Останнім часом конструювання цифрових термометрів дуже популярно. Застосування мікроконтролерів (МК) і сучасних датчиків температури дозволяє спростити подібні пристрої до межі. Однак цифрові термометри з харчуванням від мережі – явно не кращий варіант для портативного приладу, яким користуються всього кілька разів на добу.
Для відображення свідчень радіоаматори застосовують у термометрах або світлодіодні індикатори, що споживають досить великий струм і, отже, неоптимальні при батарейному харчуванні, або дорогі РКІ з вбудованим контролером. Тим часом існують дешеві ЖКИ без контролера, наприклад ІЖЦ5-4/8. При правильному підході до розробки схеми їх використання лише трохи її ускладнює. Зменшити габарити економічного приладу можна за рахунок живлення від одного гальванічного елемента.
Має значення і вибір датчика температури. Використовувати p-n перехід напівпровідникового приладу, терморезистор або прецизійний аналоговий датчик, дає пропорційне температурі напруга, нераціонально, так як потрібно аналого-цифрове перетворення. З датчиків з цифровим виходом поширені прилади серії DS18Х2Х з Однопровідна інтерфейсом 1-Wire. Вони компактні і в принципі допускають паралельне підключення необмеженого числа датчиків до одного дроту (точніше до двох, вважаючи загальний). Однак програмна реалізація Однопровідна інтерфейсу досить складна.
Для вимірювання температури в побуті краще використовувати датчики з інтерфейсом I2C. Вони не менш компактні, а багато можна з’єднувати до восьми в паралель. Програмно інтерфейс I2С набагато простіше Однопровідна.
У пропонованому термометрі реалізовані всі викладені ідеї.

Як видно з наведеної на рис. 1 схеми, застосований мікроконтролер PIC16F628 – Більш досконалий, ніж PIC16F84A, і дешевше останнього. Датчик температури – DS1631 з інтерфейсом I2С. Його похибка ± 0,5 ° С в інтервалі температури 0 … +70 ° С. В інших ділянках інтервалу -55 … +125 СС вона не перевищує ± 1 ° С.
Крім прямого призначення, датчик DS1631 може служити вузлом управління термостатом з програмованими значеннями температури включення і виключення нагрівача, причому зроблені установки зберігаються в енергонезалежній пам’яті датчика. Точність перетворення “температура-число” можна програмно змінювати від 9 до 12 двійкових розрядів. Залежно від заданої точності тривалість вимірювального циклу складе 93,75 .. .750 Мс. Завершивши його, датчик DS1631 автоматично переходить в режим зниженого енергоспоживання, з якого його виводить тільки чергова команда, отримана по інтерфейсу I2С.
За допомогою стабілізованого перетворювача постійної напруги в постійне (DC / DC) МАХ1674 напруга гальванічного елемента G1 (1,5 В) підвищується до 3,3 В. Ця дуже цікава мікросхема здатна працювати з ККД до 94% при вхідному напрузі 0,7 … 5,5 В, віддаючи в навантаження струм, який досягає 1 А. Якщо її висновок 1 (FB) з’єднати не з виходом (висновок 8. OUT), як на схемі, а із загальним проводом (Вивід 6, GND), вихідна стабілізовану напругу зросте до 5 В. Підключаючи між зазначеними висновками резистори, вихідна напруга можна регулювати.
ВМАХ1674 передбачений вбудований компаратор. На висновок 2 (LBI) – його неінвертується вхід – подано вхідна напруга. На вході інвертуєтьсякомпаратора – зразкове напруга 1,3 В від внутрішнього стабілізатора,його можна виміряти, на виводі 4 (REF). За допомогою додаткових зовнішніхрезисторів поріг спрацьовування компаратора можна змінити. Впропонованому пристрої до виходу компаратора (висновок 3. LBO) підключенийсвітлодіод HL1. Його світіння попереджає про необхідність замінитиелемент G1.

У термометрі встановлений індикатор на рідких кристалах ІЖЦ5-4/8 (MG1). Так як керувати ним динамічно неможливо, довелося ввести мікросхеми DD2 і DD3 – широко відомі КМОП лічильники К176ІЕ4 з вбудованими перетворювачами коду. Виводячи результат вимірювання температури на індикатор, мікроконтролер DD1, перш все, посилає сигнал скидання на входи R лічильників. Потім подає на входи С кожного з них імпульси, числом, відповідним виведеним цифрам.
Входи 5 лічильників, що відповідають за полярність їх вихідних сигналів, з’єднані з підкладкою індикатора, на яку з виведення 18 мікроконтролера надходять прямокутні імпульси. У підсумку напруга на елементах індикатора теж імпульсне, причому на тих, які не повинні бути видні, воно синфазно напрузі на підкладці, а на видимих ​​- противофазно йому.
Висновки елементів Ж1 (знак “мінус”), б2 і в2 (цифра 1 в розряді сотень градусів) підключені до мікроконтролера безпосередньо. Він програмно формує сигнали потрібної для управління ними форми.
Якщо температуру перевіряють лише кілька разів на добу, немає сенсу тримати термометр включеним Для підвищення економічності передбачено управління його харчуванням за допомогою ключа на транзисторі VT1. Короткочасне замикання контактів кнопки SB1, підключеної паралельно ділянці емітер-колектор транзистора, дає мікроконтролеру DD1 достатньо часу для запуску тактового генератора і виконання процедури ініціалізації, яка, зокрема, встановлює низький рівень на виході RB6. Це утримує транзистор відкритим, а термометр – включеним після відпускання кнопки.
Завершивши ініціалізацію, мікроконтролер звертається до датчика температури, переводячи його в режим девятіразрядний перетворення, потім посипає датчику команду почати вимірювання. Через 100 мс мікроконтролер зчитує результат і перетворює отримане значення у вид, придатний для виведення на індикатор. Якщо датчик не підключений або несправний, будуть виведені два нулі зі знаком “мінус”.
По завершенні завантаження цифр результату в лічильники DD2 і DD3 на виводі 18 мікроконтролера з’явиться напруга збудження індикатора. Ще через 3 з програма завершить роботу, попередньо встановивши високий рівень на виведення 12 мікроконтролера. Транзистор VT1 буде закритий, живлення приладу вимкнено.
Таким чином, натискання на кнопку SB1 призводить до однократному вимірюванню температури і трисекундній відображенню результату на індикаторі. Цим забезпечена висока економічність приладу.
У слові конфігурації необхідно вказати, що тактовий генератор – INTRC (RA6 і RA7 – лінії вводу-виводу), сторожовий таймер вимкнений, включені таймер затримки запуску при включенні живлення і вузол скидання при зниженні напруги живлення. Стан розрядів, які відповідають за режим низьковольтного програмування та роботу виведення MCLR/RA5, в даному випадку байдужі.

При розробці друкованої плати, яка зображена на рис. 2, ставилася мета домогтися мінімальних габаритів приладу. Це вдалося зробити завдяки використанню пасивних елементів типорозміру 0805 для поверхневого монтажу і установці мікросхем DD2, DD3 під індикатором HG1. Мікроконтролер DD1 в малогабаритному корпусі SO.
Котушка L1 намотана на високоомним (більше 2 МОм) резисторі МЛТ-0, 125 обмотувальні проводом діаметром 0,4 мм. Число витків – 17. Її можна замінити уніфікованої індуктивністю 10 … 47 мкГн, розрахованої на струм не менше 1 А.
Рекомендується елементи перетворювача напруги встановлювати на плату першими. На жаль, мікросхему МАХ1674 випускають тільки в малогабаритному корпусі з кроком висновків 0,5 мм. Паяти їх слід малопотужним паяльником з тонким загостреним жалом, набираючи мінімальну кількість припою.
Лише переконавшись, що перетворювач працездатний і його вихідна напруга не відрізняється від номінального (3,3 В) більш ніж на 5%, можна продовжувати монтаж. Встановивши запрограмований мікроконтроллер, перевіряють роботу автоматичного вимикача живлення на транзисторі VT1 і наявність імпульсних сигналів на висновках 10,11 і 18 мікроконтролера.
Після цього можна монтувати мікросхеми DD2, DD3 і в останню чергу – індикатор HG1. Висновки датчика ВК1 можуть бути з’єднані з відповідними контактними майданчиками на платі джгутом проводів довжиною до декількох метрів

Автор: А. ВАКУЛЕНКО Журнал Радіо № 3 2005р.

Зв’язок з автором: Немає даних

Веб сайт автора: Немає даних

Прислав: Немає даних

Джерело: eldigi.ru

Доп матеріали, файли до пристрою (схемі):

Оригінальний текст на asm і прошивка