Digitalni termometar s dijagramom daljinskog senzora. Jednostavan digitalni termometar

Instrumenti koji mjere temperaturu zraka predstavljeni su na tržištu u nekoliko varijanti. Najčešće proizvođači proizvode termometre sa staklenom tikvicom (cijevi) napunjenom alkoholnom tekućinom. Postoje modeli opruga na bazi metalne ili bimetalne trake imaju velika odstupanja u očitanjima. Nedavno su elektronički analozi postali vrlo popularni, čiji dizajn uključuje senzor povezan s glavnim uređajem žicom. Ovo je takozvani elektronički termometar s daljinskim senzorom. Kao dio današnjeg pregleda, pokušat ćemo razumjeti načelo njegovog rada, značajke dizajna, a također ćemo vam reći gdje i kako se može koristiti. Recimo odmah da ćemo razmotriti mogućnost kućanstva, jer industrija koristi prilično širok raspon takvih uređaja koji mjere temperaturu različitih medija (voda, tehničke tekućine, plinovi, pa čak i tlo).

Dizajn i princip rada elektroničkog digitalnog termometra s daljinskim senzorom

Njegova glavna svrha je mjerenje zraka izvan i unutar kuće. Kao dodatak, uređaj može biti opremljen i drugim funkcijama: detekcija zraka i barometar koji pokazuje atmosferski tlak.

Termometar se sastoji od dva bloka:

Glavni se nalazi u zatvorenom prostoru. Ima zaslon na ploči koji prikazuje očitanja temperature ili u Celzijusu (°C) ili Fahrenheitu (°F). Ima ugrađen temperaturni senzor koji mjeri temperaturu unutar prostorije.
Drugi je isti daljinski senzor koji je instaliran na ulici.

Princip rada senzora temelji se na Seebeckovom efektu. To jest, čisto strukturno, to je obični termoelement u kojem dvije ploče reagiraju na razliku električnih potencijala. Potonji reagiraju na promjene temperature. Ovo je način na koji se uzimaju očitanja i prenose u glavnu jedinicu.

Budući da je daljinski senzor temperature instaliran na otvorenom, podložan je prilično ozbiljnim prirodnim opterećenjima. Stoga svi proizvođači veliku pozornost posvećuju brtvljenju kućišta uređaja. Ne boji se padalina, vjetra i prašine, niti sunčevih zraka. Istodobno, savršeno radi i na vrlo niskim temperaturama (-40°C) i na prilično visokim temperaturama (do +65°C). Odnosno, mjerač temperature prilagođen je ruskim radnim uvjetima.

Tehnički podaci

Glavna karakteristika elektroničkog termometra je raspon izmjerenih temperatura. Što je veća, to bolje. Vrlo je važno odabrati uređaj uzimajući u obzir pogrešku mjerenja. Ali ovaj pokazatelj uglavnom ovisi o vlažnosti zraka, koja se mjeri temperaturom.

Pažnja! Nedopustiva je uporaba elektroničkih termometara s daljinskim senzorom pri vlažnosti zraka iznad 80%. Za kupke se koriste senzori u posebnim zatvorenim kućištima (metalni ili plastični).

Pogreška mjerenja također će ovisiti o rasponu izmjerenih temperatura. Istodobno, proizvođači moraju navesti ovu ovisnost u tehničkom listu proizvoda. Na primjer, ako se temperatura mjeri od -60°C do -40°C, tada će pogreška instrumenta biti unutar 5°. Isto će se dogoditi ako se izmjeri temperatura u rasponu od +120°C do +150°C. Najmanja pogreška pojavit će se na granici temperature od +1°C do +99°C. Neće prelaziti 2°.

Kako pravilno koristiti termometar

Prije svega, morate odlučiti gdje ćete instalirati mjerač temperature. To posebno vrijedi za senzor. Optimalno - vani, ali ne na sunčanoj strani. Može se pričvrstiti na zid, objesiti na drvo. Glavna stvar je da je žica dovoljno duga. U tom slučaju, glavna jedinica se može postaviti u zatvorenom prostoru u blizini ili na bilo kojem drugom mjestu. Opet, ako je žica dovoljno duga.

Za polaganje žice, u okviru prozora napravljena je rupa malog promjera kroz koju se prolazi žica. Neki modeli senzora opremljeni su plastičnim vakuumskim čašicama, uz pomoć kojih ga je moguće pričvrstiti na ili na okvir.

Što se tiče unutarnje jedinice, ona može biti zidna, stolna, univerzalna ili prijenosna verzija. Potonji su dizajni ne veći od mobitela koje možete nositi u džepu. Istina, takvi se modeli smatraju bežičnim. Njihov domet nije veći od 60 m, iako je to uvijek dovoljno za dom.

Vrste elektroničkih termometara s daljinskim senzorom

Danas proizvođači nude dva modela: žičani i bežični. Prvi su dva bloka međusobno povezana žicom kroz koju senzor prenosi informacije glavnom elementu. Duljina žice varira od 1 do 3 m. Sukladno tome, u bežičnom modelu blokovi nisu povezani ničim, samo zračnim prijenosom signala. Daljinski senzor u žičanim modelima napaja se električnom energijom iz mreže od 220 volti, baš kao i glavni uređaj. Struja teče kroz kabel koji povezuje dva bloka. U bežičnom modelu napajanje dolazi iz jedne ili dvije baterije ugrađene u tijelo samog senzora.

Digitalni toplomjeri sa senzorom nisu nužno uređaji koji mjere vanjsku temperaturu. Mogu se koristiti za hladnjake, za. U prvom slučaju, glavna jedinica je instalirana na kućište hladnjaka izvana, senzor je postavljen unutra. Usput, upravo su ove modifikacije najčešće opremljene usisnim čašama. Ovo se odnosi i na glavnu jedinicu i na senzor temperature.

Elektronski termometar s daljinskim senzorom za kadu

Tipično, mjerač je instaliran u parnoj sobi, a glavna jedinica je instalirana u garderobi ili u sobi za opuštanje. Dodamo da su takvi uređaji dodatno opremljeni higrometrom, koji pokazuje vlažnost unutar parne sobe. Ovo je vrlo važan pokazatelj, posebno za ruske i finske kupke, gdje se mora precizno održavati režim vlažnosti.

Treba dodati da je mjerač temperature s daljinskim senzorom za kupke uređaj koji ima određene prednosti u odnosu na druge modifikacije:

može izdržati prilično visoke temperature;
kao i njihove razlike;
visoka vlažnost ne predstavlja mu problem;
karakteristike čvrstoće na najvišoj razini;
kada je izložen visokim temperaturama, tijelo temperaturnog senzora se ne zagrijava, tako da kontakt s njim ne uzrokuje opekline na koži;
pogreške indikacije su minimalne (ne više od 0,5°C).

Što se tiče raspona modela termometara za, postoji prilično širok raspon. Međusobno se uglavnom razlikuju po dodatnim opcijama. Na primjer, postoje uređaji koji zvučnim signalom obavještavaju kada je postignuta potrebna temperatura. Postoje modeli u kojima se na glavnu jedinicu mogu spojiti tri senzora odjednom. Odnose se na bežične uređaje. Prijenos informacija ne prelazi 40 m, što je dovoljno u kupalištu, čak i s kamatama.

Pažnja! Elektronski digitalni termometri za kupke mogu se koristiti na temperaturama do +200°C.

Zahtjevi za instalaciju:

visina ugradnje senzora temperature u parnoj sobi je 1,5 m;
od izvora toplinske energije, prozora i mora se nalaziti na jednakoj udaljenosti kako bi se označila točna prosječna temperatura;
Ako su u parnoj sobi instalirana tri senzora, oni se postavljaju na različite visine.

Automobilski termometar

Automobilski termometar s daljinskim senzorom vrlo je zgodan uređaj. Može se koristiti za praćenje vanjske i unutarnje temperature. Štoviše, ovo je kompaktan uređaj, neke modifikacije imaju usisne čaše. Glavna stvar je ispravno instalirati senzor. Svi potrebni pričvrsni elementi uključeni su u komplet.

Kratak pregled vanjskih elektroničkih termometara za automobile.

Model	Karakteristike	cijena, utrljati.
	Trojezgreni zaslon: temperatura, sat, kalendar. Jedan senzor. Žica između blokova je 3 m. Kabel za napajanje – 2 m. Pričvršćivanje dvostranom trakom ili spajalicama.	4 200
	Mjeri temperaturu od -50°C do +50°C. Kompaktan uređaj dimenzija: 80x25x13 mm. Težina – 50 g. Duljina žice - 3 m. Dva senzora. Napajanje: baterija. Pričvršćivanje - dvostrano ljepljiva traka.	750
	Raspon izmjerenih temperatura: od -50°S do +70°S. Napajanje: baterije. Memorija za pohranu indikatora. Montaža - zid. Dimenzije: 70x98x22 mm.	970

Dodatne opcije za vanjski elektronički termometar

Uz činjenicu da elektronički termometar za mjerenje temperature zraka također može mjeriti tlak, proizvođači dodaju neke funkcije uređaja koje su prikladne za korištenje. Ovdje su samo neki od njih.

Obavijestite da vani može biti leda. To se obično događa ako je temperatura izvan prozora između -1°C i -3°C.
Način povezivanja s računalom putem USB priključka. Na taj način možete primati vremenske podatke putem interneta dok niste kod kuće. Na računalu možete prikupljati, analizirati informacije i sastavljati izvješća.
Prikupite informacije o minimalnim i maksimalnim vrijednostima i pohranite ih u memoriju termometra.
Uređaj se može opremiti i drugim potrebnim uređajima, kao što su sat, kalendar, budilica.
Zvučni signali iz .

Treba napomenuti da je svaka dodatna funkcija plus trošku termometra. Stoga, prije kupnje, morate odlučiti što želite vidjeti u termometru, koje su funkcije važne za vas osobno.

Termometri sa sondom

Elektroničke toplomjere sa sondom treba uvrstiti u zasebnu kategoriju. U biti, ovo je isti dizajn u kojem je senzor skriven u metalnoj igli koja se naziva sonda. Ovo je kućanski aparat koji mjeri temperaturu vode ili hrane. Jednostavno stavite sondu u bilo koji proizvod i brojevi koji označavaju temperaturu unutar tijela pojavit će se na zaslonu uređaja.

Čisto strukturno, termometri ove vrste podijeljeni su u dvije kategorije:

žičani,
bežični.

Prvi je kada su sonda (žbica) i glavni blok povezani žicom. Drugi je kada je glavni blok montiran na žbicu. Žičani modeli često se koriste kada trebate provjeriti temperaturu hrane koja se kuha unutra. U drugim slučajevima, bolje je koristiti bežične uređaje.

Termometri s daljinskom sondom opremljeni su raznim dodatnim funkcijama. Na primjer, indikatori u boji koji označavaju stupanj spremnosti hrane, mjerač vremena, programator koji vam omogućuje odabir temperature kuhanja i zvučno upozorenje.

Prednosti elektroničkih termometara

Elektronički termometri stekli su popularnost zbog svojih očitih prednosti.

Točnost mjerenja.
Brzo prikupljanje izmjerenih parametara.
Mogućnost korištenja u ekstremnim radnim uvjetima.
Dodatne funkcije barometra i higrometra.
Dugi vijek trajanja.

Pregled cjenovnog ranga pojedinih modela

Prije nego što kupite elektronički vanjski termometar s daljinskim senzorom, morate odlučiti o njegovim karakteristikama. Kao što je gore spomenuto, što više značajki, to je viša cijena.

Model	Karakteristike uređaja	Trošak, utrljati.
	Mjerenje vanjske temperature od -50°S do +70°S. Mjerenje unutarnje temperature od -10°C do +50°C. Pogreška 0,1°. Postoji higrometar koji mjeri vlažnost u rasponu od 10-99%. Pogreška mjerenja vlažnosti – 5%. Duljina žice - 1,5 m. Dimenzije: 105x110x22 mm. Težina 110 g.	1300

Pozdrav prijatelji!

Na ovoj stranici ću vam reći o domaćem elektronički termometar. Ovaj uređaj je dizajniran za mjerenje temperatura izvan prozora na ulici, napravio sam u nekoliko primjeraka, od kojih svaki radi besprijekorno.

Granice mjerenja ograničene su odozdo vrstom senzora koji se koristi na razini -40ºS, odozgo - hardverskim krugom i softverom na razini +80ºS. Dakle, raspon mjerenja elektroničkog termometra je -40...80ºS. Točnost mjerenja temperature nije gora od ±1ºS.

Kao senzor temperature Koristi se senzor LM335Z, izrađen u kućištu TO-92:

Ovaj senzor ima 3 noge, od kojih se zapravo koriste samo dvije: “+” i “-”:

Senzor ima karakteristiku gotovo idealne zener diode (stabilizatora napona) čiji stabilizacijski napon linearno (točnije gotovo linearno) ovisi o temperaturi samog senzora. Podešavanjem bilo koje struje kroz senzor u rasponu od 0,4 do 5 mA (npr. kao što je prikazano na gornjoj slici, koristeći otpornik odgovarajuće vrijednosti), dobivamo napon na senzoru koji u desecima mV predstavlja apsolutna temperatura (u Kelvinima):

Tako, na primjer, na temperaturi od 0ºS = 273.15K idealno će biti napon na senzoru od 2.7315V, na temperaturi od -40ºS = 233.15K na senzoru će biti 2.3315V, na 100ºS = 373.15K na senzoru će biti 3.7315V.

Dakle, mjerenjem napona na senzoru možemo saznati temperaturu samog senzora.

osnova elektronički termometar je mikrokontroler tvrtke Atmel ATtiny26. Ovaj mikrokontroler je mikrokrug čije se funkcije mogu mijenjati reprogramiranjem. Mikrokontroler ima nekoliko programibilnih pinova, čiju svrhu i funkcije može odrediti dizajner sklopa uređaja (tj. ja) pomoću firmvera zapisanog u mikrokontroleru. Osim toga, ovaj mikrokontroler sadrži niz korisnih uređaja, uključujući analogno-digitalni pretvarač (ADC) napona.

ADC je uređaj dizajniran za pretvaranje ulaznog analognog signala (tj. neke trenutne vrijednosti napona na jednom od krakova mikrokontrolera) u neku numeričku vrijednost, koja se zatim može koristiti u firmveru kao ulazni parametar. Razlučivost ovog ADC-a je 10 bita. To znači da je unutar mikrokontrolera rezultat pretvorbe ulaznog napona predstavljen brojem u rasponu od 0 do 1023 (0...1023, tj. ukupno 1024 vrijednosti - to je upravo broj 2 do snaga 10).

Da bi se dobio rezultat ADC-a, ulazni napon se uspoređuje s referentnim naponom koji generira izvor referentnog napona (VS) ugrađen u mikrokontroler. Prema opisu za ovaj mikrokontroler, njegov ION stvara napon od 2,56 V, međutim, dopušteni raspon njegovog odstupanja od uzorka do uzorka je 2,4 ... 2,9 V. Tipična vrijednost je 2,7 V. Stoga, ako je ulazni napon = 2,7 V, tj. jednak referentnom naponu, tada će rezultat ADC-a biti jednak 1023, ako je ulazni napon polovica referentnog napona, tj. 1,35 V, tada će rezultat ADC-a biti jednak polovica od 1023, tj. 511. Ako je ulazni napon veći od referentnog napona, tj. veći od 2,7 V, tada će rezultat ADC-a i dalje biti jednak 1023:

Od maksimalne temperature za koju je dizajniran Digitalni termometar, je 80ºS ili 353.15K, i stoga će napon na senzoru idealno biti jednak 3.5315V, što je više od referentnog napona ADC mikrokontrolera (2.7V), trebat će nam razdjelnik napona sa senzora, za što koristimo dva otpornika:

Sada morate odabrati vrijednosti svih otpornika. Uređaj se napaja iz nestabiliziranog izvora napajanja, koji koristi kineski punjač za mobitel:

Takvi punjači imaju prilično veliki raspon izlaznih napona, koji se (naponi), štoviše, mogu mijenjati pod opterećenjem (spuštanje). Za termometre sam odabrao punjače čiji je izlazni napon u praznom hodu (tj. Bez opterećenja) oko 5,2 ... 5,8 V. To više nije moguće jer je maksimalni maksimalni napon napajanja ATtiny26 mikrokontrolera 6V. Također pretpostavljamo da pod opterećenjem izlazni napon takvog napajanja može pasti na 4,5 V.

Razmotrimo dva granična slučaja:

Napon na senzoru je minimalan (pri temperaturi senzora -40ºS), napon napajanja je maksimalan (uzmimo 6V za praktičnost):

Napon na senzoru je maksimalan (pri temperaturi senzora 80ºS), napon napajanja je minimalan (4,5 V).

Može se vidjeti da je s vrijednostima otpornika navedenim na gornjim slikama struja kroz senzor u rasponu od 0,87...3,67 mA, što je unutar dopuštenih granica samog senzora (0,4...5 mA). Vrijednosti otpornika djelitelja napona iz senzora biraju se tako da struja kroz njih nema veliki utjecaj na struju kroz senzor, a ujedno da im se smanji otpor (koji je u ovom slučaju oko 7 kOhm) znatno je manji od ulaznog otpora ADC mikrokontrolera (100 MOhm prema opisu mikrokontrolera).

Također je jasno da kroz cijelo područje rada elektronički termometar, napon koji se dovodi na ulaz ADC varira unutar 1,74...2,64V, što odgovara rezultatu ADC unutar 660...1001. Stoga, ako je rezultat ADC-a manji od 660, možemo govoriti o kvaru senzora ili kratkom spoju. Ako je rezultat ADC-a veći od 1001, možemo govoriti o kvaru senzora ili njegovom lomu, jer ako se prekine, razdjelnik napona na otpornicima od 9,1 kOhm i 27 kOhm bit će spojen gotovo na napon napajanja (kroz 1 kOhm otpornik).

Sada razmotrimo digitalni indikator. Koristi četveroznamenkasti indikator sa sedam segmenata tvrtke kingbright CA04-41SRWA ili CC04-41SRWA sa jarko crvenim sjajem. CA04-41SRWA razlikuje se od CC04-41SRWA u smjeru LED dioda: u CC04 one su povezane prema krugu sa zajedničkom katodom (zajednički negativ):

u CA04 - prema shemi sa zajedničkom anodom (zajednički plus):

Za indikator od sedam segmenata, segmenti se nazivaju latiničnim slovima a, b, c, d, e, f, g, h kako slijedi:

Svaki segment indikatora je zasebna LED dioda, koja može biti uključena, tj. svijetli, ili ugašena, tj. ne svijetli, ovisno o polaritetu napona koji im se dovodi:

Potreban je otpornik za ograničavanje struje kroz segment (LED) na potrebnu razinu. Bez toga, kroz LED će teći neprihvatljivo velika struja - LED će pokvariti i izgorjeti.

Procijenimo koliko segmenata ima u četiri znamenke. Ispada da ih ima 8 x 4 = 32 odvojena segmenta (LED). Ako bismo kontrolirali svaki segment na zasebnoj žici, tada bi nam za kontrolu četveroznamenkastog indikatora trebao mikrokontroler s 32 programabilne noge, ne računajući ADC ulaz i pinove za napajanje. Dodatno, potrebna su 32 otpornika u svakom segmentnom (LED) krugu:

Postoji li način da se smanji broj upravljivih pinova na mikrokontroleru? Ispostavilo se da postoji! Već u indikatoru CA04-41SRWA (CC04-41SRWA) segmenti (LED) su povezani prema sljedećoj shemi:

Može se vidjeti da su segmentni pinovi prve i druge, kao i treće i četvrte znamenke kombinirani u parovima. Međutim, otišao sam još dalje i već u samoj shemi elektronički termometar kombinirao je nalaze ovih dviju skupina:

Koliko programibilnih grana mikrokontrolera će nam sada trebati za upravljanje takvim indikatorom? Ispada da je to samo 8 + 4 = 12. Istina, sada ćemo morati upravljati ne samo segmentnim, već i općim izlazima znamenki. Zašto?

Recimo da želimo osvijetliti samo segment "a" na prvoj znamenki, a samo segment "b" na drugoj znamenki. Preostali segmenti ovih znamenki i svi segmenti ostalih znamenki moraju biti isključeni. Što da radimo?

Da bismo osvijetlili segment "a" na prvoj znamenki, moramo primijeniti "+" na zajedničku žicu prve znamenke i "-" na žicu kombiniranih segmenata "a". Slično, da bismo osvijetlili segment "b" na drugoj znamenki, moramo primijeniti "+" na zajedničku žicu druge znamenke i "-" na žicu kombiniranih segmenata "b".

Ali tada ćemo također imati uključen segment "a" druge znamenke i segment "b" prve znamenke, jer će i njima teći struja. Ali oni nam ne trebaju! Što uraditi?

Tko je rekao da moraju gorjeti u isto vrijeme?

Zapravo, prvo ćemo primijeniti "+" samo na zajedničku elektrodu broja 1, a na zajedničke elektrode preostalih brojeva ćemo primijeniti "-", što zabranjuje njihov rad. Sada ćemo primijeniti kombinaciju signala potrebnih za prikaz željenog znaka na broju 1 (u ovom slučaju, "-" na žicu kombiniranih segmenata "a" i "+" na preostale žice od kombinirane segmente. Sada ćemo imati osvijetljen samo "segment" prve znamenke:

Nakon nekog vremena, sada ćemo primijeniti "+" samo na zajedničku elektrodu broja 2, a primijenit ćemo "-" na zajedničke terminale preostalih brojeva, uključujući zajednički terminal broja 1. Istovremeno ćemo promijeniti kombinaciju signala na pinovima kombiniranog segmenta u kombinaciju potrebnu za prikaz željenog znaka na broju 2 (u našem slučaju "-" na žici kombiniranih segmenata "b" i "+ ” na preostalim žicama kombiniranih segmenata Sada ćemo imati svjetlo samo na segmentu "b" druge znamenke:

Slično, nakon još nekog vremena, nastavit ćemo s trećom znamenkom, samo sada nećemo primijeniti "-" ni na jednu žicu kombiniranih segmenata, tj. primijenit ćemo "+" na sve:

Isto vrijedi i za četvrtu znamenku:

Nakon još nekog vremena ponovno uključujemo segment "a" prve znamenke:

Ako je vrijeme za prebacivanje znamenki dovoljno kratko, odnosno ako se znamenke mijenjaju dovoljno brzo, mi ljudi stvaramo iluziju da segment “a” prve znamenke i segment “b” druge znamenke svijetle istovremeno, a ne naizmjenično, ali Gore opisana metoda za uključivanje brojeva zove se " dinamički prikaz".

Sada gdje spojiti otpornike za ograničavanje struje? Na obične žice ili na segmentne? Ako želite uštedjeti na četiri otpornika, spojite na obične; ako želite da brojevi svijetle ravnomjerno, spojite se na segmentne.

Zapravo, ako je otpornik spojen na zajedničku žicu bilo koje znamenke, tada će ovaj otpornik generirati struju za SVE segmente koji su TRENUTNO UKLJUČENI u ovoj znamenki. Ako je ovo jedan segment, sva struja će teći samo kroz ovaj segment. Ako postoje dva segmenta, tada će se struja otpornika podijeliti na pola između ta dva segmenta; ako svih osam segmenata mora izgorjeti, tada će se struja otpornika podijeliti između svih osam segmenata odjednom, tj. svaki specifični segment će primiti samo 1 /8 struje otpornika. Dakle, u svakom specifičnom segmentu struja će ovisiti o tome koliko je segmenata uključeno u danu figuru. Struja je izravno povezana sa svjetlinom sjaja: što je veća struja, to je veća svjetlina, što je manja struja, to je manja svjetlina. Kao rezultat toga, svjetlina svake znamenke ovisit će o tome koliko je segmenata osvijetljeno u njoj. Ova shema korištena je u prvim domaćim "kućnim" telefonima s ID-om pozivatelja marke "RUS". Izgledalo je potpuno ružno.

Ako spojite otpornike na terminale segmenta, svaki otpornik u određenom trenutku će raditi samo na jednom segmentu indikatora, stoga će struje, a time i svjetlina svih segmenata svih znamenki biti isti. Izgleda puno bolje.

U svojoj praksi koristim samo drugu opciju i spajam otpornike samo na segmentne pinove:

Kako odabrati vrijednost ovih otpornika?

Tijekom normalnog rada segmenata (LED), na njima dolazi do pada napona od oko 2 V. Nešto više pada napona stvara se zbog izlaznog otpora pinova mikrokontrolera. Taj pad može biti reda veličine 1V pri najvećoj dopuštenoj struji kroz određeni pin mikrokontrolera, koja prema uputama za mikrokontroler ATtiny26 iznosi 40mA. Ostatak napona gasi naš otpornik.

Kroz koje indikatorske žice teče najveća struja? Najveća struja teče kroz zajedničke žice indikatora u trenutku kada svijetli svih osam segmenata, budući da te žice nose ukupnu struju iz svih segmenata određene znamenke.

Provedimo ovu struju kroz zajedničke žice (u trenutku kada svijetli svih osam segmenata zadanog broja) na razini maksimalno dopuštene za ovaj mikrokontroler, tj. 40 mA. Tada bi struja kroz bilo koji segment trebala biti osam puta manja, tj. 5mA. Uzimajući u obzir da maksimalni napon napajanja elektroničkog termometra može doseći 5,8 V, nalazimo da otpornik može pasti 5,8 - 2 - 1 = 2,8 V. Dakle, potreban nam je otpornik koji će osigurati struju od 5 mA s padom napona na njemu od 2,8 V: 2,8 / 0,005 = 560 Ohma. Naime, još nismo uzeli u obzir da je 5.8V maksimalni NOLP napon našeg napajanja, dok pod opterećenjem može pasti, pa će struja kroz svaki indikatorski segment biti čak manja od 5mA. Posljedično, struja u zajedničkim žicama indikatora bit će manja od 40 mA, stoga nikada neće biti dostignuta strujna granica mikrokontrolera.

Usput, u elektronički termometar nema potrebe koristiti segment točke u brojevima (segment "h"). Stoga krug elektroničkog termometra pruža samo sedam kombiniranih segmentnih žica, a ne osam, jer se kombinirana žica segmenata točke "h" ne koristi u krugu elektroničkog termometra:

Ova okolnost dodatno smanjuje struju kroz zajedničke žice brojeva.

Razgovarajmo sada o mikrokontroleru ATtiny26 detaljnije.

Mikrokontroler se može usporediti s pravim desktop računalom, samo u znatno ogoljenoj i manjoj formi.

Mikrokontroler ima ugrađenu središnju procesorsku jedinicu koja obavlja sve aritmetičke i logičke izračune.

Mikrokontroler ima programsku memoriju u koju programer (tj. ja) upisuje svoj mikroprogram koji je sam izradio, au skladu s kojim se odvija sav daljnji rad mikrokontrolera. Tu programsku memoriju možemo usporediti s tvrdim diskom stolnog računala koji sadrži, primjerice, program Microsoft Word. Ako želimo pripremiti tekstualni dokument i za to pokrenemo Microsoft Word, tada se u ovom trenutku zapravo počinje izvršavati njegov (tj. Wordov) program.

Mikrokontroler ima RAM koji pohranjuje trenutne vrijednosti radnih varijabli programa, na primjer, ADC rezultate temperaturnog senzora ili skupove podataka za izlaz na sedmosegmentni indikator u različitim trenucima dinamičkog prikaza.

Mikrokontroler ima trajnu EEPROM memoriju dizajniranu za pohranu korisničkih postavki čak i kada je napajanje mikrokontrolera isključeno. Recimo da imate TV kod kuće. Nekada ste u njemu postavili TV kanale, a sada ih gledate, prebacujući se između njih. Zatim ga uzmite, ugasite TV i izvucite utikač iz utičnice. Sada je TV krug potpuno bez napona. Ali unatoč tome, sljedeći put kad se ovaj TV uključi u struju, iz nekog su razloga zadržane prethodno napravljene postavke programa! I opet možemo gledati naše podešene TV kanale. Gdje su te postavke spremljene? Da je TV izgrađen na mikrokontroleru ATtiny26, te bi postavke bile pohranjene u trajnoj EEPROM memoriji. Nepromjenjivo, jer smo isključili TV iz utičnice, ali su postavke TV kanala i dalje bile spremljene. EEPROM memorija također se može usporediti s tvrdim diskom stolnog računala, ali sada u nju nećemo pisati sam program Microsoft Word, već rezultate njegovog rada - odnosno tekstualne datoteke koje smo pripremili.

Mikrokontroler ima taktnu frekvenciju, koja u ovom mikrokontroleru ATtiny26 može doseći 16 MHz. Istodobno, procesor mikrokontrolera teoretski može izvesti do 16 milijuna aritmetičkih ili logičkih operacija u sekundi. Izvor taktne frekvencije mogu biti različiti uređaji, na primjer kvarcni rezonator ili kristalni oscilator. U elektronički termometar Kao izvor takta koristi se 8 MHz RC oscilator ugrađen u mikrokontroler.

Mikrokontroler ima programibilne ulazno/izlazne portove ili, jednostavnije, programabilne noge. Svaki od ovih krakova može se koristiti kao ulaz - za unos informacija u mikrokontroler, poput informacije o tome je li gumb pritisnut ili ne, ili kao izlaz - za izlaz signala iz mikrokontrolera, na primjer na sedmosegmentnu LED diodu indikator.

Mikrokontroler ima čak i nožicu "Reset" - po funkciji sličnu tipki Reset na sistemskoj jedinici stolnog računala.

Osim toga, mikrokontroler ima ugrađen niz korisnih uređaja koji mogu preuzeti mnoge standardne funkcije i time rasteretiti središnji procesor. To uključuje mjerače vremena, komparator, ADC, komunikacijska sučelja s vanjskim uređajima ili drugim mikrokontrolerima, kontrolere prekida, itd. Svi ovi korisni uređaji mogu se uključiti, isključiti, odabrati u različitim načinima rada, a također i pratiti rezultate njihovog rada pomoću posebnih predviđeni uređaji u memorijskim ćelijama mikrokontrolera (kontrolni registri), upisivanjem u koje se različitim skupovima podataka može upravljati određenim mikrokontrolerskim uređajem. S programerskog gledišta, ti se kontrolni registri ne razlikuju od ćelija običnog RAM-a mikrokontrolera.

Mikroprogram za mikrokontroler priprema se na stolnom računalu. Za to koristim okruženje za razvoj programa za mikrokontrolere Algorithm Builder - ovo je domaći analog Assemblera, koji vam, međutim, omogućuje da ne "pišete" programe, već da ih "crtate" u vrlo prikladnom grafičkom obliku:

Ovo okruženje je već neko vrijeme postalo potpuno besplatno za bilo koji volumen programa! Možete ga preuzeti sa stranice programera. Ovaj program kreirao je i održava ruski majstor Ova e-mail adresa je zaštićena od spambota. Morate imati omogućen JavaScript da biste ga vidjeli. .

Da bi mikrokontroler počeo raditi koristeći pripremljeni firmware, potrebno ga je programirati. Mikrokontroler je programiran izravno u krugu elektronički termometar(tzv. “in-circuit programming”), povezivanjem mikrokontrolera sa stolnim računalom preko posebnog programatora. Kako napraviti jednostavan programator koji radi preko COM porta računala opisano je u uputama za okruženje Algorithm Builder. Sofisticiranija verzija programatora za ovo okruženje predstavljena je na stranici AVR USB programatora za Algorithm Builder.

Za programiranje mikrokontrolera koristi se 5 žica - 4 signalne i jedna zajednička. Signalne žice uključuju žicu "Reset", budući da je mikrokontroler programiran dok je u stanju Reset. Ostale 3 signalne žice su obične I/O noge, koje se osim za programiranje mogu koristiti za njihovu namjenu, tj. kao I/O portovi. Konkretno, u krugu elektroničkog termometra, na njih su spojeni neki kombinirani segmentni pinovi indikatora sa sedam segmenata. Međutim, potrebno je da dio kruga spojen na te pinove ne ometa proces programiranja, inače će programiranje postati nemoguće.

Kako bi spriječio da mikrokontroler pokrene reset pod utjecajem vanjskih elektromagnetskih smetnji, spajam kondenzator od 5.6nF na pin “Reset” u neposrednoj blizini mikrokontrolera:

Zašto baš 5.6nF? Općenito, što više, to bolje. Ali eksperimentalno je utvrđeno da je 5,6nF maksimalni kapacitet za ovaj kondenzator, pri kojem programski krug mikrokontrolera nastavlja raditi stabilno. Naposljetku, ovaj kondenzator usklađuje signale na ulazu "Reset" koji dolazi iz programatora. Ako se kapacitet ovog kondenzatora poveća, tada proces programiranja postaje nestabilan, a ako se jako poveća, postaje potpuno nemoguć.

Mikrokontroler možete programirati ne samo jednom, već mnogo puta (zajamčeno 10 000 puta, prema uputama). Ovo je posebno korisno kod otklanjanja pogrešaka uređaja, gdje prvo možemo programirati samo funkcije zaslona (ako uređaj ima indikator ili druga sredstva za prikazivanje informacija) da vidimo što se interno događa, a zatim postupno izgraditi ostatak firmvera.

Za praktičnost povezivanja programatora s mikrokontrolerom, u većini svojih uređaja na mikrokontrolerima, nudim pet-pinski konektor sljedećeg tipa:

Na to je povezan programator koji upisuje mikroprogram u mikrokontroler.

Naposljetku, da bi mikrokontroler uopće radio, mora biti pod naponom. U tu svrhu koriste se pinovi "VCC", "AVCC" i "GND". Prema sustavu napajanja mikrokontroler ATtiny26 podijeljen je na dva dijela: digitalni i analogni. Analogni dio se odnosi na ADC i sve što je s njim povezano unutar mikrokontrolera. Ovaj dio se napaja preko vlastitog izlaza (ili bolje rečeno ulaza) koji se zove "AVCC". Drugi (ostatak) ili "digitalni" dio mikrokontrolera napaja se preko "VCC" pina (ulaz). Obje ove žice trebaju imati "+" iz napajanja. Napajanje "-" spojeno je na pinove "GND" (ili "Ground" ili "Common") mikrokontrolera. ATtiny26 mikrokontroler ima dva "GND" pina:

Kako biste zaštitili mikrokontroler od utjecaja vanjskih i unutarnjih elektromagnetskih smetnji, pravila za konstrukciju radijskih krugova snažno preporučuju da zaobiđete strujne pinove s keramičkim kondenzatorima u neposrednoj blizini mikrokontrolera:

Osim toga, za dodatnu zaštitu analognog dijela mikrokontrolera od smetnji, preporuča se napajanje "AVCC" pina preko LC, ili barem RC filtera. Za "R" sam koristio otpornik od 30 Ohma, za "C" sam koristio kondenzator od 1 µF:

Konačno, kako bi se smanjila razina šuma na ulazu ADC-a na koji je senzor spojen temperatura preko rezistivnog djelitelja napona, također sam spojio kondenzator od 1 µF na ovaj ulaz, a napajanje za sam senzor uzeo sam iz ulaza napajanja "AVCC" mikrokontrolera:

Kako mikrokontroler može kontrolirati sedmosegmentni LED indikator i primijeniti "+" ili "-" na njegove pinove? Ispada da je svaki programibilni ulaz-izlaz, ako se koristi u firmveru mikrokontrolera kao izlaz, spojen unutar mikrokontrolera prema sljedećem krugu:

Ako želimo da izlaz bude “+”, u firmveru mikrokontrolera izdajemo logičku jedinicu (logička “1”) ovom pinu:

Ako želimo da izlaz bude “-” (aka “0”, “Common” ili “Ground”), tada u firmveru mikrokontrolera moramo ispisati logičku nulu (logička “0”) na ovaj pin:

Indikator od sedam segmenata spojen je na jedanaest programabilnih pinova mikrokontrolera, ali radi jednostavnosti razmotrit ćemo samo dva od njih. Da bismo osvijetlili segment "a" prve znamenke, moramo primijeniti "+" na zajedničku žicu prve znamenke i "-" na segmentnu iglu "a". Da bismo to učinili, moramo poslati zapisnik u firmware mikrokontrolera. "1" na opći izlaz prve znamenke i dnevnika. "0" na segmentni pin "a". U tom slučaju će svijetliti segment "a" prve znamenke:

Ako želimo isključiti ovaj segment, učinit ćemo suprotno: dostavit ćemo zapisnik u firmware mikrokontrolera. "1" za segmentiranje izlaza "a" i log. "0" na opći izlaz prve znamenke. Tada naš segment "a" prve znamenke neće svijetliti - nakon svega, ovaj LED će biti zaključan:

Kada umjesto toga koristite CC04-41SRWA indikator sa sedam segmenata CA04-41SRWA(zapamtite da se razlikuju u polaritetu LED dioda), trebate promijeniti zapisnik u firmveru. "0" i log. "1".

Dakle, vrijeme je za razmatranje kompletan dijagram strujnog kruga elektroničkog termometra:

Zapravo, cijeli dijagram prikazuje sve o čemu smo govorili gore. Brojevi 0603 i 0805 pored oznake otpornika i kondenzatora označavaju njihovu standardnu veličinu (u stotinkama inča). Ova oznaka se koristi za označavanje veličine radijskih elemenata za površinsku montažu.

Kondenzator na pinu 17 mikrokontrolera zapravo je spojen na ADC ION kako bi dobio veću stabilnost i zaštitio ADC od smetnji.

Noge 19 i 20 mikrokontrolera se ne koriste u ovom krugu, a kako ne bi "visjele u zraku", spojio sam ih na zajedničku žicu kruga. U firmveru mikrokontrolera, ovi pinovi su zapisani kao izlazi na koje je u svakom trenutku izlaz logičke nule. Dakle, unutarnji krug mikrokontrolera je dodatno povezan sa zajedničkom žicom kroz ove noge:

Firmware mikrokontrolera strukturiran je na sljedeći način. Prvo, nakon dovoda napajanja, kao i nakon resetiranja, cijeli RAM mikrokontrolera se čisti, uključujući sve upravljačke registre svih korisnih uređaja ugrađenih u mikrokontroler. To je učinjeno kako bismo bili sigurni da nećemo imati nasumične podatke u RAM-u ili lažne aktivacije određenih internih uređaja kao posljedicu kvarova, na primjer, kratkotrajnog gubitka struje.

Nakon brisanja RAM-a konfiguriraju se neki interni uređaji, kao što su:

Timer br. 0 (a ima ih 2 u ovom mikrokontroleru: Timer br. 0 i Timer br. 1), jer će dio firmware-a odgovoran za dinamičku indikaciju raditi prema ovom timeru;

Watchdog timer koji će uzrokovati ponovno pokretanje (Reset) mikrokontrolera ako se zamrzne (ako je firmware neaktivan dulje od 0,5 sekundi);

I/O portovi. U ovom trenutku se određuje koja će od programabilnih nogu biti izlaz na sedmosegmentni LED indikator, ADC ulaz postaje upravo ulaz, a uzemljeni pinovi 19 i 20 postaju "dodatni GND pinovi";

Analogno-digitalni pretvarač (ADC), u ovom trenutku odabire se točan ulaz na koji je spojen senzor temperature, odabire se ugrađeni izvor referentnog napona (VS) (2,7 V) i pokreće se prvi ADC proces.

Nakon toga, mikroprogram ulazi u petlju i počinje ići u krug, izvršavajući operator bezuvjetnog skoka na sebi. Kada Timer br. 0 odbrojava navedeno vrijeme (otprilike 1/500 sec), uzrokuje prekid, firmware prestaje hodati u "zatvorenom krugu" i obrađuje dio algoritma navedenog u obradi prekida iz Timera br. 0. . Sam mjerač vremena #0 počinje odbrojavati sljedeću 1/500 sekunde. Po završetku obrade prekida od Timera br. 0, mikroprogram se vraća u svoj “zatvoreni krug”. Stoga se algoritam opisan u obradi prekida za mjerač vremena br. 0 izvršava 500 puta u sekundi. Kakav je ovo algoritam?

Algoritam za obradu prekida za Timer br. 0 sastoji se od dva dijela: algoritam za pripremu vrijednosti prikazanih na indikatorima i algoritam za obradu dinamičkih indikacija.

Algoritam za pripremu vrijednosti prikazanih na indikatorima radi na sljedeći način. ADC algoritam (vidi dolje) daje apsolutnu vrijednost izmjerene temperature (u Kelvinima). Ova vrijednost se koristi za određivanje oštećenja senzora (prekid ili kratki spoj), kao i za određivanje vrijednosti temperature u ºC i odabir načina prikaza te temperature na indikatorima. Tako,

ako je senzor oštećen (ako temperatura premalen (kratki spoj) ili prevelik (prekid) indikator prikazuje crtice " - - - - ";

Na temperaturi od 0...9ºS, na primjer 5ºS, vrijednost temperature se prikazuje na indikatoru u obliku: "5 ºS" (prva znamenka ne svijetli);

Na temperatura više od 9ºS, na primjer 27ºS, vrijednost temperature se prikazuje na indikatoru u obliku: “2 7 ºS”;

Na temperaturama u rasponu od -1...0ºS indikator prikazuje vrijednost temperatura u obliku: "- 0 º C";

Na temperaturi u rasponu od -9...-1ºS, na primjer na temperaturi od -7ºS (tj. na temperaturi u rasponu od -8...-7ºS), vrijednost se prikazuje na indikatoru temperatura u obliku: "- 7 º C";

Na temperatura manje od -9ºS, na primjer na temperaturi od -18ºS (tj. na temperaturi u rasponu od -19...-18ºS), vrijednost temperature se prikazuje na indikatoru u obliku: "- 1 8 º".

Kako bi se prikazalo na indikatoru vrijednost temperature, prvo se mora "razložiti na komponente", odnosno na desetice i jedinice ºS. Nakon primanja vrijednosti svake indikatorske znamenke (simboli "0", "1", "2", "3", "4", "5", "6", "7", "8", "9", " ", “-”, “º” i “C”), pomoću ove vrijednosti odabire se jedan ili drugi skup segmenata za danu lokaciju indikatora, prikazujući traženi simbol. Ova četiri skupa (prema broju poznatih mjesta (znamenki) na indikatoru) pohranjena su u četiri ćelije (bajta) RAM-a.

Algoritam za obradu dinamičke indikacije uređen je kako slijedi. Ćelija je dodijeljena u RAM-u, koja predstavlja broj znamenke trenutno prikazane u dinamičkom prikazu. Vrijednost ove ćelije povećava se za jedan sa svakim prekidom od mjerača vremena br. 0, a kada se postigne vrijednost “4”, vraća se na nulu. Dakle, vrijednost ove ćelije "prolazi kroz" niz vrijednosti 0, 1, 2, 3, zatim opet 0, 1... itd. Vrijednost "0" odgovara prvoj znamenki indikatora, " 1” na drugi, ... , "3" - četvrti. Upravo po vrijednosti ove ćelije algoritam dinamičke indikacije odabire znamenku indikatora koja mora biti uključena tijekom vremena do sljedećeg prekida Timera br. 0. Kombinacija signala za ovu određenu znamenku indikatora izlazi na segmentne žice indikatora (točno jedna od one četiri koje algoritam za pripremu vrijednosti za indikator pohranjuje u RAM). A uobičajena žica ove određene znamenke opremljena je "+" koji joj omogućuje da svijetli (log. "1"). Dakle, svaka znamenka svijetli tijekom vremenskog perioda između prekida od Timera br. 0, tj. za 1/500 sec. Budući da postoje samo četiri znamenke, indikator se ažurira frekvencijom od 125 Hz.

ADC, nakon završetka sljedeće pretvorbe, baš kao i Timer br. 0, uzrokuje prekid. Međutim, algoritam za obradu ovog prekida je vlastiti. Nakon završetka obrade ovog prekida, započinje sljedeća ADC pretvorba.

Algoritam za obradu prekida ADC izvodi sljedeće radnje. U RAM-u mikrokontrolera dodijeljena je ćelija (od 2 bajta) koja funkcionira kao brojač dovršenih ADC pretvorbi (što je isto što i brojač primljenih ADC rezultata). Svakim prekidom nakon završetka sljedeće ADC pretvorbe, vrijednost ove ćelije povećava se za jedan. Osim toga, još jedna ćelija (od 3 bajta) je dodijeljena u RAM-u, koja se koristi za sažetak rezultata ADC-a. Sa svakim prekidom nakon završetka sljedeće ADC pretvorbe, novi dobiveni ADC rezultat dodaje se postojećoj vrijednosti ove ćelije.

Kada brojač dovršenih ADC pretvorbi dosegne vrijednost 16384, ovaj se brojač vraća na nulu i ponovno počinje brojati, a zbroj rezultata ADC-a dijeli se s 16384, rezultat se pohranjuje, a sam zbroj se zatim ponovno postavlja na akumulaciju zbroj sljedećih 16384 ADC rezultata pretvorbe.

Rezultat dijeljenja zbroja s 16384 je prosjek ADC rezultata u odnosu na 16384 rezultata. Usrednjavanje je neophodno kako bi se povećala stabilnost očitanja i eliminiralo treperenje najmanje značajne znamenke. Za izračun se koristi prosječna vrijednost temperature u Kelvinima. Za preračunavanje rezultata ADC pretvorbe u Kelvine, potrebno je pomnožiti ADC rezultat s određenim koeficijentom. Ovaj koeficijent je vrlo lako odrediti.

Da bi se izračunao određeni koeficijent, firmware mikrokontrolera se mijenja na takav način da indikator ne prikazuje temperaturu, već izravno prosječnu vrijednost rezultata ADC-a. Senzor se stavi u čašu vode u kojoj plivaju komadići leda i cijela smjesa se intenzivno miješa kako bi se temperatura u čaši stabilizirala i s njom izjednačila temperatura senzora (senzor, naravno, već mora biti zaštićen od vlage (vidi dolje), inače će voda kratko spojiti njegove zaključke i uvelike iskriviti rezultate). Temperatura mješavina vode i leda, kao što svi znaju, je 0ºS ili 273.15K. Pretpostavimo da je prosječni ADC rezultat 761 jedinica. Tada je naš traženi koeficijent 761 / 273,15 = 2,786. Zapravo, nakon dijeljenja prosječnog ADC rezultata ovim koeficijentom, dobivamo temperatura u K. Ova vrijednost temperature u Kelvinima pohranjuje se u jednu od RAM ćelija mikrokontrolera, kako bi je zatim koristio algoritam za pripremu vrijednosti prikazanih na indikatorima (vidi gore).

Prosječni rezultat ADC-a dobiva se otprilike jednom svake 2 sekunde. Ovako se često očitanja mijenjaju elektronički termometar s naglom promjenom senzor temperature.

Na kraju, želim napomenuti da dok se utvrđuje prva prosječna vrijednost ADC rezultata (tj. oko 2 sekunde), svi korišteni segmenti su uključeni na indikatoru, tj. "8 8 8 8." To je učinjeno kako bi se po potrebi mogla brzo provjeriti ispravnost svih korištenih segmenata indikatora.

Na zahtjev posjetitelja stranice, pružam izvorni kod i firmware za firmware mikrokontrolera elektroničkog termometra s detaljnim komentarima:

Podsjećam vas da se svi materijali s ove stranice mogu koristiti samo za osobnu upotrebu (ne u komercijalne svrhe).

Stranica programatora AVR USB mikrokontrolera za Algorithm Builder govori o tome kako izgraditi napredniji programator za programiranje mikrokontrolera iz ovog okruženja.

Osim toga, bit će potrebno programirati njegove takozvane "Fuse bits". Ovi bitovi određuju niz kritičnih parametara mikrokontrolera, kao što su izvor takta i metoda programiranja. Možete postaviti tražene vrijednosti bitova Fuse u izborniku "Opcije" - "Opcije projekta..." - kartica "Bitovi osigurača" ili iz prozora za programiranje preko veze bitova Fuse... U svakom slučaju, ovi bitovi se postavljaju u prozoru za instalaciju bitova Fuse i trebaju biti instalirani TOČNO kao na slici ispod:

Strukturno Digitalni termometar izrađen na dvije tiskane pločice. Pogledajte kako izraditi visokokvalitetne tiskane ploče kod kuće. Na jednoj ploči je sedmosegmentni LED indikator, na drugoj ostatak strujnog kruga:

Za one koji planiraju ponoviti ovaj dizajn, objavljujem datoteke praćenja ovih ploča:

T1.PCB.rar (37.6kB) - datoteka tragova tiskanih pločica elektroničkog termometra u programu P-CAD 2006:

Nakon ugradnje komponenti i njihovog čišćenja od fluksa, ove dvije ploče se spajaju zajedno u jedan blok pomoću PLS češljeva za pinove:

Ploče su postavljene u G1015 kućište proizvođača Gainta Industries. Ovo kućište treba malo modificirati, potrebno je izrezati prozor za indikator i nekoliko rupa za pričvršćivanje bloka tiskane ploče.

Sa strane pokazivača, na karoseriju je zalijepljen tanki prozirni pleksiglas (pleksiglas), izrezan iz CD kutije, na koji se zatim dva puta lijepi folija za zatamnjivanje auto stakala. Dvostruki sloj zatamnjene folije dovoljan je da cijelo staklo izvana izgleda neprozirno (crno), ali kroz njega se jasno vide svijetleći brojevi indikatora:

Pomoću "ušiju" kućišta elektronički termometar se može pričvrstiti na zid ili nešto drugo.

U prvoj verziji senzor elektroničkog termometra nalazi se u komadu cijevi iz teleskopske antene i puni epoksidnim ljepilom:

U sljedećim verzijama sam omotao senzor s nekoliko zavoja debele pamučne niti (pojačanje) i natopio ga brtvilom za brtvljenje auto stakla. Ova je opcija, po mom mišljenju, još otpornija na vlagu od prve, iako je manje izdržljiva s mehaničke točke gledišta:

Ova stranica omogućuje besplatan pristup svim potrebnim informacijama i projektnoj dokumentaciji za samostalno ponavljanje ovog projekta.

Digitalni mjerač temperature koji se nudi za samostalnu montažu omogućuje vam mjerenje temperatura u stvarnom vremenu u rasponu od nula do 99 stupnjeva Celzijusa. Projekt je razvijen na temelju mikrokontrolera PIC16F1825, drajvera CAT4016 za LED zaslon, senzora temperature DS18200 i dva 7-segmentna LED indikatora sa zajedničkom anodom. Ovaj praktični mali termometar troši relativno malo struje i može raditi s baterijom od 4,5 volti koja se sastoji od 3 AA ćelije. Svjetlina zaslona se može promijeniti promjenom vrijednosti otpornika R1.

Elektronski termometar - shema spoja

Karakteristike elektronskog termometra

Raspon temperature od 00 do 99 stupnjeva
Ulazna snaga 4,5 - 5V DC
Potrošnja struje 20 mA

Unatoč činjenici da sada postoji tendencija korištenja ekonomičnijih LCD-a kao zaslona, ima smisla ugraditi velike, svijetle LED indikatore u ovaj uređaj tako da se očitanja mogu vidjeti izdaleka, pa čak iu mraku. Dijagram spajanja i spajanje vanjskih elemenata na ploču prikazan je gore.

Ukoliko ga planirate koristiti kao vanjski termometar, sam uređaj se montira u kutiju s mrežnim adapterom unutar stana, a senzor temperature DS18200 povezuje se savitljivim kabelom. Ako ne možete tražiti kontrolere, možete ih sastaviti pomoću običnih mikro krugova. Firmware za mikrokontroler, originalni članak na engleskom i crtež tiskane pločice možete pronaći

Ovaj jednostavan uređaj omogućuje vam brzo (u nekoliko sekundi) mjerenje temperature ljudskog tijela, vode, okolnog zraka i bilo kojih drugih objekata u rasponu od 20 ... 45 ° C. Unatoč jednostavnosti sheme, točnost mjerenja je prilično visoka - ± 0,1 ° S.

Srce uređaja i možda jedini relativno teško dostupni dio je termistor tipa ST3-19 nazivne vrijednosti 10 kW. Zahvaljujući maloj veličini, vrijeme mjerenja temperature ne prelazi nekoliko sekundi. Kao što je vidljivo iz dijagrama, uređaj je analogni i predstavlja mjerni most koji se napaja stabiliziranim naponom. Tranzistori VT1 i VT2 koriste se kao niskonaponska zener dioda.

Kada se temperatura promijeni, otpor termistora se mijenja, a iznos neravnoteže mosta, koji se sastoji od elemenata R2, R5 i R8, prikazuje se na brojčaniku, čiju ulogu igra mikroampermetar PA1. Za kalibraciju uređaja koristi se sklopka SA2 koja zamjenjuje elemente R5 i R8 u jednom od krakova mosta standardnim otpornicima R4, R6 i R7.

Termometar se podešava na sljedeći način. S najvećom dostupnom točnošću, otpor otpornika R8 mjeri se na temperaturi od 20°C. O točnosti ovog mjerenja ovisit će točnost uređaja. Zatim se odabiru otpornici R6 i R7 s takvim vrijednostima da zbrajaju izmjereni otpor. Oni će biti uključeni u kalibracijski lanac. Zatim postavimo klizače otpornika R2 i R3 u srednji položaj i napajamo krug.

1. Uključujemo SA2 u načinu kalibracije. Pomoću otpornika R2 dovodimo strelicu instrumenta PA1 na nultu oznaku.
2. Senzor temperature postavljamo na objekt s poznatom temperaturom koja se nalazi u izmjerenom rasponu. To može biti, na primjer, ljudsko tijelo ispod pazuha. Pomaknemo prekidač SA2 u položaj "Mjerenje" i pomoću otpornika R3 postavimo očitanje uređaja PA1 na razinu koja će odgovarati ovoj temperaturi.

Ponovno ponavljamo operacije 1, 2 sve dok (obično 3-4 puta) dok u načinu rada "Kalibracija" uređaj jasno ne pokaže 20 ° C, au načinu rada "Mjerenje" - unaprijed poznatu temperaturu tijela koje se mjeri. U ovom trenutku, postavljanje uređaja može se smatrati završenim.

Tip termometra ST3-19

U dizajnu, umjesto VT1, VT2, osim onih navedenih na dijagramu, možete koristiti KT3102 sa slovima A, B, C, D; bilo koji mikroampermetar s ukupnom strujom odstupanja od 50 μA bit će prikladan kao PA1 , a što su veće dimenzije ljestvice, to će točnije biti moguće očitati njezina očitanja. Budući da je ljestvica termometra gotovo linearna, može se unaprijed kalibrirati u željenom rasponu, koji se može malo pomaknuti, pa čak i proširiti, iako se ne treba zanositi širenjem raspona - kalibracija će biti manja i vizualna pogreška će biti viši.

Uređaj se napaja s dva galvanska članka napona 1,5 V ili baterijama od po 1,25 V, potrošnja struje u načinu mjerenja je 3-5 mA. Vrlo je preporučljivo instalirati višestruke otpornike R2 i R3 (na primjer, SP5-2), koji omogućuju prilično glatko podešavanje otpora. Vrlo je zgodno postaviti termorezistor u tijelo flomastera, napuniti ga epoksidnom smolom tako da njegov mjerni vrh bude na mjestu vrha „olovke“ novog „flomastera“. Mjerna jedinica može se spojiti na strujni krug pomoću bilo koje upletene žice, uvijajući je u paru. Duljina pojasa može doseći 1 m.

Uoči početka zime postavilo se pitanje mjerenja temperature okoline "izvan broda", odnosno na ulici. Štoviše, želio sam to učiniti bez da se zamaram traženjem vanjskog alkoholnog termometra kroz smrznuti prozor, već jednostavno daljinski promatrajući vanjsku temperaturu u ugodnim toplim uvjetima svog doma. Elektronski termometar je idealan za ove svrhe. O tome će se raspravljati u članku...

Zapravo, digitalni elektronički termometar prodaje se već sastavljen i spreman za upotrebu.

Ovaj digitalni elektronički termometar sastavljen je na mikrokontroleru ATtiny 2313, proizvod je DS18B20 tvrtke Dallas Semiconductors. Karakteristike termometra su vidljive na fotografiji, pa ih nećemo ponavljati.

Za provjeru funkcionalnosti digitalnog toplomjera spojimo ga na laboratorijsko napajanje i dovedemo napon od recimo 12V (prihvatljivo od 7 do 15V). Nemam standardne mjerače temperature (i ne trebaju mi), pa očitanja digitalnog termometra uspoređujemo s običnim kućanskim termometrom.

Kao što vidite, očitanja su vrlo blizu - gotovo 19°C na alkoholnom termometru, a 18,8°C na digitalnom.

Ova točnost digitalnog toplomjera više je nego dovoljna za potrebe kućanstva.

Odmah sam želio provjeriti rad digitalnog toplomjera na temperaturama ispod nule, ali kako je vani još uvijek bilo iznad nula stupnjeva, morao sam potražiti alternativni izvor temperatura ispod nule. Ispostavilo se da je to običan zamrzivač običnog hladnjaka. Bez oklijevanja stavljamo senzor temperature u zamrzivač i čekamo nekoliko minuta kako bismo osigurali stabilnost očitanja. Termometar je pokazivao minus 19 Celzijevih stupnjeva.

Odavde postoje dva važna zaključka:

Digitalni termometar općenito, a posebno senzor temperature, dobro rade;
Odjeljak zamrzivača u hladnjaku osigurava temperaturu koju je naveo proizvođač))).

Budući da je faza testiranja uspješno završena, prijeći ćemo na završnu montažu termometra.

Za tijelo digitalnog termometra odabrali smo plastično kućište koje je ležalo u praznom hodu od sovjetskog radijskog dizajnera (set) Start-7176 "Elektronički sat". Satovi koje sam sastavio iz ovog seta također negdje leže.

Kutija ima vanjske dimenzije ŠxVxD - 140mm x 90mm x 30mm. Unutarnje dimenzije su sukladno tome nešto manje.

Kamen spoticanja bio je izbor izvora energije. Postojale su tri opcije:

9V baterija;
Vanjsko mrežno napajanje;
Ugrađeno mrežno napajanje.

Odmah sam odbio koristiti bateriju kao izvor napajanja, s obzirom na činjenicu da digitalni termometar troši struju do 40 mA. Baterija neće dugo trajati na ovoj struji.

Tanko kućište s dubinom od samo 30 mm ne bi dopuštalo postavljanje mrežnog napajanja unutar njega. Stoga je opcija br. 3 izgledala najvjerojatnije - vanjsko napajanje s padajućim transformatorom. Nije mi se svidjela ova opcija; htio sam dobiti bombonjeru, bez dodatnih kutija i žica.

I rješenje je nađeno!

Pregledavajući svoje radioamatersko smeće primijetio sam punjač od starog Samsung mobitela. Na natpisnoj pločici navedeno je da punjenje proizvodi napon od 5 V pri struji do 1 A. Bilo je dosta struje u smislu struje, ali pet volti napona nije bilo dovoljno. Morao sam otvoriti kućište punjača da vidim je li moguće nekako povećati izlazni napon...

Polovice tijela bile su slijepljene, tako da je tijelo jednostavno razbijeno. Unutra je bila sklopna ploča za napajanje i isprva se činilo nejasnim što i kako tu učiniti. Dimenzije šala pokazale su se prikladnim za postavljanje u odabrani slučaj.

Pogled iz stihije.

Vidljiva je oznaka mikro kruga na kojem je punjač sastavljen - SC1009PN. Imajte na umu da ovaj čip nema pin #6. To je učinjeno tako da se visoki napon na kraku br. 5 ne prenosi na druge krake mikro kruga koji se nalazi u blizini (ovo je rekao Google).

Na poleđini šala nalazi se nekoliko desetaka elemenata u SMD dizajnu, među kojima se svojom veličinom ističu PC817 optocoupler i šesterokraki mikro krug s dvoslovnim oznakama.

Pretraživanje podatkovne tablice za SC1009PN nije dalo ništa. Upućeni ljudi pišu da je ovo poseban mikro krug izrađen po narudžbi. Postoji analogni - TNY264P.

Uspjeli smo pronaći dijagram strujnog kruga za takav punjač

I ovdje vidimo da rad prekidačkog napajanja preko PC817 optokaplera kontrolira mikrokrug tipa TSM1051. Ovo je onaj šesterokraki SMD čip s nerazumljivom oznakom.

Ali za TSM1051 podatkovna tablica dostupna je na internetu. Možete vidjeti tipični dijagram povezivanja

Iz podatkovne tablice proizlazi da je ovaj čip posebno dizajniran za korištenje u takvim uređajima. Ali, što je najvažnije, izlazni napon napajanja na ovom mikro krugu može se mijenjati unutar određenih granica promjenom vrijednosti razdjelnih otpornika R1 i R2 (vidi tipični dijagram spajanja), ili R10 i R11, R14 (vidi punjenje dijagram iznad). To je upravo ono što nam treba.

Traženje otpornika razdjelnika napona na određenoj ploči pokazalo je da je željeni otpornik označen R15 pored TSM1051 čipa i odgovara otporniku R1 na tipičnom spojnom krugu.

Vrijednost ovog otpornika bila je 820 Ohma. Odabirom vrijednosti ovog otpornika naviše (čini se do 1,8 kOhm) izlazni napon je podignut sa 5 na 8,5 V.

Baš ono što vam treba!! Probni test napajanja digitalnog termometra iz nadograđenog punjača bio je uspješan. Preostaje samo sve to staviti u kofer. Unutar kućišta pričvrstimo ploču termometra, ploču napajanja, a na stražnju stijenku postavimo konektor za spajanje senzora temperature vanjskog zraka.

Montaža je skoro gotova

Tijekom rada javila se želja da se omogući mjerenje temperature zraka ne samo vani, već iu zatvorenim prostorima.

Za to je korišten još jedan senzor DS18B20 koji je instaliran izravno na stražnju stijenku kućišta. Za prebacivanje senzora koristi se obični prekidač koji je montiran na prednjoj ploči.

Dijagram prebacivanja izgleda ovako.

Za zaštitu senzora vanjske temperature od mehaničkih oštećenja izrađujemo ovakvu posudu od komada cijevi. Na cijev je pričvršćen nosač za pričvršćivanje spremnika na zid (ili bilo gdje prikladno) na mjestu zaštićenom od izravne sunčeve svjetlosti i oborina.

Senzor DS18B20 postavljamo unutar cijevi

Prekidač za uključivanje montiran je na bočni zid

Ostaje samo provjeriti na djelu...

Vanjska temperatura

Ovaj uređaj je sastavljen početkom listopada 2016. i u vrijeme pisanja (kraj listopada) prošao je, da tako kažem, puni testni ciklus. Sve radi besprijekorno.

Jedina važna točka: nema podataka o tome je li dopušten dugotrajni, 24-satni rad punjača za mobitele. Stoga, kako bi se izbjeglo pregrijavanje i požar, ne preporučam ostaviti izvor napajanja koji se temelji na punjaču mobitela bez nadzora. Noću gasim uređaj. U svrhu eksperimenta, pustio sam termometar bez gašenja više od jednog dana - sve je bilo apsolutno normalno, nije primijećeno zagrijavanje elemenata.

p.s. Kad padne mraz, dodati ću sliku mjerenja negativne vanjske temperature zraka.

Ažurirano 30. studenog 2016. Jutro, mraz...Evo kako termometar pokazuje negativnu temperaturu: