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:

Польза белкового завтрака 14.01.2026

Правильное питание по утрам играет ключевую роль в поддержании здоровья и контроле веса. Многочисленные исследования подтверждают, что состав завтрака может влиять на аппетит в течение всего дня и качество употребляемой пищи. Австралийские ученые провели масштабный эксперимент, который показал, что употребление белковой пищи с утра помогает дольше чувствовать сытость и предотвращает переедание. В исследовании участвовали более 9 тысяч человек среднего возраста 46 лет. В период с 2011 по 2012 год специалисты анализировали рационы респондентов, оценивая долю основных макронутриентов. В среднем участники потребляли 43% углеводов, 31% жиров, 18% белков, 2% клетчатки и 4% алкоголя. Такой рацион позволил ученым проследить взаимосвязь между утренним приемом пищи и пищевым поведением в течение дня. Выяснилось, что участники, чей завтрак содержал недостаточное количество белка, ощущали повышенный аппетит в течение дня. Они ели больше, чем необходимо, и часто выбирали продукты с высоким со ...>>

Технология SmartPower HDR 14.01.2026

Ноутбуки стремительно развиваются в плане графики и мультимедийных возможностей, но яркие дисплеи с высоким динамическим диапазоном (HDR) часто становятся серьезной нагрузкой для аккумуляторов. Длительная работа с видео высокого качества или играми в HDR приводит к быстрой разрядке батареи, что ограничивает мобильность пользователей и снижает комфорт работы. Решить эту проблему призвана новая технология SmartPower HDR, разработанная совместно компаниями Samsung Display и Intel. Суть технологии заключается в динамическом управлении напряжением OLED-панелей. Чипсет ноутбука в реальном времени анализирует пиковую яркость каждого кадра и передает эти данные контроллеру дисплея, который оптимизирует подачу напряжения в зависимости от количества активных пикселей. В отличие от традиционных режимов HDR, где яркость часто фиксируется на максимальном уровне, SmartPower HDR адаптируется к конкретному контенту, что снижает энергопотребление без потери качества изображения. Технология позвол ...>>

Недосып существенно сокращает жизнь 13.01.2026

Сон является одной из самых фундаментальных потребностей человека. Он влияет на обмен веществ, работу сердца и мозга, иммунитет и общее самочувствие. Современный ритм жизни часто заставляет людей жертвовать сном ради работы, учебы или развлечений, но ученые предупреждают: регулярный недосып может иметь далеко идущие последствия для здоровья и долголетия. Исследователи из Орегонского университета здравоохранения и науки пришли к выводу, что сон менее семи часов в сутки связан с сокращением продолжительности жизни. По данным специалистов, хроническая нехватка сна не только вызывает усталость и снижение работоспособности, но и постепенно сказывается на здоровье органов и систем, увеличивая риски развития различных заболеваний. Для анализа ученые использовали обширную национальную базу данных США, сопоставляя показатели ожидаемой продолжительности жизни на уровне штатов с результатами опросов Центров контроля и профилактики заболеваний за период с 2019 по 2025 годы. Они учитывали мно ...>>

Случайная новость из Архива Гель, позволяющий приклеивать датчики к внутренним органам 30.12.2014 Возможность слежения за физиологическими показателями необходима для научных исследований, точной диагностики заболеваний и наблюдения за состоянием здоровья пациента. Одним из эффективных способов сбора соответствующих данных является измерение электрических и других параметров с помощью датчиков. И если с креплением датчиков на поверхности тела все более-менее ясно, то прикрепить электрод к поверхности внутреннего органа не так уж просто. По крайней мере, было до разработки японских исследователей, о которой рассказано в публикациях японского агентства по науке и технологии JST и издания Nature Communications. Крепить датчики на влажные, мягкие, меняющие форму ткани и органы предполагается с помощью специального геля на основе поливинилового спирта. Он обладает эластичностью и другими свойствами, необходимыми для обеспечения надежного контакта датчиков с живой тканью в течение, по меньшей мере, нескольких часов. Пока, конечно, дело дошло только до экспериментов на животных. Но эти эксперименты подтвердили жизнеспособность идеи. Ученые надеются, что со временем разработка найдет применение в медицинских приборах и протезах.

Другие интересные новости:

▪ Смоуничтожающийся смартфон

▪ Минивэн Carnival 2022

▪ Самолеты против голубей

▪ Суперкомпьютер успешно имитирует общение с подростком

▪ Беспилотники SkyOrbiter обеспечат доступ в интернет

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Радио - начинающим. Подборка статей

▪ статья Мартышкин труд. Крылатое выражение

▪ статья Какой совет будущим поколениям дал Карл Маркс на смертном одре? Подробный ответ

▪ статья Кондуктор. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Управление модулем Ke-USB24A из Excel. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Отвертка, сделанная своими руками. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026