PC A PICAXE 08M2

TERMOSTAT S PICAXE A DS18B20

Vágner Vlastimil

Před rokem mi kamarád požádal o výrobu termostatu pro regulaci topení a chlazení v prostoru skleníku, s tím že požaduje aby stačilo zadat teploty zapínání a vypínání jak topení tak chlazení z PC se signalizací stavu pomocí led diod. Pro nahrání a změnu teplot v termostatu je využit sériový port PC nebo redukce USB/COM. Zapojení ani programy si v žádném případě nekladou za cíl konkurovat továrním zapojením termostatů, může posloužit pro inspiraci při vlastních pokusech a rozšiřuje zapojení s PICAXE 08M2 publikovaných v [1].

CELKOVÝ POPIS TERMOSTATU

Popis neřeší provedení silové elektroinstalace pro topení ani chlazení toto je čistě individuální věc. Termostat je osazený na univerzální vrtané destičce a propojení jsou provedena vodičem, mikrokontrolér PICAXE 08M2 je osazen v patici pro snadnou výměnu, vývody z kontaktů relátek RE1 a RE2 jsou ukončeny ve svorkovnicích, signalizační led diody jsou osazeny v průchodkách typ: REF5-CP které jsou osazeny ve víku krabice. Kabely (napájecí, od relátek k topení, chlazení programovací, od čidla DS18B20) jsou do krabice přivedeny průchodkami. Na propojení PC a konektoru na DPS termostatu pro úpravu programu a zadávání teplot pro topení a chlazení je použit UTP kabel, použitá krabice je přístrojová elektroinstalační s krytím IP64 rozměry jsou čistě individuální věc tak i celkové propojení všech komponentů. Použitý snímač teploty DS18B20 je již ve vodotěsném provedení s kabelem o délce 5M v termostatu je teplota programově nastavena v 9-bitovém rozlišení, toto pro termostat plně postačuje. Použité programy pro termostat jsou dva oba umožňují jak samotnou úpravu programu termostat tak i programování hodnot teplot pro topení a chlazení tyto zadané teploty se ukládají do EEPROM. Program s názvem PC_TERMOSTAT DS18B20_9B.BAS navíc umožňuje pokud připojíme k termostatu PC a spustíme program TERMINAL.EXE sledovat stav relátek teplotu v prostoru a hodnoty si ukládat do souboru s názvem DATA.TXT tento soubor si program TERMINÁL sám vytvoří v adresáři POČÍTAČ je pro ilustraci přiložený uvedený soubor. Druhý program s názvem LCD_TERMOSTAT DS18B20_9B.BAS umožňuje po připojení znakového LCD displeje se sériovým rozhraním do konektoru „VÝSTUP LCD“ na desce termostatu zobrazovat teplotu v prostoru, stav relátek RE1 a RE2 je v obou programech signalizován led diodami. Termostat je k plné spokojenosti v provozu rok a nahradil původní termostat z arduino shopu který musel být po ½ roce demontován, elektroinstalační krabice je v tomto případě umístěna vně skleníku.

POPIS PŘÍPRAVKU

Jde o základní zapojení mikroprocesoru PICAXE 08M2 schéma termostatu je na obr.č.01napájení je napětím 5V DC, toto napětí je stabilizováno IO 7805 schéma zapojení stabilizace s IO 7805 je dle továrního zapojení vstup a výstup IO 7805 je proti rozkmitání blokován keramickými kondenzátory 100nF.

Pro propojení počítače s modulem termostatu osadíme konektor na DPS termostatu (volba typu konektoru je individuální NA TOMTO KONEKTORU MUSÍ BÝT ZAKONČENÝ VSTUP PC RXD KTERÝ JE PŘIPOJENÝ NA VÝSTUP TXD MIKROKONTROLÉRU PICAXE, VÝSTUP TXD PC KTERÝ JE PŘIPOJENÝ NA VSTUP RXD MIKROKONTROLÉRU PICAXE A GND PC ) konektor je propojený s osazeným JUMPEREM JP1 kterým se propojuje programovací vstup mikroprocesoru 08M2 označený „2“. Při programování mikroprocesoru se propojí piny na JP1 označené 1 a 2 které umožní nahrání programu do mikroprocesoru z PC, po naprogramování se přepojí propojka na JP1 na pozice 2 a 3, vstup č.2 mikroprocesoru je pak trvale připojený přes rezistory 22K a 10K na záporný napájecí pól (-). Propojení pinů 1 a 3 na JP1 a přepnutím přepínače PŘ.1 do polohy „PROGRAM EEPROM“ umožňuje nahrání hodnot pro teploty z PC do EEPROM PICAXE 08M2. Po nahrání hodnot teplot se přepínač PŘ.1 přepne do polohy „ČTENÍ DAT“ kdy se načítají data s DS18B20 do PICAXE kde se programově vypočítá teplota a tato se porovnává s hodnotami zadanými v teplotách a dle hodnot se ovládají relátka RE1 a RE2. Relé RE1 kontakty ovládá cívku stykače topení a relé RE2 ovládá kontakty cívku stykače chlazení. Zapojení stabilizátoru je také provedeno na univerzální vrtané destičce a pro jeho jednoduché zapojení neuvádím jeho schéma zapojení.

POPIS PROGRAMŮ PRO PICAXE A PC

Programy jsou umístěny v ADRESÁŘI „PROGRAMY“ program pro počítač je v PODADRESÁŘI „POČÍTAČ“ má název TERMINÁL PICAXE.EXE. Popis ovládání programu je níže Program je napsán ve VB6 jde o jednoduchý program. Programy pro mikrokontrolér jsou v PODADRESÁŘI „PICAXE“ pro modul termostatu jsou celkem dva s názvy PC_TERMOSTAT DS18B20_9B.BAS a LCD_TERMOSTAT DS18B20_9B.BAS, třetí program umožňuje měření teploty a má název TEPLOMĚR.BAS.

POPIS PROGRAMU TERMINÁL PICAXE: Po spuštění programu jako první zvolíme sériový port, po volbě portu zvolíme komunikační rychlost TUTO MUSÍME ZVOLIT SHODNOU S RYCHLOSTÍ ZADANOU V MIKROPROCESORU ZDE VOLÍME RYCHLOST 2400Bd, POKUD BY SE ZADALA JINÁ RYCHLOST PROGRAM BY ZOBRAZOVAL PAZNAKY!!. Po volbě komunikační rychlosti klikneme na tlačítko „OTEVŘÍT COM“ pak levým tlačítkem myši klikneme do okna s názvem „ZÁPIS DO PICAXE“. Kliknutím na tlačítko s názvem „SMAZAT VŠE“ smažeme hodnoty v oknech „ ZÁPIS DO PICAXE a ČTENÍ Z PICAXE“, kliknutím na tlačítko s názvem „SMAZAT ZÁPIS“ smažeme všechna data v uvedeném okně, kliknutím na tlačítko „SMAZAT ČTENÍ“ smažeme všechna data v uvedeném okně. Kliknutím na tlačítko „ULOŽIT ČTENÍ Z PICAXE“ uložíme všechna data v uvedeném okně. Kliknutím na tlačítko „UKONČIT PROGRAM“ ukončíme program stejně tak kliknutím na „X“.

NAPROGRAMOVÁNÍ MIKROKONTROLÉRU

Na počítači spustíme programovací editor pro programování PICAXE propojíme počítač programovacím kabelem s programovacím konektorem na termostatu na jumperu JP1 propojíme 1 a 2, přepínač PŘ.1 necháme přepnutý v poloze „ČTENÍ DAT“. Do editoru na PC nahrajeme zvolený program PC_TERMOSTAT DS18B20_9B.BAS nebo LCD_TERMOSTAT DS18B20_9B.BAS zapneme napájecí napětí termostatu a nahrajeme zvolený program. Po nahrání programu vypneme napájecí napětí termostatu a piny na jumperu JP1 označené 1 a 2 rozpojíme.

NAPROGRAMOVÁNÍ HODNOT PRO OVLÁDÁNÍ RELÁTEK

Propojíme počítač programovacím kabelem s programovacím konektorem na termostatu, v počítači spustíme program TERMINÁL PICAXE zvolíme sériový port, komunikační rychlost zde zvolíme 2400Bd kliknutím na tlačítko OTEVŘÍT COM otevřeme sériový port a levým tlačítkem myši klikneme do okna „ ZÁPIS DO PICAXE. Na desce termostatu na JUMPERU JP1 propojíme 1 a 3, přepínač PŘ.1 přepneme do polohy „PROGRAM EEPROM“ zapneme napájecí napětí termostatu a v okně ČTENÍ Z PIXACE na monitoru PC se obrazí „zadej zapnutí topení“. Do okna zápis do PICAXE zadáme hodnotu kdy má zapnout relé RE1 hodnotu zadáváme například 10, 25 atd. jde o hodnoty při kterých nebo nižších sepne relé RE1 po zadání hodnoty stiskneme klávesu „ENTER“ dále se v okně ČTENÍ Z PICAXE zobrazí „zadej vypnutí topení“ zde v okně ZÁPIS DO PICAXE zadáme například 28,29 atd. jde o hodnoty při kterých nebo vyšších vypne relé RE1 a stiskneme klávesu ENTER. Dále se v okně ČTENÍ Z PICAXE zobrazí „zadej „vypnutí chlazení“ v okně ZAPIS DO PICAXE zadáme například 32,35 atd. jde o hodnoty při kterých nebo nižších dojde k vypnutí relé RE2 a stiskneme klávesu ENTER. Dále se v okně ČTENÍ Z PICAXE zobrazí zadej „zapnutí chlazení“ v okně ZAPIS DO PICAXE zadáme například 36,40 atd. jde o hodnoty při kterých nebo vyšších dojde k zapnutí relé RE2 a stiskneme klávesu ENTER. Po zadání této poslední hodnoty vypneme napájení termostatu přepínač PŘ.1 přepneme do polohy „ČTENÍ DAT“ na JUMPERU JP1 odstraníme propoj z 2 a 3, pokud je nahrán program PC_TERMOSTAT DS18B20_9B.BAS necháme spuštěný program TERMINÁL PICAXE a připojený programovací kabel zapneme napájecí napětí termostatu a v okně ČTENÍ DAT se na monitoru zobrazuje stav teploty, zapnutí nebo vypnutí topení a zapnutí vypnutí chlazení podle zadaných hodnot. V případě že je nahrán program LCD_TERMOSTAT DS18B20_9B.BAS při vypnutém napájení termostatu odpojíme programovací kabel od PC a termostatu do konektoru „VÝSTUP LCD“ připojíme znakový LCD displej se sériovou komunikací a zapneme napájení termostatu POZOR NA ŘADIČI LCD MUSÍ BÝT NASTAVENÁ STEJNÁ KOMINIKAČNÍ RYCHLOST JAKO JE V PROGRAMU PRO PICAXE TJ.2400Bd. Na displeji se zobrazuje teplota a stav RE1 a RE2 je signalizován pomocí led diod stejně tak jako v případě nahraného programu PC_TERMOSTAT DS18B20_9B.