Sterownik inkubatora

Opis

Urządzenie wykonane dla hodowcy papug z gatunku Lorysów. Projekt został zrealizowany już dosyć dawno bo w 2008r i był moim pierwszym poważnym projektem opartym na mikrokontrolerze.

W skrócie; układ umożliwia trójstrefową klimatyzację oraz zaplanowanie oświetlenia na konkretne godziny.Sercem układu jest mikrokontroler ATMega16. Zajmuje się on obsługą alfanumerycznego wyświetlacza LCD 4x16, obsługą klawiatury, monitorowaniem danych z czujników, włączaniem odpowiednich przekaźników oraz sprawdzaniem aktualnego czasu. Program kontrolera został napisany w języku C. Obwód wykonany na laminacie dwustronnym z soldermaską. Układ posiada zasilanie sieciowe z wbudowanym transformatorem, pobór mocy nie przekracza 10VA.

Kontrola temperatury

Utrzymanie temperatury na odpowiednim poziomie z zadaną histerezą odbywa się poprzez cykliczne sprawdzanie danych z cyfrowego czujnika temperatury firmy Maxim/Dallas DS18B20. Ponieważ odległości od sterownika są niewielkie sensory zostały połączone interfejsem 1-Wire w trybie zasilania pasożytniczego z lini danych. Dane z czujnika są 12 bitowe co umożliwiło prezentację z rozdzielczością do 0.01°C. Mikrokontroler na bieżąco wyświetla temperaturę każdego z trzech czujników jednocześnie sprawdzając czy temperatura nie przekracza zadanych progów. W wypadku gdy temperatura przekroczy zadany poziom powiększony o wartość histerezy za pomocą przekaźnika zostaje włączona lub wyłączona grzałka.

Kontrola wilgotności

Kontrola wilgotności odbywa się w identyczny sposób jak w przypadku temperatury z tą różnicą, że w tym przypadku załączane są wentylatory. Różni się natomiast sposób obsługi i zasilania czujników. Do pomiaru wilgotności względnej służy czujnik SYH-2T4W firmy SYHITECH. Wybór padł na ten model ze względu na to, że posiada on kompensację temperaturową co w tym układzie jest bardzo ważne. Standardowe czujniki wilgotności posiadają nieliniowe charakterystyki temperaturowe co bardzo utrudniłoby pomiar w zmiennych warunkach.

SYH-2T4W wymaga zasilania przebiegiem zmiennym o wartości 1Vrms i częstotliwości 1kHz. Generator fali prostokątnej o odpowiednich parametrach został zrealizowany w oparciu o wzmacniacz operacyjny TL072. Druga połówka wzmacniacza w konfiguracji inwertera pozwala na kontrolę amplitudy przebiegu za pomocą potencjometru na płytce. Sygnał zmienny jest podawany na czujnik podłączony w konfiguracji dzielnika napięcia.

Napięcie to jest prostowane w układzie prostownika idealnego opartego na dwóch wzmacniaczach operacyjnych. Zastosowanie prostownika idealnego zostało podyktowane koniecznością przetwarzania napięć w zakresie od 0V do 1V co całkowicie wyklucza tradycyjne mostki prostownicze, które jak wiadomo wprowadzają spadek ~0.7V na diodę. Sygnał ten następnie jest podawany do przetwornika analogowo-cyfrowego poprzez obwód RC stanowiący filtr dolnoprzepustowy konieczny dla zachowania stabilności pomiaru. Pomiar wilgotności względnej dokonywany jest z dokładnością do 1%.

Kontrola naświetlenia

Sterownik umożliwia ustawienie dla każdej komory dwóch odrębnych przedziałów czasowych, w których mają być włączone lampy naświetlające. Algorytm kontroli polega na porównywaniu zadanych godzin z aktualnym czasem pobranym z układu RTC o którym będzie mowa poniżej.

Zegar czasu rzeczywistego

Odmierzaniem czasu zajmuje się układ DS3231 wspomnianej już firmy Maxim. Posiada on wbudowany rezonator kwarcowy skalibrowany laserowo w procesie produkcji. Dokładność zegara wynosi ±2ppm (części na milion) w zakresie 0°C do +40°C dlatego określany jest przez producenta jako "Extremely Accurate". Układ ten posiada interfejs I²C, za pomocą którego możliwa jest dwustronna komunikacja z mikrokontrolerem. Sterownik pozwala na ustawienie aktualnej godziny po przejściu do menu opcji.

Obsługa błędów

Sterownik posiada możliwość wykrywania uszkodzenia urządzeń podłączonych do niego. W przypadku wykrycia, że układ nie jest wstanie utrzymać zadanych warunków zostaje włączony sygnał dźwiękowy oraz wyświetlony komunikat na ekranie. Anulowanie alarmu odbywa się wyłącznie po naciśnięciu przycisku na panelu. Rozwiązanie jest konieczne ze względu na delikatność nadzorowanych obiektów.

Sterownik ponad to posiada dodatkową pamięć eeprom w której zapisuje ustawienia odczytywane przy powrocie zasilania.
Zdjęcia zrobione bardzo dawno temu jeszcze przed wprowadzeniem poprawek kosmetycznych do menu.