Есть такой недорогой китайский термостат W1209. Их в изрядном количестве продают разнообразные китайские магазины. Из плюсов — цена:). Остальное немножко недостатки, частично который можно исправить перепрограммированием набортного контроллера — STM8S003F3.

Термодатчиком работает терморезистор, штатная прошивка позволяет ввести только смещение показаний. Соответственно для такой штуки точность может быть не очень (как повезет). Однако, есть неплохой цифровой термодатчик DS18B20, который калибровки не требует(ну, условно). Берем такой датчик, немного модернизируем платку (снимается конденсатор С1 возле разъема датчика, резистор R2 заменяем на 4,7К). Новый датчик цепляем на разъем старого (там GND и DQ), питание берем с разъема программирования(квадратный пятак слева от индикатора). Плюс заливаем новую прошивку — оп, работает 🙂 Отмечу, оригинальная прошивка защищена от считывания, поэтому сохранить ее не удалось. Возврата к старому варианту не будет. Другим пользователям повезло больше, китайцы не закрыли от считывания, так что родная прошивка приложена ниже. Новая — умеет установить порог срабатывания реле и метод управления — реле работает если температура ниже заданной или если выше. Краткое нажатие кнопки SET позволяет установить порог, удержание SET — метод управления.

Что потребуется:
1) программатор ST-Link/V2. Или любая плата STM8 Discovery (там он есть встроеный, можно использовать). Стоимость на алиэкспресс в пределах 2..4$
2) софт для программатора
http://www.st.com/web/en/catalog/tools/PF260219# (драйвер)
http://www.st.com/web/catalog/tools/FM147/CL1794/SC1807/SS1747/PF210568 (софт для программирования)
3) кусочек гребенки с шагом 2,54мм для программирования (можно без нее, просто проводочки впаять)
4) резистор типоразмера 0805 с номиналом 4,7КОм.
5) сам датчик DS18B20.

Производим модернизацию платы термометра согласно картинке

Берем программатор и соединяем его с разъемом программирования впаяным (или просто проводами). Обычно на программаторе подписано что и куда. Для моего варианта (как пример) см. картинку

Получаем что-то типа, как на картинке

Запускаем программу ST-Link Visual Programmer, выставляем параметры программирования

Чип изначально защищен от чтения/записи. Надо разблокировать:

1) +12в не подавать. питать от ст-линка.
2) запустить программатор.
3) не делая попытки записать, попробовать прочитать данные. (должна быть ошибка, по идее)
4) если таки да — закладка options (третья, там первая программа, вторая еепром, третья байты опций) переключиться на нее и сделать write page.
5) попробовать вычитать — если все нормально, чип начнет читаться нулями и перестанет совсем работать железка

Термостат W1209 представляет собой электронное устройство, основной задачей которого является контроль температуры и её удержание в определённых значениях. Используются подобные реле в устройствах для поддержания постоянной температуры: инкубаторах, тёплых полах, оранжереях и теплицах.

Программируемый терморегулятор w1209 обладает таким немаловажным качеством, как низкая стоимость, на настоящее время это самое дешёвое устройство из присутствующих на рынке. Цена этого устройства находится в пределах 150-300 рублей.

Краткий обзор модуля

Цифровой двухпороговый и двухрежимный – бескорпусный термостат W1209. Габаритные размеры этого устройства составляют 4,8х4х1,4 см. Это небольшая плата с разъёмом на замыкание, клеммником, кнопками программирования, дисплеем и индикатором включения. Основными достоинствами этого устройства являются:

• компактность – прибор имеет небольшие размеры;
• универсальность – этот терморегулятор можно применять в различных условиях, он терпимо относится к низким и высоким температурам, имеет достаточно широкий диапазон настроек;
• наличие в комплекте термодатчика, установленного на разъёме, что достаточно удобно в ряде случаев;
• устройство калибруется, это дает возможность использовать его при достаточно точном определении параметров.

Основой W1209 является контроллер STM8S003F3P6, задача которого состоит в анализе измеренной термодатчиком температуры, сравнении её с пороговыми значениями, установленными настройками. При несоответствии контроллер включает нагрузку на потребителя тока, который выводит температурный диапазон на запрограммированные значения.

Технические характеристики для столь недорогого прибора также впечатляют:

• диапазон управления температурой: -50°C …110°C;
• точность измерения: 0,1°C (исключение температуры ниже 10 и выше 100°C, в этом диапазоне только целые числа);
• точность контроля 0,1°C (исключение температуры ниже 10 и выше 100°C, в этом диапазоне только целые числа);
• гистерезис 0,1…15°C, его точность – 0,1°C;
• питание 12В, ток нагрузки 5А при 220В и 15А при 14В постоянного тока;
• термодатчик типа NTC 10K 0.5%, длина кабеля – 0,3 м;
• энергопотребление – 65 mA;
• подключение нагрузки через одноканальное реле.

Дополнительно необходимо отметить, что термодатчик имеет степень водозащиты и может работать при относительной влажности до 85%. Заданная температура показана на трехразрядном LED-дисплее. Питание w1209 dc 12 в производится от сети постоянного тока в 12-14В, силой 15А.

Пользователями отмечается достаточно высокое качество изготовления и пропайки этих устройств, в то же время нарекания вызывает короткий провод термодатчика – всего 30 см.

Важно! От влаги защищен термостатический датчик, сама плата термореле корпуса не имеет, по этой причине установка её в местах с повышенной влажностью приведет к выходу её из строя.

Настройка и работа термостата

Настройка термореле производится при помощи трех кнопок, расположенных под дисплеем. Это клавиши: «SET», «+» и «–». «SET» отвечает за выбор режима настройки управления, плюс и минус отвечают за увеличение или уменьшение значений настраиваемых параметров. При этом настраивается один из двух основных режимов работы: это или нагревание, либо охлаждение термодатчика.

При температуре в рамках запрограммированной в меню прибора реле отключено, включение происходит при её снижении или повышении ниже запрограммированного гистерезиса. В этот момент реле включается и остаётся в таком состоянии до изменения температуры до уровня, установленного в настройках прибора.

При работе в режиме нагрева датчик реагирует на снижение температуры. Микроконтроллер отмечает снижение температуры на датчике, ниже определённого параметра, размыкает контакт реле и подаёт нагрузку на сигнализатор. Если он, в свою очередь, подключён к нагревательному элементу, то температура на датчике поднимается. Контроллер при анализе информации с датчика отмечает этот параметр и его совпадение с заданным. После чего отключает сигнализатор, снижая нагрузку. Этот же процесс, но в обратном порядке используется в режиме охлаждения.

Контроллер получает информацию от датчика, разъем для него расположен на основной плате устройства. Сам термодатчик с герметичным влагонепроницаемым корпусом NTC 10K с сопротивлением 10 кОм подключается проводом через разъем на плате. Недостатком является лишь небольшая длина кабеля – всего 30 см, но при необходимости провод можно заменить на более длинный. Схема устройства приведена ниже.

Важно! Настройка параметров сохраняется даже при кратковременном нажатии на клавишу SET, поэтому нужно быть крайне внимательным при работе с управлением термореле.

Порядок настройки

Настройка осуществляется при помощи клавиш управления. Так, при одномоментном нажатии кнопки «SET» начинает мигать индикатор, на дисплей выводятся текущие параметры настройки модуля. В этот момент можно изменить значения, оперируя клавишами плюс и минус. При отсутствии действий на кнопках управления датчик возвращается в рабочий режим, нужно отметить что изменения, внесённые перед отключением меню, сохраняются в памяти чипа реле W1209.

Долговременное нажатие на «SET» приведёт к запуску режима программирования и установки параметров. Инструкция предлагает подробное описание всех рабочих режимов прибора, а также основные значения, на которые рассчитано устройство, но продублируем информацию тут. При этом на дисплее появляется меню параметров:

• P0 – основные режимы термореле: нагрев или охлаждение, литеры С и Н, по умолчанию установлено охлаждение;
• P1 – смена гистеризиса: от 0,1 до 15, по умолчанию 2;
• P2 – предельная положительная температура, по умолчанию 110 ºС;
• P3 – предельная отрицательная температура, -50 ºС;
• P4 – коррекция: -7,0 и 7,0ºС, точная калибровка температурного диапазона;
• P5 – задержка времени включения и отключения термостата, до 10 мин., по умолчанию 0;
• P6 – предельная температура отключения, защита от перегрева устройства, по умолчанию отключена – OFF.

Вся информация запоминается в контроллере платы, и настройки сохраняются даже при кратковременном отключении терморегулятора от источника тока.

Сброс до заводских настроек осуществляется одновременным нажатием клавиш SET, плюса и минуса в течение некоторого времени.

Калибровка термореле W1209

Ее можно произвести по двум известным точкам: это температура таянья льда – 0ºС и температура кипения воды – 100ºС. Стоит отметить, что последний параметр не является постоянным и зависит от давления воздуха и его разрежённости, в высокогорье этот метод не подойдёт.

Калибровка, поверка W1209, настройка его в домашних условиях производятся достаточно просто. Датчик опускается в ёмкость с тающим льдом или снегом, на термореле включается режим настройки. Далее настраиваем меню P4, после чего нужно повторить действия на второй контрольной точке в 100 градусов Цельсия. В этом случае можно быть уверенным, что датчик показывает сравнительно точную температуру.

Доработка терморегулятора W1209

Ввиду компактности на основной плате терморегулятора вход RESET, четвертая клемма контроллера, выведена на контакты для программирования. Это приводит к тому, что время от времени искра сбивает установленные значения настройки контроллера. Этот недостаток устраняется монтажом SMD конденсатора 0,1 мкФ на общий кабель.

Несмотря на сравнительно низкую цену, терморегулятор XH-W1209 представляет собой эффективный и компактный прибор для автоматического контроля над соблюдением температурного режима. Ввиду технических и эксплуатационных характеристик, его можно применять как для различного рода технических устройств, так и напрямую для контроля температуры в мини-саунах и банях.

Видео

Многим радиолюбителям известен так называемый "триггерный эффект" на пороге срабатывания термо-, фотореле, автоматического зарядного устройства и т.п. Устройство может сработать нормально десятки раз, но иногда бывает такой неприятный момент, когда исполнительное реле включится, сразу же выключится, опять включится и т.д. Такое явление может проявляться довольно длительное время - "подгорают" контакты реле, да и ресурс времени работы реле не безграничен. Если в схеме применены тиристоры, то при частом включении-выключении они могут греться и выходить из строя, а также давать помехи в питающую сеть. На рис.1 показана схема терморегулятора на реле, в котором такое вредное явление, как "триггерный эффект", отсутствует.

Предположим, что данный терморегулятор используют для регулировки температуры воздуха в инкубаторе. Если температура в инкубаторе ниже +38°С (выставляют переменным резистором R4), сопротивление терморезистора R3 сравнительно большое и компаратор на DA1 находится в режиме положительного насыщения, транзисторы VT1 и VT2 открыты, реле К1 притянуто, и происходит нагревание воздуха в инкубаторе. При достижении в инкубаторе температуры +38°С сопротивление терморезистора R3 становится меньше и компаратор перебрасывается в состояние отрицательного насыщения (на выходе потенциал общего провода), закрываются транзисторы VT1 и VT2, реле К1 отпускает. В связи с тем, что последовательно с резистором R1 включен резистор R2, который шунтируется нормально замкнутыми контактами реле К1, реле включается при одной температуре, а выключается при другой, т.е. поддерживается температура в инкубаторе в пределах, например, +37,5...38°С. Необходимая разность температур обеспечивается подбором резистора R2. Таким образом, такое вредное явление, как "триггерный эффект", в данной схеме терморегулятора отсутствует. Напряжение срабатывания реле К1 должно быть не ниже 10 В, контакты реле должны выдерживать коммутируемый переменный ток и быть рассчитаны на напряжение не менее 250 В. Печатная плата терморегулятора показана на рис.2.

На рис.3 показана схема терморегулятора с тиристором в силовой части, которая также свободна от явления "триггерного эффекта".

Предположим, что данный терморегулятор также используют для инкубатора, необходимая температура воздуха в нем должна быть в пределах +38...39°С (данный диапазон температур выставляют переменным резистором R4). На ОУ микросхемы DA1 выполнен двухпороговый компаратор. Если температура в инкубаторе ниже +38°С, сопротивление терморезистора R3 сравнительно большое, и оба компаратора находятся в состоянии положительного насыщения (уровень лог."1" на их выходах). На логических элементах DD1.2, DD1.3 построен RS-триггер. Если температура воздуха в инкубаторе ниже +38°С, на входе S RS-триггера присутствует лог."0" (после инвертора DD1.1), на входе R - лог."1", триггер находится в "единичном" состоянии (лог."0" на его инверсном выходе 4 DD1.3). При этом транзистор VT1 закрыт, на управляющий электрод тиристора VS1 подается положительный потенциал относительно его катода, тиристор открыт, нагревательный элемент Rн включен. При достижении температуры воздуха в инкубаторе +38°С сопротивление терморезистора R3 уменьшается, компаратор на DA1.1 перебрасывается из состояния положительного насыщения в состояние отрицательного насыщения, на его выходе устанавливается лог."0", на входе S триггера - лог."1", но триггер остается в "единичном" состоянии, нагревательный элемент RH включен. Когда температура воздуха в инкубаторе достигнет значения +39°С, лог."0" появится и на выходе компаратора DA1.2, который по входу R RS-триггера установит его в "нулевое" состояние. При этом на выводе 4 DD1.3 появится лог."1", которая откроет транзистор VT1, на управляющем электроде тиристора VS1 установится низкий потенциал относительно его катода, тиристор закроется, и нагреватель отключится от питающей сети. Когда температура воздуха в инкубаторе станет ниже +39°С, но выше +38°С, в состояние положительного насыщения установится компаратор DA1.2, но лог."1" на входе R триггера не изменит его нулевого состояния, и нагреватель по-прежнему будет отключен. И только при понижении температуры воздуха в инкубаторе ниже +38°С, в состояние положительного насыщения установится компаратор DА 1.1, на вход S триггера поступит лог."0", который включит в работу нагреватель Rн. Таким образом, температура в инкубаторе поддерживается в пределах +38...+39°С (необходимую разность температур достигают подбором сопротивления резистора R2), и явление "триггерного эффекта" в данной схеме терморегулятора отсутствует. Печатная плата терморегулятора показана на рис.4.

При налаживании и эксплуатации устройства необходимо соблюдать осторожность и не касаться деталей, так как в схеме присутствует потенциал сети. Целесообразно для более точной и плавной регулировки температуры подобрать переменный резистор R4 (также и в схеме рис.1). Диоды VD1-VD4 можно исключить. В этом случае на нагревателе Rн будет только одна полуволна сетевого напряжения, т.е. при мощности 500 Вт на нагревателе будет выделяться 250 Вт, и значительно возрастет надежность и долговечность самого нагревателя. Напряжение на вторичной обмотке трансформатора Т1 должно быть в пределах 13...16 В.

Радіоаматор №12, 2005г.

Список радиоэлементов

Термостат - это управляющее устройство для поддержания определённой температуры с заданной точностью. Может быть полезен в различных системах автоматизации (холодильник, теплица, подогрев труб, бойлер, вентиляция, авто и т.д). Такой термостат тут не обозревали, тем интереснее будет его покрутить. Он был заказан с надежной, что на этот раз пришлют что-то путёвое. Признаюсь, что к такого рода устройствам отношусь скептически - привык работать с серьёзными многофункциональными приборами, поэтому буду очень критичным.

Прислали это







Размеры платы: 50x40x16мм
Качество изготовления приятно удивило, плата почти отмыта, монтаж аккуратный, все детали на месте.
Однако, конструкция неудобна для встраивания - индикатор и кнопки утоплены по отношению к реле и разъёмам. По уму, их надо было ставить на обратной стороне платы.

Диапазон уставки и отображения температур -50ºС +110ºС, чего вполне достаточно для бытового применения.
Красный светодиодный 3-х разрядный индикатор 22x10мм показывает температуру до десятых долей градуса, температуру ниже -10ºС (до -50ºС) и выше 100ºС (до 110ºС) отображает без десятичных долей, т.к. разрядов индикатора не хватает. Дискрета уставки задана по тому-же принципу.
Красный светодиод на плате просто дублирует включение реле.

3 кнопки управления: set, +, - .
set - выбирает режим уставки и настройки параметров
+ и - изменяют значение уставки и параметров
Кнопку + логичнее было поставить справа, а не в центре, т.к. в соответствии со здравым смыслом увеличение должно быть сверху или справа

В режиме C (охлаждение) работает так: пока температура ниже уставки, контакты реле разомкнуты, по достижении заданной температуры контакты реле замыкаются и остаются в таком положении до снижения температуры на величину установленного гистерезиса (по умолчанию на 2ºС).
В режиме H (нагрев) работает наоборот

Управляющее реле стоит на 12В с NO контактом, коммутирует ток до 20А (14VDC) и до 5А (250VAC)
Лучше-бы реле поставили с переключающим контактом и все 3 вывода вывели на разъём подключения, при этом немного расширяется сфера применения термостата

Термодатчик представляет собой термосопротивление 10кОм, герметично залитое в защитный металлический колпачок. Длина кабеля 30см (заявлено 50см), но при необходимости, его можно удлинить.

Настройка параметров с расшифровкой:
- Температура уставки -50ºС 110ºС, по умолчанию 28ºС
- P1 гистерезис переключения 0,1 - 15,0ºС, по умолчанию 2,0ºС
Несимметричный (в минус от уставки), позволяет снизить нагрузку на реле и исполнитель в ущерб точности поддержания температуры.
- P2 максимальная уставка температуры -45ºС 110ºС, по умолчанию 110ºС
Позволяет сузить диапазон уставки сверху
- P3 минимальная уставка температуры -50ºС 105ºС, по умолчанию -50ºС
Позволяет сузить диапазон уставки снизу
- P4 коррекция измеряемой температуры -7,0ºС 7,0ºС, по умолчанию 0,0ºС
Позволяет проводить простейшую калибровку для повышения точности измерения (только сдвиг характеристики).
- P5 задержка срабатывания в минутах 0-10мин, по умолчанию 0мин
Иногда необходима для задержки срабатывания исполнителя, критично например для компрессора холодильника.
- P6 ограничение отображаемой температуры сверху (перегрев) 0ºС-110ºС, по умолчанию OFF
Лучше без необходимости не трогать, т.к. при некорректной настройке дисплей будет постоянно отображать "---" в любом режиме и придётся скидывать настройки в состояние по умолчанию, для этого надо при очередном включении питания удерживать нажатыми кнопки + и -.
- Режим работы С (охладитель) либо H (нагреватель), по умолчанию С
Фактически просто инвертирует логику работы термостата.
Все настройки сохраняются после отключения питания.

Никаких дополнительных и хитрых настроек (ПИД, наклон, обработка, сигнализация) не обнаружено, но они простому пользователю и не нужны.
При температуре ниже -50ºС (или при отключении датчика) на индикаторе отображается LLL
При температуре выше 110ºС (или при замыкании датчика) на индикаторе отображается HHH

Интересная особенность - скорость обновления показаний температуры зависит от скорости изменения температуры. При быстрых изменениях температуры, индикатор обновляет показания 3 раза за секунду, при медленных изменениях - примерно в 10 раз медленнее, т.е. происходит цифровая фильтрация результата для повышения стабильности показаний.
Точность измерения заявлена 0,1ºС, но это просто невозможно для обычного нелинейного терморезистора без индивидуальной калибровки по множеству точек, которую 100% не делали, да и 10-bit ADC не позволяет такую роскошь. В лучшем случае можно рассчитывать на точность 1ºС

Реальная схема термостата


Управляющий контроллер STM8S003F3P6

Опорное напряжение на датчик температуры и питание контроллера - стабилизированные 5,0В на AMS1117 -5.0

Ток потребления термостата в режиме отключенного реле 19мА, включенного 68мА (при питающем напряжении 12,5В)
Напряжение питания ниже 12В подключать нежелательно, т.к. на реле подаётся напряжение на 1,5В меньше питающего. Лучше, чтобы оно было немного больше (13-14В)

Токоограничительные резисторы на индикатор стоят в цепи разрядов, а не сегментов - это приводит к изменению их яркости в зависимости от числа горящих сегментов. На нормальную работу не влияет, но в глаза бросается.

Вход RESET (4 pin) выведен на контакты для программирования, имеет только внутреннюю высокоомную подтяжку (0,1мА) и контроллер иногда ложно сбрасывается от сильной искровой помехи поблизости (даже от искры в собственном реле), либо при случайном касании контакта рукой.
Легко исправляется установкой блокирующего конденсатора 0,1мкФ на общий провод

Поверку и калибровку проводил классически на двух контрольных точках 0ºС и 100ºС
В воде с тающим льдом показал +1ºС




В кипящем чайнике температуру показал 101ºС


После ввода коррекции -1,0ºС, воду с тающим льдом показал -0,1 +0,1ºС, что меня вполне устроило




Кипящую воду стал показывать нормально 100ºС

Достоинства:
- Универсальность
- Датчик на разъёме в комплекте
- Возможность калибровки
- Малые габариты, масса и стоимость
Недостатки и особенности подробно указаны в статье.

Вывод: полезный и в принципе работающий очень недорогой прибор