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:

Микропластик в атмосфере - скрытый ускоритель глобального потепления 31.05.2026

Микропластик уже давно признан одним из самых масштабных загрязнителей планеты. Он проникает в океаны, почву, организмы животных и даже в тело человека. Однако до недавнего времени мало кто задумывался о его влиянии на климатические процессы. Новое исследование показало, что микро- и нанопластик в атмосфере способен поглощать тепло, тем самым внося дополнительный вклад в глобальное потепление. Ученые обнаружили, что воздействие пластиковых частиц на климат зависит от их цвета. Светлые частицы отражают солнечный свет и способствуют некоторому охлаждению, в то время как более темные - активно поглощают тепло и излучение. Со временем пластик в атмосфере темнеет под воздействием ультрафиолета, что усиливает его согревающий эффект. Этот процесс напоминает пожелтение пластиковых парковочных талонов, оставленных на солнце. Соавтор исследования, заслуженный профессор наук о Земле в Университете Дьюка Дрю Шинделл отметил, что влияние микропластика на изменение климата пока относительно не ...>>

Универсальный бытовой робот-гуманоид GigaAI SeeLight S1 31.05.2026

Развитие робототехники постепенно переносит сложные машины из промышленных цехов прямо в повседневную жизнь людей. Китайская компания GigaAI сделала важный шаг в этом направлении, представив SeeLight S1 - первую в стране модель универсального бытового робота-гуманоида. Эта разработка призвана взять на себя рутинные домашние дела и стать настоящим помощником в повседневной жизни. Уже в конце текущего месяца сотня роботов SeeLight S1 начнет проходить испытания в специализированном жилом комплексе, предназначенном для работников высокотехнологичных отраслей. По словам генерального директора GigaAI Чжу Чжэна, в первой половине 2027 года роботы будут переданы для бесплатного тестирования обычным семьям в Ухане - столице провинции Хубэй. Такой подход позволит собрать реальные данные о работе устройства в домашних условиях. В демонстрационном видео робот, передвигающийся на колесах, уверенно справляется с множеством бытовых задач. Он нарезает овощи, жарит яйца, загружает стиральную маши ...>>

Вкусовые пристрастия формируются еще в утробе 30.05.2026

Предпочтения человека к еде закладываются задолго до первого прикорма. Современная наука подтверждает, что ребенок начинает знакомиться с ароматами и вкусами пищи еще до рождения, через околоплодные воды. Новое международное исследование показало, что регулярное потребление определенных продуктов беременной женщиной может формировать долгосрочные пищевые предпочтения у ребенка, сохраняющиеся даже спустя годы после появления на свет. Ученые из университетов Великобритании, Франции и Нидерландов провели эксперимент с участием беременных женщин. Одной группе будущих мам давали капсулы с порошком капусты кейл, другой - с порошком моркови. Реакцию детей на эти запахи проверяли в три этапа: сначала в утробе матери с помощью 4D-УЗИ на поздних сроках беременности, затем в возрасте трех месяцев и, наконец, когда детям исполнилось три года. Результаты оказались весьма убедительными. Дети женщин, принимавших порошок кейла, положительно реагировали на запах этой капусты, но негативно - на ар ...>>

Случайная новость из Архива Экологически чистая энергия из воздуха 19.03.2023 Ученые обнаружили, что одним из "родственников" туберкулезной бактерии является фермент, превращающий водород в электрический ток. Исследователи считают, что открытие может быть использовано для нового способа получения энергии из воздуха. Это бактерия Mycobacterium smegmatis, использующая фермент Huc для выработки в атмосфере энергии из водорода, позволяющая выжить в экстремальной среде, где имеется дефицит питательных веществ. Ученые заявили, что обнаружили и изучили фермент, который может использоваться в качестве источника чистой энергии для пополнения питания портативных компьютеров. "Мы считаем, что источник питания, содержащий фермент Huc, может снабжать энергией целый ряд небольших портативных устройств, включая биометрические датчики, устройства для мониторинга окружающей среды, цифровые часы, калькуляторы и даже простые компьютеры", - сообщил ведущий автор исследования Рис. Гринтер, микробиолог Университета Монаша в Австралии. Это быстро растущее непаразитарное бактериальное вещество, которое часто используется для изучения клеточной структуры возбудителя туберкулеза - Mycobacterium smegmati. В течение многих лет было известно о том, что эта бактерия превращает водород в электричество. Ученые выяснили, что она способна выжить в суровых погодных условиях, таких как Антарктида, вулканы и глубинные океаны, где очень мало других источников энергии. "Если обеспечить фермент Huc более концентрированным водородом, он будет давать больше электрического тока. Это означает, что фермент Huc можно использовать в топливных элементах для питания более сложных устройств, таких как умные часы или смартфоны, более сложные портативные компьютеры и, возможно, даже автомобили", - пояснил Гринтер. Ученые обнаружили в центре фермента Huc заряженную структуру, содержащую ионы никеля и железа. Когда молекула водорода попадает в активную зону, протоны и электроны оказываются в цепи между никелевыми и железными атомами. Затем фермент отправляет электроны в "проводящие пути", являющиеся проводниками электрического тока. Эксперименты подтвердили, что Huc способен сохраняться в течение длительного времени и может поглощать водород в ничтожной концентрации, которая составляет 0,00001% от вдыхаемого человеком объема воздуха. Ученые полагают, что эти свойства в сочетании со способностью бактерии вездесущности могут стать идеальными кандидатами на роль чистого источника энергии для органических батарей.

Другие интересные новости:

▪ Смартфон Sony с дисплеем Retina

▪ Умная мышка Cheerdots 2 со встроенным ChatGPT

▪ Высокоэнтропийные сплавы для новых сверхпроводников

▪ Наём роботов вместо людей

▪ Увидь, понюхай, прикоснись - телевидение завтрашнего дня

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Сборка кубика Рубика. Подборка статей

▪ статья Жить значит мыслить. Крылатое выражение

▪ статья Какие животные самые ленивые? Подробный ответ

▪ статья Арония черноплодная. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Как построить антенну на 2,4 GHz. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Кто взял вещи? Секрет фокуса. Секрет фокуса

[an error occurred while processing this directive] Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026