ГЛАВНАЯ

 Температурный «фиксатор»

Дмитрий Дмитренко
ddn.research@gmail.com
 

Устройство, о котором будет ниже рассказано, предназначено для измерения и фиксации температуры окружающей среды (улицы, комнаты, салона автомобиля и т.д.), с функцией управления уровнями напряжения на определенных выходах в зависимости от текущей температуры.

Основные функции и параметры

Функции прибора:
- измерение текущей температуры с указанием текущего времени и даты;
- вычисление максимальной температуры за срок, установленный пользователем: месяц, день, время с момента включения прибора, и фиксирование этого значения с записью в EEPROM-память микроконтроллера, также эта температура указывается на дисплее в дежурном режиме работы прибора;
- вычисление минимальной температуры за срок, установленный пользователем: месяц, день, время с момента включения прибора, и фиксирование этого значения с записью в EEPROM-память микроконтроллера, также эта температура указывается на дисплее в дежурном режиме работы прибора;
- вычисление средней температуры за указанный промежуток времени измерений (может быть отключено);
- управление исполнительными устройствами в зависимости от заранее запрограммированных значений температуры;
- звуковое оповещение о переключении управляющих выходов из одного состояния в другое, переход температуры из отрицательного значения в положительное, и наоборот, фиксирование минимального или максимального значения температуры.

Параметры:

Схема электрическая принципиальная устройства изображена на рис. 1. Главным управляющим элементом является микроконтроллер ATmega16[A]. производства компании Atmel [1].

Рисунок 1

В качестве датчика температуры используется широко распространенная ИМС производства Maxim-Dallas [2] DS18[B]20. Это сенсор температуры с передачей данных по протоколу OneWare, т.е. для соединения с устройствами приема данных используется 3 провода: сигнал, плюс питания, общий.

Параметры микросхемы DS18B20 представлены ниже:
 

На рис. 2 изображены варианты корпусов датчика с указанием назначения выводов.

Рисунок 2

Для фиксации времени и даты используется следующая специализированная микросхема – DS1307, производства той же компании [2]. Информация от микросхемы передается по протоколу I2C.
Дополнительный источник питания ИМС DS1307 нужен для того, чтобы значения времени не обнулялись при пропадании питания. В качестве источника питания используется обычный трехвольтовый элемент, например, применяемый в таком же качестве в материнских платах.
Индикация выводится на дисплей 4 строки по 20 символов МЭЛТ-20S4. Возможно использовать любой другой аналогичный индикатор, так как программой используется вывод символов алфавита латиницей.
Управляемые выходы собраны на микросхеме ULN2003. В её состав входит 7 транзисторных ключей, собранных по схеме с ОЭ, активный сигнал – отрицательный, а общий для всех выходов – положительный.
Также применен интегральный стабилизатор напряжения 7805 (можно заменить на 78L05, при условии, что входное напряжение не более 12В, иначе будет греться), усилитель тока для излучателя (головка динамическая мощностью не менее 0,25 Вт, сопротивлением более 32 Ом) на транзисторе BC847. Если планируется использовать более мощный излучатель, или динамик с меньшим сопротивлением, то рекомендуется BC847 заменить на более мощный, например, BC547, КТ3102, КТ815, также последовательно с излучателем устанавливается ограничивающий ток резистор номиналом не менее 16Ом.
Для управления устройством применяются кнопки SW1 – SW3. Назначения кнопок различные для дежурного режима и режима настроек. В дежурном режиме назначение кнопки SW1 – вход в режим настроек, SW2 – сброс данных (при этом минимальное и максимальное значение температуры приравнивается к текущему) и SW3 – включение подсветки. Назначение кнопок для прочих режимов работы приведено в описаниях этих режимов.
Устройство собрано на односторонней печатной плате, размеры платы 70х60 мм, чертежи платы, расположение элементов и назначение разъемов приведены соответственно на рис. 3 – 5.

Рисунок 3


Рисунок 4


Рисунок 5

Длина соединительной линии между датчиком DS1820 и устройством не должна превышать 5м, при большей длине, возможно, потребуется подбор резистора R4, а также установка параллельно минусу на вход информации от датчика конденсатора емкостью 1 нФ и стабилитрона 5V1 для защиты линии связи от помех.
Правильно собранное и запрограммированное устройство в наладке не нуждается, и начинает работать сразу после включения. Прошивка доступна на сайте автора [3] или редакции, программируемые фьюзы микроконтроллера – рис 6. Требуется лишь произвести некоторые настройки.

Рисунок 6

Настройка.

Входим в режим настроек, нажав кратковременно кнопку SW1. При этом появится первая страница меню настроек (рис. 7), отвечающая за установку текущих времени и даты: дня, месяца, часов и минут.

Рисунок 7

Установка значений в меньшую или большую сторону производится кнопками SW2, SW3, перебор пунктов настройки – кнопкой SW1. При этом курсор выбора настраиваемых параметров перемещается вниз. При нажатии кнопки SW1, когда курсор находится в самой нижней позиции экрана, происходит перевод настроек на следующую страницу. В случае нахождения меню на последней странице производится перевод устройства в дежурный режим. Также переход в дежурный режим осуществляется и при отсутствии нажатия на любые кнопки управления в течении более 30 секунд.
Вторая страница настроек (рис. 8) предназначена для установки текущего года (значения от 00 до 25, что соответствует значению года от 2000 до 2025) и трех значений температуры срабатывания управляемых каналов.

Рисунок 8

В описываемом устройстве присутствует 7 управляемых выходов, разбитых на 4 канала. Из них 6 управляемых выходов входят в состав настраиваемой трехканальной системы управления, работающей по принципу попарного переключения каналов, то есть, когда один из каналов включен, второй – отключен. Температура переключение каналов и устанавливается во второй странице меню настроек. Ниже в таблице приведена привязка выходов к каналам.
 

Четвертый канал – вывод OUT6 – не привязан ни к какой установке, он фиксированный: при отрицательной температуре выход включен, при положительной – отключен.
Также присутствует звуковая сигнализация переключения какого-либо выхода из одного состояния в другое.
Примечание. В режиме настройки все управляемые выходы отключены.
Следующая страница настроек – третья, и последняя – установка параметров отображения (рис 9). Пока здесь используется только 2 пункта:
StateVis – настройка отображения статистики. Здесь:
00 – производится сбор статистики и отображение только за текущий день;
01 – производится сбор статистики и отображения по месяцам;
03 – производится сбор статистики и отображение с момента включения прибора.

Рисунок 9

EnWed – включение отображения средних значений. При этом во второй строке дисплея, в дежурном режиме, будет отображаться среднее значение температуры за выбранный промежуток времени (пункт StateVis). Включение данного режима – значение 01, отключение – 00.

Просмотр статистики

Данный режим корректно работает только при выборе меню отображения статистики, пункт StateVis в значение 01.
Вход в режим просмотра статистики осуществляется длительным (более 3 сек.) нажатием кнопки SW1 в дежурном режиме работы прибора. В появившемся меню (рис. 8) отображается номер месяца, минимальная зафиксированная в этом промежутке температура, и максимальная.
Кнопками SW2, SW3 выбирается номер месяца, кнопкой SW1 производится выход в дежурный режим. При выводе статистики возможно некорректное отображение информации вида «00:00 00.00». Это не является неисправностью, и свидетельствует о том, что в выбранном промежутке времени измерения и фиксация не производились, и память EEPROM микроконтроллера – пуста.

Скачать прошивку можно отсюда.

Ссылки

1. http://www.atmel.com – официальный сайт Atmel
2. http://www.maxim-ic.com – официальный сайт Maxim-Dallas
3. http://ddn.radioliga.com – сайт автора
 

Комментарии
 Нам интересно Ваше мнение

©®DDN Research CL, Ukraine
Все права на материалы производства DDN Research (автор - Дмитренко Д.Н.) защищены. Копирование материалов без согласования с Администрацией сайта запрещена. При копировании ссылка на сайт обязательна.