Termometro a batteria. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Regolatori di potenza, termometri, stabilizzatori di calore

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La temperatura dell'aria è uno dei parametri ambientali importanti che influenza in modo significativo molti processi della vita umana. Pertanto, il suo controllo costante crea indubbia comodità. Il termometro proposto è destinato all'uso in interni e presenta numerosi vantaggi:

• in primo luogo, è alimentato da una batteria AA, che non necessita di sostituzione per un anno (il termometro assemblato funziona con successo da 8 mesi);
• In secondo luogo, utilizza un sensore di temperatura digitale. In questo caso si ottiene una precisione di misurazione di circa ±0,5°C. Il sensore digitale viene fornito già calibrato, quindi il dispositivo non necessita di alcuna configurazione aggiuntiva;
• in terzo luogo, collega un indicatore a cristalli liquidi (LCD) direttamente al microcontrollore. In questa modalità, la corrente consumata dall'indicatore è di circa 10 μA, il che ha un effetto benefico sul tempo di funzionamento continuo della batteria.

Il termometro (Fig. 1) è composto da quattro blocchi funzionali.

(clicca per ingrandire)

La temperatura viene misurata da un microcircuito DD1 di tipo MCP9803, prodotto da Microchip. Contiene un sensore di temperatura e un dispositivo che converte il valore della temperatura in un codice digitale con una risoluzione di 0,0625°C. Questo codice è memorizzato nei registri del microcircuito e può essere richiesto dal microcontrollore tramite l'interfaccia l2C. I resistori R1 e R2 vengono utilizzati per implementare questa interfaccia. Il campo di funzionamento del sensore di temperatura va da -40 a +125 C, che copre notevolmente il campo di temperatura del display LCD utilizzato (da -10 a +50 ° C). Pertanto, l'intervallo di misurazione del termometro è limitato dall'intervallo di temperatura del display LCD. Va notato che quasi tutti gli LCD non funzionano a basse temperature senza un riscaldamento speciale. Tuttavia, le temperature negative sono molto rare per i locali residenziali.

La temperatura viene misurata circa una volta ogni 8 s. Per il resto del tempo, il sensore e il microcontrollore sono in modalità sospensione (le letture continuano a essere visualizzate), il che riduce significativamente il consumo energetico. Il codice digitale della temperatura viene trasmesso al microcontrollore DD2 tipo PIC16F916 per l'ulteriore elaborazione e visualizzazione sul display LCD HG1 (modello VI-201 di Varitronix). Il display LCD ha due cifre per l'indicazione della temperatura e due punti decimali. Il punto di sinistra non viene utilizzato, quello di destra viene utilizzato per separare interi e decimi di grado nell'intervallo da 0 a +9,9 ° C.

Le temperature comprese tra -9 e 0°C e tra +10 e +50°C vengono visualizzate solo come numero intero. La cifra sinistra del display LCD viene utilizzata anche per indicare il segno meno per temperature negative.

Come dimostra la pratica, per la maggior parte delle applicazioni è sufficiente determinare la temperatura dell'aria con una precisione di frazioni intere di grado. Ciò consente l'uso di LCD di grandi dimensioni ampiamente utilizzati per una facile lettura.

Il dispositivo è alimentato da una batteria AA da un convertitore di tensione realizzato su un chip DA1 del tipo MAX1724 di Maxim. Il microcircuito MAX1724 è disponibile in diverse versioni per tensioni di uscita fisse da 2...5 V. Noi abbiamo utilizzato la versione da 5 V. Tuttavia, la durata della batteria può essere ulteriormente aumentata utilizzando la versione del microcircuito per una tensione di uscita di 3 V. Anche il sensore, il microcontrollore e il display LCD possono funzionare sotto tale pressione.

.I condensatori di filtro C2 e C3 sono necessari per il normale funzionamento del convertitore e il condensatore C1 serve a sopprimere le ondulazioni ad alta frequenza del convertitore e prevenire l'autoeccitazione del microcontrollore. Una caratteristica distintiva del microcircuito convertitore è l'assenza di un diodo raddrizzatore, caratteristico di tali circuiti. Ciò consente di ottenere un'elevata efficienza del convertitore. L'induttanza L1 con un'induttanza di 10...22 μH può essere di quasi ogni tipo, poiché la corrente consumata dal convertitore è molto piccola. Abbiamo utilizzato uno starter di piccole dimensioni SRU5016-100Y della Bourns.

Il circuito stampato del termometro è stato sviluppato per il chip MAX1724 in un pacchetto QFN. Anche tutti gli altri elementi sulla scheda sono progettati per SMD-MOH (montaggio su superficie). I resistori R1 e R2 possono trovarsi nei colli 0806 o 1206. Condensatori elettrolitici al tantalio C2 e C3 - per una tensione operativa di 10 V, il condensatore C1 è ceramico, nel collo 0806. I microcircuiti DA1 e DD1 si trovano rispettivamente nei colli SOT23-5 e S08 . Il sensore MCP1 può essere utilizzato come DD9802. È disponibile in un contenitore SOT5-23 a 5 pin leggermente più piccolo. Questa sostituzione comporterà un leggero aggiustamento al circuito stampato, ma non sarà necessaria alcuna modifica al codice del microcontrollore. Il microcontrollore stesso può essere sostituito con PIC16F914.

Il circuito stampato è progettato per il chip PIC16F916 in un pacchetto QFN ed è realizzato in laminato in fibra di vetro su un lato con dimensioni di 65x39 mm (Fig. 2). Sul retro della scheda sono installati due ponticelli a filo, mostrati in il diagramma di disposizione. La forma del circuito stampato è progettata per l'installazione in una custodia standard "JAL-1" con dimensioni di 68x22x42 mm. Il case ha due montanti per fissare la scheda con due viti.Nella parete laterale del case, di fronte al sensore di temperatura, è praticato un foro da 02 mm per migliorare il trasferimento di calore.

Il pannello frontale è realizzato in plexiglass spesso 2 mm ed è fissato con quattro viti alle corrispondenti cremagliere dell'alloggiamento. Un portabatterie AA è incollato sul fondo del case. La batteria è collegata alle prese contrassegnate “+” e “-” sulla scheda. A causa del basso consumo di corrente, non viene fornito un interruttore di alimentazione.

Quando si assembla il termometro, è necessario installare prima il microcontrollore sulla scheda. La sua installazione viene effettuata mediante saldatura con aria calda. Dopo l'installazione è necessario scrivere al suo interno il programma riportato nella tabella.

(clicca per ingrandire)

Per la programmazione è possibile utilizzare un qualsiasi programmatore collegato tramite cavo ICSP a 5 fili. Il cavo è temporaneamente collegato alle uscite del controller attraverso le prese di installazione LCD sulla scheda. La lunga traccia PCB collegata al pin 26 (MCLR) è fornita per una facile saldatura del corrispondente filo del cavo ICSP. Dopo la programmazione questo binario non viene più utilizzato e la presa di collegamento del filo rimane coperta dal pannello LCD.

Non è necessario regolare un termometro correttamente assemblato.

Autori: S. Bezrukov, V. Artistov, Superiore, USA

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