АВТ1999 — термометр МИН-МАКС двухканальный с сигнализацией

Зачастую мы требуем от систем домашней автоматизации не только измерение температуры, но и информацию о измеренной максимальной и минимальной температуре. Бывает и так, что измерение должно активировать сигнализацию, если температура выходит за пределы установленного диапазона. Представленный термометр можно использовать в растениеводстве, животноводстве, домашнем отоплении и других системах домашней автоматизации.

Представленный термометр используется для контроля температуры в двух точках, с использованием датчиков температуры типа DS18B20 с интерфейсом 1-Wire. Диапазон измерения температуры датчиком от -55°С до +125°С, точность измерения ±0,5°С (от -10°С до +85°С), ±2°С (от -55°С до +125°С), а разрешение отсчета: 0,1°С во всем диапазоне измерения.

Для каждого датчика может быть объявлен нормальный температурный диапазон, при превышении которого будет звучать звуковой сигнал (сигнал звучит с периодичностью до тех пор, пока температура остается выше или ниже установленной) и соответствующее сообщение на дисплее.

Термометр также оснащен памятью минимальных и максимальных значений с возможностью сброса в любой момент. Дополнительным функционалом является возможность присвоения индивидуального имени каждой из двух точек измерения.

Принципиальная схема термометра показана на рыс. 1. Его работой управляет микроконтроллер US1 (ATmega8), синхронизированный с внутренним RC-генератором. На термометр должно поступать напряжение 7…12 В постоянного тока, подключаемое к разъему «ЗАС 12 В». Источником питания может быть любой источник постоянного тока с токовой нагрузкой 150 мА и более. Диод D1 защищает от неправильной полярности питающего напряжения. Стабилизатор УС2 подает напряжение +5 В, а конденсаторы С1…С4 обеспечивают правильную фильтрацию этого напряжения.

Рис. 1. Принципиальная схема термометра MIN/MAX

Измеренная температура (4 строки × 16 символов). Благодаря многосимвольному дисплею возможно одновременное отображение всех параметров — как при нормальной работе, т.е. при считывании измеренных температур, так и при настройке сигналов тревоги.

Линии данных ЖК-дисплея подключены к контактам PB0…PB5 микроконтроллера. Показания температуры обновляются каждые 2 секунды. Подсветка дисплея управляется транзистором T1. Его контрастность регулируется потенциометром PR1. Кнопки S1…S3 используются для входа в настройки и настройки термометра. В качестве тревожного сигнализатора использовался зуммер, управляемый транзистором Т2.

Каждый из датчиков DS18B20 подключен к отдельному выводу микроконтроллера (PD6 и PD7). Благодаря такому решению датчики готовы к работе сразу после их подключения и включения питания, что избавляет от необходимости их поиска на шине и регистрации серийных номеров.

Рис. 2. Схема крепления термометра МИН/МАКС (уменьшено на 26%)

Термометр монтировался на двусторонней печатной плате размерами 62×97 мм. Схема его сборки показана на рыс. 2. Термометр обычно монтируется, за исключением ЖК-дисплея, который должен находиться на расстоянии 6 мм от пластины, и кнопок, которые необходимо припаять со стороны печати. Как собрать эти элементы показано на Фото 3.

Фото 3. Способ крепления кнопок и дисплея

Список компонентов:

Р1, Р2: 2,2 кВ

Р3, Р4: 3,3 кВ

РН1: лестница 4 × 10 кВ

ПР1: 10 кВ

С1, С2: 100 мФ

С3, С4: 100 нФ

Д1: 1Н4007

США1: ATmega8

США2: 7805

Т1, Т2: BC557

DIS1: ЖК-дисплей 4 × 16

BZ1: зуммер 3 В или 5 В

S1… S3: кнопка с стержнем 17,5 мм

X1: 3×ARK2/500 lub 2×ARK3/500

16-контактная полоса с золотыми булавками

Узкая база DIL28

Правильно собранная система не требует никаких пуско-наладочных работ и может начать работать сразу после подключения датчиков. Датчики температуры следует подключать к печатной плате, подключив их крайние выводы к точке с маркировкой «-», а средний вывод к точке с маркировкой DQ.

Производитель термометров гарантирует корректную работу датчика с кабелем длиной 30 м, что было подтверждено в ходе испытаний. Если мы измеряем только температуру воздуха, достаточно экранировать датчики от возможных погодных условий или механических повреждений термоусадочной трубкой.

При измерении температуры жидкости следует позаботиться о надежной защите датчика и его контактов от влаги. Проще всего это сделать с помощью систем DS18B20, устанавливаемых в заводских условиях на провода и закрытых в специальные сердечники из нержавеющей стали, дополнительно залитые эпоксидной смолой.

Когда датчики уже подключены к плате, подключите питание и отрегулируйте контрастность дисплея с помощью потенциометра PR1. На дисплее отобразятся имена каналов измерения по умолчанию и текущая считанная температура. Если подключен только один датчик, на дисплее не появится никакого значения — в том месте, где мы обычно видели бы температуру. Прокручивание на дисплее названий измерительных каналов сигнализирует о работе термометра.

Управление устройством простое и интуитивно понятное и осуществляется с помощью трех кнопок: S1 (∧ — вверх), S2 (OK — подтвердить/далее) и S3 (∨ — вниз). Рысь. 4 показывает следующие окна пользовательского интерфейса.

Рис. 4. Окна пользовательского интерфейса

Чтобы назвать измерительный канал, нажмите кнопку ∨. Курсор появится в первой строке, а после подтверждения выбора кнопкой OK мы увидим окно «Новое имя». С помощью кнопок ∧ и ∨ выберите первый символ. Подтверждение выбора кнопкой OK, переходим к следующему символу. Если поле оставить пустым, нажмите OK и двигаемся дальше, пока не вернемся к главному окну дисплея. Аналогичное название дано второму измерительному каналу.

Для перехода из главного окна в окно предварительного просмотра минимальных и максимальных значений температуры нажмите OK. Дополнительно в этом окне с помощью кнопок ∧ или ∨ переместить курсор на выбранную температуру OK, вы можете удалить выбранное значение температуры. После этой операции термометр вернется в главное окно.

Чтобы установить аварийную температуру, выберите соответствующее окно в главном меню, а затем с помощью кнопок ∧ и ∨ поместите курсор в соответствующую строку. После подтверждения выбора кнопкой OK, курсор в виде стрелки <изменится на символ квадратной скобки]. С этого момента с помощью кнопок ∧ и ∨ можно установить значение температуры, при котором должен срабатывать сигнал тревоги о превышении этого значения. Установленное значение температуры ограничено одним градусом Цельсия. После подтверждения настроек кнопкой OK, установленные значения будут сохранены в памяти, а термометр вернется к отображению текущих температур, считанных с датчиков. После обнаружения превышения установленного диапазона температур на канале измерения будет активирован прерывистый звуковой сигнал, а под значением температуры появится надпись!ТРЕВОГА!.

Опционально комплект может быть оснащен передней панелью, адаптированной к корпусу Z52. Его проект доступен в PDF-файле, в дополнительных материалах к проекту.