAR 65300: DIM A(64)

20 FOR 1-1 ТО 64

30 READ A(l): POKE (65300+1)Л(1)

40 NEXT I

50 DATA 243,1,0,0,17,141,55,219

60 DATA 254,203,119,40,10,0,0,0

70 DATA 19,122,183,32,242,24,7,0

80 DATA 19,3,122,183,32,8,33,85

90 DATA 255,112,35,113,251,201,219,254

100 DATA 203,119,40,10,0,0,0,19

110 DATA 122,183,32,211,24,232,0,0

120 DATA 0,19,122,183,32,232,24,222

125 INPUT "Tmax= ";T

130 PRINT AT 9,6;"TEMPER.:";AT 9,26."(C)"

135 PRINT AT 12,6;*T max = "AT 9,26,"(C)"

140 OUT 254,7. RANDOMIZE USR 65301

150 LET F=256*PEEK 65366+PEEK 65366-1

160 IF F<0 THEN LET F=0

165 GO SUB 2000

170 PRINT AT 9,16;" "AT 9,16,INT(C)

175 IF T>C THEN GO SUB 1000

177 PAUSE 1000

180 GO TO 140

1000 FOR N = 1 TO 1000

1010 OUT 254,24

1020 OUT 254,0

1030 NEXT N

1040 RETURN

2000 IF F<1600 THEN LET C=F/20-40

2010 IF F>-1600 THEN LET C=F/40

3000 RETURN

В качестве нагревательного элемента можно использовать резистор мощностью 5 - 10 Вт или соответствующую лампу накаливания. Питание нагревательного элемента осуществляется от отдельного источника питания с напряжением 10 - 20 В. Перед началом работы необходимо произвести калибровку устройства. Для этого терморезистор предварительно изолируют несколькими слоями нитролака или нигроклея и помещают в сосуд с водой, которую медленно нагревают от комнатной температуры до кипения. Температуру контролируют термометром. По полученным результатам строят калибровочный график (см. рис.1.10). Зная требуемую температуру, можно по графику определить соответствующую ей частоту. Эту частоту и нужно подставить в программу 3.1. Если точно известна формула, описывающая зависимость частоты от температуры, то ее можно использовать в программе для вычисления частоты по заданной температуре:

2000 LET C=...

Полученную при калибровке в виде таблицы функциональную зависимость можно записать в программе таким образом:

2000 LET F=INT F

2005 IF F = 2010 THEN С = 25.7

2010 IF F = 2011 THEN С = 25.725

2020 IF T = 2012 THEN С = 25.75

и так далее.

Этот метод неудобен тем, что требуется большое количество измерений и ввод большого количества строк в программу.

Более простым является метод кусочно-линейной аппроксимации. Он основан на том, что кривая на графике заменяется отрезками прямых линий. График в этом случае строится так. Измеряется значение частоты преобразователя, например через 10 градусов. Полученные точки наносятся на график и соединяются прямыми линиями. Прямые линии на графике описываются простыми формулами. Предположим, что при калибровке мы получили, что температуре 30 градусов соответствует частота 1400 Гц, температуре 40 градусов -1600 градусов, а температуре 50 градусов 2000Гц. Тогда в интервале температур 30 - 40 градусов зависимость будет такой:

F = 1400+(t - 30) *(1600 - 1400)/(40 - 30) -800 + 20*t

t = F/20 - 40 В интервале температур 40 - 50 градусов:

F - 1600+(t - 40) *(2000 - 1600)/(50 - 40) - 40*t

t = F/40 В программе это может быть записано в виде следующих строк:

2000 IF F>1400 AND F<1600 THEN LET C=F/20-40

2010 IF F>-1600 AND F<2000 THEN LET C=F/40

Если температура 50 градусов является самой большой, которую удалось измерить, то можно полученную зависимость экстраполировать на более высокие температуры. Для этого строка 2010 должна выглядеть так:

2010 IF F>-1600 THEN LET С=F/40

Аналогично, для температур ниже 30 градусов можно использовать: 2000 IF F<1400 THEN LET C=F/20-40

Естественно, чем более короткими отрезками прямых заменяется кривая, тем меньше погрешность. Как и в предыдущих программах, в данную программу можно ввести звуковую сигнализацию и отсчет времени.