Thermostat 003 avec PIC 12F675

Published 26 February 2016 | By Julien

Dernière mise à jour le 31/01/2015

Présentation

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Ce thermostat électronique permet de maintenir des niveaux de températures différents. En effet grâce à un composant qui est une thermistance de type CTN, celle-ci permet de donner une indication de température en faisant varier à ses pattes une tension comprise entre 0V et 5V.
Le PIC 12F675, est le chef d’orchestre de la mesure, et lui seul activera ou non la sortie, ceci en fonction de la valeur de consigne appliqué grâce au potentiomètre RV1, et de la tension aux pattes de la thermistance. Lorsque le PIC 12F675 aura comparé toutes ces valeurs, celui-ci actionnera ou non la sortie pour activer ou non un relais de puissance. Ce montage électronique sans prétention, est doté d’un cycle hystérésis pré-programmer, celui-ci sera détaillé un peu plus loin.

Schéma

Alimentation
Le connecteur J1 permet d’alimentater la carte électronique, et cette tension ne doit SURTOUT NE PAS ETRE SUPERIEUR à 5Vdc

Thermistance CTN 10k type NCP10XH103
Type RoHS, pour une température de 10k, avec une constante B 3380°K, on obtiendrait pour une température minimum de 15°C une résistance de ?? hum… encore des calculs.
Le datasheet du constructeur donne la formule qui va bien soit :
R0=R/(Exp[B[(1/T)-(1/T0)]] (T et T0 en Kelvin puisque la constante B est exprimé en Kelvin)
avec B=3380°K, R (résistance donné par le constructeur) T (température donnée par le constructeur en général 25°C)), R0 (résistance pour une température à laquelle vous vous y trouvé), T0 (température dans laquelle vous vous y trouvez).

Exemple

Prenons un exemple, je me situe dans une pièce qui fait environ 15°C (garage pas terrible niveau isolement), puis je branche une résistance de 10K en série avec ma thermistance CTN, pour finir j’alimente le tous sous une tension de 9V. La mesure de la tension aux bornes de ma thermistance est de 5,22V!! Hum… oui et vous allez me dire combien mesure la résistance de la thermistance?
Je vais y venir, reprenons la formule que j’ai évoqué ci-dessus, on connait R=10Kohms, puis B=3380°K, ainsi que la température que j’ai mesuré dans mon garage ce qui donne:
R0=10000/(Exp*3380[(1/6853)-(1/4112)]])=13889 Ohms soit (14Kohms environ), (1°C correspond à 274,15Kelvin)
Avec la résistance en série avec la thermistance, on obtient un pont diviseur de tension qui est calculable de cette façon:
VRth=Upile*(Rth/(R1+Rth))=14000/(14000+10000)=5,25 V Bingo!! On retrouve exactement la même valeur mesurée (oui !! nous somme pas à 0,03V prêt ;-))

Cycle d’Hystérésis
Il est possible grâce au bouton poussoir (BP1), d’incrémenter le cycle d’Hystérésis. Un premier appui incrémente le cycle d’Hystérésis de 1°C, puis, un second appui sur ce même bouton poussoir, incrémente de 2°C le cycle d’Hystérésis. Le troisième appui remet le PIC 12F675 dans son état d’origine, c’est-à-dire dans un fonctionnement en mode comparateur. Le fonctionnement est basé sur deux détection de température.

1er seuil: (X+1)°C>=T°C<=(X-1)°C
2ème seuil: (X+2)°C>=T°C<=(X-2)°C

Pour une température de X°C, avec un premier appui sur le BP1, le PIC 12F675 activera la sortie lorsque la température sera en-dessous de (X-1)°C, et désactivera la sortie lorsque la température sera au-dessus de (X+1)°C.

Exemple

Température de 20°C , la sortie sera activée si la température est en dessous de 19°C, puis, la sortie sera désactivée si la température est au-dessus de 21°C. Pour une température de 19°C, la tension aux bornes de la thermistance est de 2,689V environ 2,69V, ce qui fait une différence de 0,04V, pour obtenir 2,69V. Pour une température de 21°C, nous retirons -0,04V, ce qui donne une tension de 2,61V. Ces deux tension de seuil sont appelées Hystérésis.
Niveau Logiciel MikroPascal PRO, lesvaleurs lus sur la broche GPIO.0 et GPIO.1 sont convertis grâce au CAN (convertisseur analogique numérique), nous verons ces détails un peu plus loin.
En ce qui concene un Hystérésis de 2°C, je vous laisse à vos calculettes.

Nota: Une petite précision concernant l’Hystérésis, le 1er appui sur le boutton poussoir, seulement une led clignote, puis, un 2ème appui sur le boutton poussoir deux leds clignotent simultanément.
Les thermistances sont comme des résistances et elles ont aussi des tolérances (+ /- 5%). Pour une thermistance de 10KOhms, au grand maximum la thermistance à une valeur de 10k5, et une valeur mini de 9k5. Pour une valeur Maxi de 10k5 à une température ambiante de 25°C, la tension en sortie de la sonde est de 2,5V. Avec une variation de température de 30°C (température comprise entre 10°C et 40°C), on obtient des valeurs comme indiqués sur le tableau ci-dessous. (Ce tableau et mesuré à partir de différentes température, pour une tension d’alimentation de 5V. Bien entendu, il s’agit des valeurs théorique ):

Du numérique en analogique
Comme vous pouvez le constater, les valeurs lus sur les broches GPIO.0 et GPIO.1, sont de type analogique, en effet il s’agit des tensions disponible sur le curseur du potentiomètre RV1 et en sortie de la therùistance (Vsonde). Le logiciel MikroPAscal fait tous le travail, la conversion du signal analogique se fait sur 10 bits (représentation du signal 5V=>1023). Le PIC 12F675 à 4 entrées analogiques ce qui nous laisse de la marge, puisque nous utilisons seulement deux entrée analogique entrée analogique.
Pour 1°C de différence correspond à 0,04V, puis pour 2°C de différence nous avons une correspondance de 0,08V, ainsi, lorsque nus réglons une température de 22°C dans une pièce, et que nous activons un cycle d’hystérésis de 1°C, l’écart est donc situé entre 2,62V>=T°C<=2,54V. Il en résulte que si la tension est supérieur à 2,62V nous activons la sortie, puis lorsque la tension est inférieur à 2,54V nous désactivons la sortie.

Partie puissance
La partie puissance, est assuré par un relais, qui lui seul pourra laisser passer la tension d’alimentation du secteur sans endommager la carte électronique. Il y’a le choix au niveau des relais en fonction des différentes intensités que peut laisser passer le contact interne du relais.
Le relais quand à lui est piloté par un transistor type BC337 et qui possède la capacité de laisser passer un courant au grand maximum de 0,8A, ce qui est largement suffisant pour actionner un relais électromécanique.

Aperçu du fonctionnement par graphe
Les graphs ci-dessous montrent les seuils de déclenchement répectivement Hystérésis 1°C et Hystérésis 2°C

Hystérésis 1°C

(Clique pour agrandir)