Бытовой термометр-влагомер на базе датчика SHT21 и ЖКИ от телефона Nokia 3310. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Регуляторы мощности, термометры, термостабилизаторы

 Комментарии к статье

Авторы статьи предлагают читателям изготовить полезный в быту портативный прибор, основой которого являются указанные в заголовке компоненты.

В настоящее время в радиолюбительской литературе появилось огромное число описаний электронных термометров. В большинстве этих устройств (например, [1-3]) использован цифровой датчик температуры DS18B20, что обусловлено его широкой распространенностью, относительно низкой стоимостью, простым подключением к микроконтроллеру с использованием всего одного вывода и высокой точностью (около 0,5 оС).

Но для оценки условий окружающей человека среды кроме температуры важны и другие параметры, особенно относительная влажность воздуха. До недавнего времени для ее измерения применяли отдельные датчики, в большинстве своем аналоговые, требующие кропотливой калибровки. Но сегодня радиолюбителям стали доступны комбинированные цифровые датчики, измеряющие как температуру, так и влажность воздуха.

В качестве примера можно привести датчик SHT21 [4]. По заявлению производителя, это самый маленький в мире датчик влажности и температуры. Выпускается он в миниатюрном шестивыводном корпусе для поверхностного монтажа и соединяется с микроконтроллером по широко распространенному интерфейсу I2C. Интервал измерения относительной влажности воздуха - 0...100 % при типовой погрешности ±2 %. Температура в интервале -40...+125 °С измеряется с типовой погрешностью ±0,3 оС. Все это делает его очень привлекательным для использования в качестве датчика для бытового термометра-влагомера. К недостаткам можно отнести слишком маленькие размеры (3x3x1,1 мм) - далеко не каждый радиолюбитель легко справится с его монтажом на плату, а также довольно высокую стоимость. Однако в 2011 г. фирма Sensirion (разработчик датчика) в рекламных целях рассылала эти датчики всем желающим, и многие украинские и российские радиолюбители успели их получить. По мнению авторов, предлагаемая статья будет им очень полезна.

Для вывода информации в большинстве любительских микроконтроллерных приборов используются знакосинтезирующие индикаторы на светодиодах или жидких кристаллах. Первые потребляют много энергии, а вторые либо требуют сложного сопряжения с микроконтроллером, либо не отличаются большим размером цифр, что затрудняет считывание их показаний с большого расстояния или людьми с ослабленным зрением. В последнее время радиолюбители стали использовать в своих разработках графические ЖКИ от сотовых телефонов, позволяющие при малых габаритах и высокой экономичности синтезировать на экране цифры довольно большого размера. Самым популярным из них стал ЖКИ от сотового телефона Nokia 3310. Это объясняется легкостью его соединения с микроконтроллером (требуются всего четыре или пять проводов, а протокол обмена информацией очень прост) и несложным способом формирования изображения на экране с разрешением 84x48 пкс. К тому же этот ЖКИ значительно дешевле обычно применяемых изделий фирм Winstar и МЭЛТ.

Микроконтроллер ATtiny2313 был выбран в качестве управляющего предлагаемым устройством благодаря своей распространенности, низкой стоимости, малым габаритам и широкому допустимому интервалу напряжения питания (2,7...5,5 В).

Рис. 1

Схема термометра-влагомера показана на рис. 1. Он очень прост - кроме уже упомянутых датчика (B1), ЖКИ (HG1) и микроконтроллера (DD1), в нем всего три конденсатора, два резистора и три разъема.

Датчик B1, как было сказано выше, измеряет текущие температуру и влажность воздуха и по интерфейсу I2C передает полученную информацию в микроконтроллер. Поскольку аппаратный модуль I2C в микроконтроллере ATtiny23l3 не предусмотрен, то обмен информацией организован программно. Резисторы R1 и R2, подключенные к линиям SDA и SCL, необходимы согласно спецификации интерфейса. Они поддерживают на них высокий логический уровень, когда выходные транзисторы интерфейсных передатчиков закрыты. Конденсаторы С1 и С2 - блокировочные цепей питания датчика и микроконтроллера. Они должны находиться как можно ближе соответственно к датчику B1 и микроконтроллеру DD1. Конденсатор С3 необходим для правильной работы ЖКИ и обязательно должен иметь указанную на рис. 1 емкость.

Датчик В1 и конденсатор С1 вынесены на отдельную плату, которая соединяется с основной посредством четырехпроводного плоского кабеля и разъема Х2. Так сделано для того, чтобы иметь возможность поместить датчик в удобное для измерения температуры и влажности место. ЖКИ HG1 соединяется с микроконтроллером с помощью плоского восьмипроводного кабеля и разъема X3. Информация на индикатор передается по реализованному программно интерфейсу SPI. Вилка X1 - двухрядная с расположением штырьков 5x2. Она предназначена для программирования микроконтроллера, а также для подачи на устройство напряжения питания по цепям VCC и GND. Назначение контактов вилки X1 такое же, как у стыкуемой с ней кабельной розетки отладочной платы STK200/300.

Рис. 2

Термометр-влагомер собран на двух печатных платах: основной (рис. 2) и плате датчика (рис. 3). Обе выполнены из фольгированного с одной стороны текстолита.

Рис. 3

Индикатор от телефона Nokia 3310 обычно продается вместе с клавиатурным блоком и микрофоном в виде сборки, показанной на рис. 4. В него встроен контроллер PCD8544, информацию о котором можно найти в [5]. С обратной стороны модуля индикатора находятся пружинные контакты, нумерация которых показана на рис. 5. К ним и следует припаять провода плоского кабеля, соединяющего ЖКИ с разъемом X3.

Рис. 4

Рис. 5

Конечно, для уменьшения габаритов индикатор можно вынуть из корпуса и припаять провода непосредственно к нанесенным на стекло контактным площадкам. Но при этом крайне велик риск случайно повредить его, поэтому такой вариант не рекомендуется. Лучше отпилить от корпуса индикатора верхнюю и нижнюю части. При этом и пайка будет безопаснее, и индикатор останется защищенным от повреждений. Но даже в этом случае стоит помнить, что перегревать пружинные контакты при пайке нельзя. Если их пластмассовый держатель расплавится, это может привести к потере контакта или к замыканию.

После сборки основной платы необходимо загрузить коды из файла ht_meter.hex в программную память микроконтроллера DD1. Конфигурацию микроконтроллера следует установить в соответствии с рис. 6.

Рис. 6

Важно помнить, что максимальное напряжение питания датчика и ЖКИ - 3,6 В, поэтому необходимо отключить их от разъемов X2 и X3 прежде, чем приступать к программированию микроконтроллера с помощью программатора с напряжением питания 5 В. Закончив программирование и отсоединив программатор, ЖКИ и датчик подключают обратно, затем подают напряжение питания (не более 3,6 В) на контакты 2 и 4 разъема X1. Авторы использовали для питания прибора два последовательно соединенных гальванических элемента типоразмера АА.

Рис. 7

Правильно собранный термометр-влагомер в налаживании не нуждается. НаЖКИ HG1 при его работе выводятся в две строки (рис. 7): значения температуры в градусах Цельсия и относительной влажности в процентах. Ниже ЖКИ в передней панели прибора вырезано и закрыто неплотной тканью окно, непосредственно за которым установлена плата с датчиком B1. Выключатель питания в устройстве не требуется, поскольку потребляемый им ток крайне мал, что позволяет ему работать от одного комплекта гальванических элементов непрерывно в течение полугода.

Файлы печатных плат в формате Diptrace и программу микроконтроллера можно скачать с ftp://ftp.radio.ru/pub/2013/09/ht-meter.zip.

Литература

1. Мельников А. Термометр с ЖКИ и датчиком DS18B20. - Радио, 2007, № 1, с. 46.
2. Фролов Д. Компьютерный термометр с датчиком DS18B20. - Радио, 2004, № 9, с. 28, 29.
3. Сокол С. Цифровой термометр. - sokolsp.at.ua/publ/cifrovoj_termom etr/1-1-0-6.
4. SHT21 Humidity and Temperature Sensor IC. - sensirion.com/fileadmin/user_upload/customers/sensirion/Dokume nte/Humidity/Sensirion_Humidity_SHT21_D atasheet_V3.pdf.
5. PCD8544 48 84 pixels matrix LCD controller/driver. - chipfind.ru/datasheet/ pdf/philips/pcd8544.pdf.

Автор: П. Кузнецов, С. Сокол

Смотрите другие статьи раздела Регуляторы мощности, термометры, термостабилизаторы.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Хорошо управляемые луга могут компенсировать выбросы от скота 15.02.2026

Животноводство, особенно разведение крупного рогатого скота, часто обвиняют в значительном вкладе в глобальное потепление из-за мощного парникового газа - метана, который выделяется при пищеварении у жвачных животных. Это вызывает острые политические споры и призывы к сокращению потребления мяса. Однако ученые напоминают, что полная картина климатического воздействия отрасли не ограничивается только выбросами от животных: огромную роль играет окружающая экосистема - пастбища, почва и растительность, которые способны активно поглощать углекислый газ из атмосферы. Исследователи из Университета Небраски-Линкольна решили глубже изучить этот баланс. Группа под руководством профессора Галена Эриксона сосредоточилась на том, как правильно организованные пастбища накапливают углерод в растениях и грунте благодаря естественным процессам, стимулируемым выпасом скота. Ученые подчеркивают, что при достаточном уровне осадков и грамотном управлении такие луга превращаются в мощные природные погло ...>>

NASA тестирует инновационную технологию крыла 15.02.2026

Коммерческая авиация ежегодно расходует колоссальные объемы керосина, что сказывается не только на бюджете авиакомпаний, но и на состоянии окружающей среды. В 2024 году глобальные затраты на авиационное топливо достигли 291 миллиарда долларов, и эта сумма продолжает расти. Чтобы справиться с этими вызовами, NASA активно работает над технологиями, способными заметно повысить аэродинамическую эффективность самолетов. Одним из самых перспективных направлений стало создание специальной конструкции крыла, которая максимизирует естественный ламинарный поток воздуха и минимизирует сопротивление. В январе 2026 года специалисты NASA Armstrong Flight Research Center успешно провели важный этап наземных испытаний концепции Crossflow Attenuated Natural Laminar Flow (CATNLF). Для эксперимента под фюзеляж исследовательского самолета F-15B закрепили вертикально ориентированную масштабную модель высотой около 0,9 м (3 фута), напоминающую узкий киль. Такая компоновка позволила подвергнуть прототип р ...>>

Забота о внуках очень полезна для здоровья мозга 14.02.2026

Общение между поколениями приносит радость всей семье, но мало кто задумывается, насколько активно бабушки и дедушки, заботящиеся о внуках, поддерживают свою умственную форму. Регулярное взаимодействие с детьми стимулирует мозг пожилых людей, помогая сохранять память, скорость мышления и общую когнитивную активность. Новые научные данные подтверждают, что такая добровольная помощь не только важна для общества, но и может замедлять возрастные изменения в мозге. Исследователи из Тилбургского университета в Нидерландах провели анализ, чтобы понять, приносит ли уход за внуками реальную пользу здоровью пожилых людей. Ведущий автор работы Флавия Черечес отметила, что многие бабушки и дедушки регулярно присматривают за детьми, и оставался открытым вопрос, насколько это положительно сказывается на их собственном благополучии, особенно в плане когнитивных функций. Ученые поставили цель выяснить, способен ли регулярный уход за внуками замедлить снижение памяти и других умственных способ ...>>

Случайная новость из Архива Суперконденсаторы на основе мятого графена 22.09.2025 Ученые из Университета Монаша (Австралия) продемонстрировали новый тип графенового материала, получивший название многомасштабный восстановленный оксид графена (M-rGO). Он создается из природного графита и подвергается особой термической обработке, благодаря которой образуется изогнутая поверхность с множеством каналов. Такая структура обеспечивает быстрый и эффективный транспорт ионов, что является ключевым фактором для повышения емкости суперконденсаторов. Руководитель проекта, профессор Майнак Маджумдер, возглавляющий Исследовательский центр ARC по перспективному производству с использованием 2D-материалов (AM2D), отметил, что их команда смогла значительно увеличить площадь поверхности графена. Это открытие, по его словам, открывает дорогу к созданию устройств, которые смогут не только накапливать энергию в объемах, сравнимых с традиционными свинцово-кислотными аккумуляторами, но и выдавать ее во много раз быстрее. Особый интерес вызывает то, что новый материал сочетает высокую плотность энергии с высокой удельной мощностью - свойства, которые крайне редко встречаются одновременно. В ионных жидких электролитах исследователи достигли объемной плотности энергии в 99,5 ватт-часа на литр и удельной мощности до 69,2 киловатт на литр. При этом устройства показали отличную стабильность даже при многократных циклах быстрой зарядки. Научный сотрудник центра ARC AM2D, доктор Петар Йованович, подчеркнул, что полученные показатели являются одними из лучших в истории исследований углеродных суперконденсаторов. Важным преимуществом он назвал возможность масштабного производства технологии и ее совместимость с доступным австралийским сырьем, что делает разработку экономически привлекательной. О перспективах практического применения рассказал и технический директор компании Ionic Industries, дочерней структуры Университета Монаша, доктор Филип Эйчисон. По его словам, предприятие уже наладило выпуск графеновых материалов в коммерческих объемах и сотрудничает с индустриальными партнерами для внедрения инновации в реальные устройства, востребованные на рынке. Таким образом, изогнутый графен может стать основой нового поколения суперконденсаторов, способных заменить традиционные аккумуляторы в ряде приложений. Если технология оправдает ожидания, будущее энергетики может измениться: дома, транспорт и электронные устройства будут заряжаться быстрее, работать дольше и потреблять энергию с куда большей эффективностью, чем сегодня.

Другие интересные новости:

▪ Умная система очистки воздуха в салоне автомобиля

▪ Нанотехнология против комаров

▪ Увеличение продолжительности собачьей жизни

▪ Прозрачное огнеупорное стекло из бамбука

▪ Телеэкран толщиной с лист бумаги

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Инструмент электрика. Подборка статей

▪ статья Экспресс-упаковка. Советы домашнему мастеру

▪ статья Кем была Ксантиппа? Подробный ответ

▪ статья Шлемник байкальский. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Воздействие электрического тока на организм человека. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Зарядное устройство для Li-lon-аккумуляторов. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026