Термометр на пик больших индикаторах. Термометр на ATmega8 и датчике температуры DS18B20. Внешний вид готовой печатной платы для термометра

Answer

Lorem Ipsum is simply dummy text of the printing and typesetting industry. Lorem Ipsum has been the industry"s standard dummy text ever since the 1500s, when an unknown printer took a galley of type and scrambled it to make a type specimen book. It has survived not only five http://jquery2dotnet.com/ centuries, but also the leap into electronic typesetting, remaining essentially unchanged. It was popularised in the 1960s with the release of Letraset sheets containing Lorem Ipsum passages, and more recently with desktop publishing software like Aldus PageMaker including versions of Lorem Ipsum.

Девайс предназначен для измерения температуры во всем диапазоне датчика DS18B20 (от -55 до +125 градусов), с точностью до 0,1 градуса. Точность 0,1 является весьма условной, т.к. заявленная производителем точность самого датчика DS18B20 - 0,5 градуса. Тем не менее, ко мне очень часто обращались люди с предложением сделать термометр с индикацией до 0,1 градуса, что я и сделал.

Термометр измеряет температуру и индицирует ее на 4-х разрядном светодиодном индикаторе. Разные диапазоны температур индицируются по разному:
-55,0...-10,0 - в формате -ХХ.Х без символа градуса
-9,9...0,1 - в формате -Х.Х и символ градуса
0,0...9,9 - в формате Х.Х и символ градуса
10,0...99,9 - ХХ.Х и символ градуса
100,0...125,0 - ХХХ.Х без символа градуса

Кроме того в термометре реализована функции приглушения яркости индикаторов. Яркость выбирается кнопкой S. Пока кнопка нажата - яркость высокая, если не нажата - яркость низкая. Вместо кнопки можно подключить датчик освещенности, чтобы яркость менялась автоматически в зависимости от времени суток (точнее освещенности).

Термометр собран на 2-х печатных платах. Плата индикатора и плата контроллера. Платы спаиваются между собой под углом 90 градусов, согласно контактных площадок. При монтаже микросхемы 7805 у нее нужно срезать теплоотводящий фланец. Индикатор может быть любым, красным или зеленым. Важно, чтобы он был под динамическую индикацию с общим анодом.

Термометр будет правильно работать только с датчиком DS18B20, датчики DS1820, DS18S20 и т.п. для данного термометра не пригодны! Для питания прибора подойдет любой стабилизированный или не стабилизированный блок питания выдающий постоянное напряжение 7...12 вольт. Например, можно использовать не нужное зарядное устройство для мобильника. Если выходное напряжение блока питания не превышает 8 вольт, то вместо стабилизатор 7805 можно применить и 78L05, но если будет сильный его нагрев, придеться увеличить сопротивления в катодах индикатора до 220 ом.

На рисунке показана схема термометра выполненного на основе микроконтроллера PIC16F628A, в качестве датчика используется цифровой датчик температуры DS18B20. Индикатор термометра состоит из 4-х разрадного семисегментного индикатора. Диапазон измеряемой температуры от -55 до + 125 градусов Цельсия. Температура считывается каждые 15 секунд, время считывания можно изменить в коде.

Напряжение питания термометра 5В, ток потребления 90 мА. В схеме используются транзисторы BC337 или аналогичные. Ток потребления каждого сегмента индикатора 15 мА (динамическая индикация), который ограничен резисторами 220 Ом (индикатор с общим катодом).

Файл прошивки —

DS18B20 цифровой термометр с программируемым разрешением, от 9 до 12–bit, которое может сохраняться в EEPROM памяти прибора. DS18B20 обменивается данными по 1-Wire шине и при этом может быть как единственным устройством на линии так и работать в группе. Все процессы на шине управляются центральным микропроцессором.

Диапазон измерений от –55°C до +125°C и точностью 0.5°C в диапазоне от –10°C до +85°C. В дополнение, DS18B20 может питаться напряжением линии данных (“parasite power”), при отсутствии внешнего источника напряжения.
Каждый DS18B20 имеет уникальный 64-битный последовательный код, который позволяет, общаться с множеством датчиков DS18B20 установленных на одной шине. Такой принцип позволяет использовать один микропроцессор, чтобы контролировать множество датчиков DS18B20, распределенных по большому участку. Приложения, которые могут извлечь выгоду из этой особенности, включают системы контроля температуры в зданиях, и оборудовании или машинах, а так же контроль и управление температурными процессами.

Похожие статьи

Войти с помощью:

Случайные статьи

10.10.2014
На рисунке показана схема предварительного усилителя с тембро-блоком, тембро-блок включен в цепь обратной связи предварительного усилителя. Напряжение питания уст-ва может варьироваться от 12 до 24В, потребляемый ток не более 10 мА. Входной сигнал поступает через разделительный конденсатор С1, резисторы R1 и R2 определяют напряжение смещения транзистора VT1, после предварительного усиления …

Сразу хочется отметить, что печатная плата и конструкция были разработаны с расчетом на то, чтобы сделать компактное устройство, крепящееся на стене.

Управление устройством осуществляется с помощью одной кнопки. Программа для микроконтроллера написана на Си, снабжена комментариями, и пользователи могут модифицировать ее под свои конкретные задачи, или же расширить функционал. Для управления ЖК индикатором используется готовая библиотека Peter Fleury (архив для скачивания доступен в разделе загрузок). Дополнительно, данные могут отображаться в градусах Цельсия или Фаренгейта. Имеется несколько режимов управления подсветкой индикатора.

Также стоит отметить еще один важный момент: устройство может осуществлять беспроводную передачу данных по протоколу Bluetooth посредством специального модуля (опционально).

Принципиальная схема

С точки зрения схемотехники устройство несложное, и мы рассмотрим отдельно составляющие элементы.

Источник питания термометра выполнен на базе интегрального регулятора напряжения в стандартном включении (с соответствующими фильтрующими конденсаторами). Регулятор напряжения 3.3 В AMS1117 включен в состав схемы, но применяться может в случае использования Bluetooth модуля, т.к. зачастую питание таких модулей 3.3 В.

Индикатор используемый в устройстве - это стандартный двухстрочный индикатор на контроллере HD44780 . Транзистор предназначен для управления подсветкой индикатора логическими сигналами с микроконтроллера или же ШИМ сигналом с микроконтоллера. Резистор R3 ограничивает ток через базу транзистора, резистор R1 подтягивает базу к нулевому потенциалу.

Основа термометра - микроконтроллер , работающий на частоте 8 МГц и управляющий все окружающей периферией.

Датчик DHT-11 - это недорогой датчик температуры и относительной влажности, используемый в проекте в качестве уличного датчика. Он не отличается высоким быстродействием и точностью, однако находит свое применение в радиолюбительских проектах из-за своей невысокой стоимости. DHT-11 состоит из емкостного датчика влажности и термистора. Также, датчик содержит в себе простой АЦП для преобразования аналоговых значений влажности и температуры.

Основные характеристики:

низкая стоимость;
напряжение питания 3 В - 5 В;
предача данных по 1-Wire шине на расстояния до 20 м;
определение влажности 20-80% с 5% точностью;
максимальный потребляемый ток 2.5 мА;
определение температуры 0…50° с точностью 2%;
частота опроса не более 1 Гц (не более раза в 1 с);
размеры 15.5 × 12 × 5.5 мм;

Следует отметить, что в продаже можно найти датчик DHT-22, который имеет тот же интерфейс, но лучшие характеристики.

Датчик подключается к микроконтроллеру по шине 1-Wire (на схеме кннектор JP3) с использованием подтягивающего резистора по линии данных и блокирующего конденсатора по питанию.

В качестве внутреннего датчика используется широко распространенный аналоговый датчик температуры LM35 IC5, который подключается к каналу 1 АЦП микроконтроллера.

Коннектор J1 интерфейса внутрисхемного программирования микроконтроллера позволяет быстро сменить программный код или обновить ПО. Для подключения термометра по интерфейсу UART используется коннектор JP1. Кнопка управления SW1 подключена ко входу внешнего прерывания микроконтроллера, данный вход подтянут к питанию внутренним резистором порта.

Bluetooth модуль для беспроводной передачи данных, на схеме обозначен как IC3, GP-GC021 также подключается к интерфейсу UART микроконтроллера и позволяет передавать данные на ПК, мобильный телефон или web-сервер. На печатной плате предусмотрено место для установки модуля. В разделе загрузок имеется описание модуля, процесс взаимодействия и команды.

ЖК индикатор устанавливается на лицевую часть печатной платы в коннектор, скрываяя, таким образом, установленные на основной платее компоненты, и мы получаем компактное устройство. Место для установки Bluetooth модуля находится на тыльной стороне печатной платы (см. фото платы).

Внешний вид готовой печатной платы для термометра

Рисунок печатной платы в САПР Eagle

Плата с установленным Bluetooth модулем

Загрузки

Принципиальная схема и печатная плата (Eagle), ПО (исходный код, прошивка) -
Библиотека для работы с ЖК индикатором на контроллере HD44780 -
Техническое описание на Bluetooth модуль GP-GC021 -

Термометр на микроконтроллере PIC16F628A и DS18B20(DS18S20) – статья с подробным описанием схемы запоминающего термометра и, вдобавок, - логическое продолжение ранее опубликованной мною статьи на яндекс сайте pichobbi.narod.ru. Этот термометр довольно неплохо себя зарекомендовал, и было принято решение немного его модернизировать. В этой статье расскажу, какие изменения внесены в схему и рабочую программу, опишу новые функции. Статья будет полезна новичкам. Позже переделал текущую версию термометра в .

Термометр на микроконтроллере PIC16F628A и DS18B20(DS18S20) умеет:

измерять и отображать температуру в диапазоне:
-55...-10 и +100...+125 с точностью 1 градус(ds18b20 и ds18s20)
-в диапазоне -9,9...+99,9 с точностью 0,1 градус(ds18b20)
-в диапазоне -9,5...+99,5 с точностью 0,5 градус(ds18s20);
Автоматически определять датчик DS18B20 или DS18S20;
Автоматически проверять датчик на аварию;
Запоминать максимальную и минимальную измеренные температуры.

Также в термометре предусмотрена легкая замена 7 сегментного индикатора с ОК на индикатор с ОА. Организована щадящая процедура записи в EEPROM память микроконтроллера. Вольтметр, который неплохо себя зарекомендовал, описан в этой статье - .

Принципиальная схема цифрового термометра на микроконтроллере разрабатывалась для надежного и длительного использования. Все детали, применяющиеся в схеме, не дефицитные. Схема проста в повторении, отлично подойдет для начинающих.

Принципиальная схема термометра показана на рисунке 1

Рисунок 1 - Принципиальная схема термометра на PIC16F628A + ds18b20/ds18s20

Описывать всю принципиальную схему термометра не стану, так как она довольно проста, остановлюсь только на особенностях.

В качестве микроконтроллера применяется PIC16F628A фирмы Microchip. Это недорогой контроллер и к тому же не дефицитный.

Для измерения температуры используются цифровые датчики DS18B20 или DS18S20 фирмы Maxim. Эти датчики не дорогие, малые по размеру и информация о измеренной температуре передается в цифровом виде. Такое решение позволяет, не тревожиться о сечении проводов, о их длине и прочем. Датчики DS18B20, DS18S20 способны работать в диапазоне температур от -55… +125 °С.

Температура выводится на 7-ми сегментный 3-х разрядный LED индикатор с общим катодом (ОК) или с (ОА).

Для вывода на индикатор максимальной и минимальной измеренных температур нужна кнопка SB1. Для сброса памяти так же нужна кнопка SB1

Кнопкой SA1 можно оперативно переключать датчики(улица, дом).

Jamper необходим для переключения общего провода для LED индикатора. ВАЖНО! Если индикатор с ОК – то ставим jamper на нижнее по схеме положение, а транзисторы VT1-VT3 впаиваем p-n-p проводимости. Если LED индикатор с ОА, то jamper переводим в верхнее по схеме положение, а транзисторы VT1-VT3 впаиваем n-p-n проводимости.

В таблице 1 можно ознакомиться со всем перечнем деталей и возможной их заменой на аналог.

Таблица 1 – Перечень деталей для сборки термометра

Позиционное обозначение	Наименование	Аналог/замена
С1, С2	Конденсатор керамический - 0,1мкФх50В	-
С3	Конденсатор электролитический - 220мкФх10В
DD1	Микроконтроллер PIC16F628A	PIC16F648A
DD2,DD3	Датчик температуры DS18B20 или DS18S20
GB1	Три пальчиковых батарейки 1,5В
HG1	7-ми сегментный LED индикатор KEM-5631-ASR (OK)	Любой другой маломощный для динамической индикации и подходящий по подключению.
R1,R3,R14,R15	Резистор 0,125Вт 5,1 Ом	SMD типоразмер 0805
R2,R16	Резистор 0,125Вт 5,1 кОм	SMD типоразмер 0805
R4,R13	Резистор 0,125Вт 4,7 кОм	SMD типоразмер 0805
R17-R19	Резистор 0,125Вт 4,3 кОм	SMD типоразмер 0805
R5-R12	Резистор 0,125Вт 330 Ом	SMD типоразмер 0805
SA1	Любой подходящий переключатель
SB1	Кнопка тактовая
VT1-VT3	Транзистор BC556B для индикатора с ОК/ транзистор BC546B для индикатора с ОА	KT3107/КТ3102
XT1	Клеммник на 3 контакта.

Для первоначальной отладки работы цифрового термометра применялась виртуальная модель, построенная в протеусе. На рисунке 2 можно увидеть упрощенную модель в протеусе

Рисунок 2 – Модель термометра на микроконтроллере PIC16F628A в Proteus’e

На рисунке 3-4 показана печатная плата цифрового термометра

Рисунок 3 – Печатная плата термометра на микроконтроллере PIC16F628A(низ) не в масштабе.

Рисунок 4 – Печатная плата термометра на микроконтроллере PIC16F628A(верх) не в масштабе.

Термометр, собранный рабочих деталей начинает работать сразу и в отладке не нуждается.

Результат работы рисунки 5-7.

Рисунок 5 - Внешний вид термометра

Рисунок 6 - Внешний вид термометра

Рисунок 7 - Внешний вид термометра

ВАЖНО! В прошивку термометра не вшита реклама можно пользоваться в свое удовольствие.

Поправки, внесенные в рабочую программу:

1 автоматическое определение датчика DS18B20 или DS18S20;

2. снижено время перезаписи в EEPROM(если выполнилось условие для перезаписи) с 5 минут, до 1 минуты.

3. увеличена частота мерцания точки;

Более подробное описание работы термометра можно посмотреть в документе, который можно скачать в конце этой статьи. Если скачивать нет желания, то на сайте www.pichobbi.narod.ru также отлично расписана работа устройства.

Готовая плата отлично поместилась в китайский будильник (рисунки 8, 9).

Рисунок 8 – Вся начинка в китайском будильнике

Рисунок 9 - Вся начинка в китайском будильнике

Видео - Работа термометра на PIC16F628A

Доброго времени суток уважаемые читатели. Как видно из названия статьи, речь в ней пойдет о термометре собранном на PIC. Итак. Почему и как всё начиналось?!
Понадобилась мне схема простейшего термометра для подвала гаража. Начал искать подходящую схему в Интернете. Важным критерием было применение минимального количества элементов в схеме. Сразу скажу, что таких схем термометров в сети навалом. Но! Чаще всего они выполнены на AVR с которыми я к глубокому своему сожалению не дружу. Поэтому стал искать схему на PIC. Но и тут меня ожидало разочарование. Схемы термометров на PIC есть. Но там применяют, то транзисторы для индикаторов, то внешний кварц, либо еще что то, что усложняло схему и было неприемлемо в моем случае. Наконец, после долгих поисков, подходящая мне схема была найдена тут:

http://www.labkit.ru/html/show_meter?id=38
И была успешно повторена неоднократно. Всё прекрасно работает. (на сайте автора этой схемы есть и прошивка и печатная плата для повторения данного термометра). Время шло. И в одно прекрасное время во первых выяснились недочеты данной схемы и еще мне понадобилось применить индикатор с Общим Катодом (на сайте автора прошивка была только под Общий Анод). Теперь о недочете схемы в первоисточнике. Изначально в схеме автора нет резистора подтяжки у датчика температуры. Тоесть резистор на 4,7К в схеме отсутствует. Да действительно при таком исполнении схемы термометр может работать, но только при условии, если датчик температуры впаян сразу в плату, либо длина провода на котором находится датчик не должен превышать длины провода метр, полтора метра. Не более. В противном случае индикатор начинает показывать какую- то ерунду, а не температуру.
Такой поворот событий меня совсем не обрадовал. Потому как длинна провода с датчиком мне была нудна не менее 10 метров.
Эта проблема решилась очень просто и быстро, именно установкой подтягивающего резистора 4,7К на датчике. После чего датчик стал работать стабильно при любой длине провода. Но как быть, если у меня есть индикаторы только с общим катодом! А прошивка сделана под анод… Вот тут мне и помог Станислав Дмитриев. За что ему огромнейшее спасибо. Он не только написал прошивку под общий анод. Но так же и под общий катод и под разные типы датчиков температуры (DS18S20 или DS18B20). Что позволило еще более унифицировать данную схему. И рекомендовать её к повторению. Также можно применить в схеме как четырех разрядные семисегментники так и трех разрядные семисегментники. Что является не большим, но все, же плюсом.
Теперь сама схема

Как вы видите, схема не отличается от той, что представлена, была на сайте http://www.labkit.ru
Так и было задумано изначально. Единственное изменение в схеме это установка дополнительного резистора. Схему я не стал перерисовывать с нуля. Просто добавил недостающий элемент схемы. По сути если Вы хотите еще более упростить схему и у вас есть стабильный источник питания 5В, то Вы можете исключить из схемы и линейный стабилизатор. И запитать МК сразу от 5В.
Теперь поговорим немного о том, как самому настроить прошивку под нужный вам индикатор или датчик. Тут всё просто.

Загрузив файл прошивки в программатор, Вы сами: исходя из того, что вам нужно и смотря на данный скриншот, прописываете нужные вам параметры в файл прошивки в разделе EPROM. После чего можете прошивать контролер.

В моём варианте печатной платы в плате предусмотрено место не только для линейного стабилизатора, но и для диодного моста (что позволит запитывать схему напряжением от 7,5В до 12В. А так же на плате предусмотрено место для установки клемника, который позволяет не впаивать датчик температуры в плату, а зажать его зажимами. Это удобно при смене датчика, либо при установке датчика на длинный провод. Позволяет быстро сменить провод.

Рисунок платы

Как Вы можете видеть термометр собран на двух платах. На одной устанавливается семисегментный индикатор (трех или четырех разрядный). На второй плате устанавливаются все остальные элементы схемы. Платы между собой соединяются, по средствам гребенки, либо как в моем случае проводами..
В конце фото моего готового термометра.