Импульсное питание для контролера и реле а линейное для датчиков.
Неужели так сложно сказать свое мнение ?

Непонятно, зачем вы LM317 используете? В свое время я делал устройство с такими датчиками температуры, это был мой первый проект (судя по Вашим вопросам, у Вас это тоже первый проект). Питание у меня было сделано следующим образом, стоял источник на мс34063, он понижал с 24в до 8в, за ним стояло 3 линейных стабилизатора: 7805 - для питания МК и еще кой-чего, LM1117-3.3 - для питания АТ45, и 78L05 для питания датчиков. Все это прекрасно работало. В цепи питания датчиков был установлен самовосстанавливающийся предохранитель для защиты от "пьяного монтажника", как говорил наш преподаватель по схемотехнике в университете.

Но судя, опять же, по Вашим вопросам, Вы хотите чтобы кто-то принял за Вас инженерное решение, да еще и в условиях недостатка исходных данных. У меня создается такое впечатление.

Вот Исходные данные
А как бы Вы распределили питание - вход - переменка 24В. Обязательно однополупериодный выпрямитель - Потребители - 5- DS18B20
1 Mega8535
1 Дисплей WH0802
4 реле 5В
2 DAC
3 выхода 0-10В (для них нужно 12-15В).

Основное потребление у Вас приходится на реле.
Замените реле на 12 В, сделайте импульсный стабилизатор на 12 В для питания реле и выходов 0-10 В, а за ним поставьте 78L05 для всего остального.

Хорошая идея.
Еще вопрос по поводу 78L05. Не будет ли его маловато для контролера, датчиков, дисплея (+подсветка) и ЦАП ?

Не знаю, отсюда слишком мелко видно. Магические/математические манипуляции (на уровне 3-го класса СШ) с числами из даташитов и здравый смысл должны дать Вам правильный ответ.

Понял.
Еще вопрос, по поводу радиатора для 7805. Ток примерно будет 200мА, Перепад - 12-5. Сам стабилизатор будет стоять в плохо вентилируемом корпусе. Какой лучше подобрать радиатор чтобы охлаждал и не был слишком большим?

Радиаторы обычно расчитывают, по картинкам подбор это конечно круто! ну почитайте хотя-бы Искусство схемотехники.

Vasily, можно пример ?

http://dmitriks.narod.ru/books/books.html П.Хоровиц У.Хилл "Искусство схемотехники" издание 5