Батарейный термометр. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Регуляторы мощности, термометры, термостабилизаторы

 Комментарии к статье

Температура воздуха является одним из важных параметров окружающей среды, существенно влияющим на многие процессы жизнедеятельности человека. Поэтому ее постоянный контроль создает несомненные удобства. Предлагаемый термометр предназначен для использования внутри жилых помещений и отличается рядом достоинств:

• во-первых, он питается от одной пальчиковой батареи, которая не требует замены в течение года (собранный термометр успешно работает уже 8 месяцев);
• во-вторых, в нем используется цифровой датчик температуры. При этом достигается точность измерений порядка ±0,5°С. Цифровой датчик поставляется уже откалиброванным, поэтому устройство не требует никакой дополнительной настройки;
• в-третьих, это подключение жидкокристаллического индикатора (ЖКИ) непосредственно к микроконтроллеру. В таком режиме потребляемый индикатором ток составляет порядка 10 мкА, что благоприятно отражается на времени непрерывной работы от батареи.

Термометр (рис.1) состоит из четырех функциональных блоков.

(нажмите для увеличения)

Температура измеряется микросхемой DD1 типа МСР9803, производимой фирмой Microchip. Она содержит в себе датчик температуры и устройство, преобразующее значение температуры в цифровой код с разрешением 0,0625°С. Этот код хранится в регистрах микросхемы и может быть затребован микроконтроллером по интерфейсу l2C. Резисторы R1 и R2 служат для реализации этого интерфейса. Рабочий диапазон датчика температуры - от -40 до +125 С, что существенно перекрывает температурный диапазон используемого ЖКИ (от -10 до +50°С). Поэтому диапазон измерений термометра ограничен температурным диапазоном ЖКИ. Следует отметить, что практически все ЖКИ не работают при низких температурах без специального подогрева. Однако отрицательные температуры весьма редки для жилых помещений.

Температура измеряется примерно один раз в 8 с. В остальное время датчик и микроконтроллер находятся в спящем режиме (показания продолжают индицироваться), что существенно снижает энергопотребление. Цифровой код температуры передается в микроконтроллер DD2 типа PIC16F916 для дальнейшей обработки и отображения на ЖКИ HG1 (модель VI-201 фирмы Varitronix). ЖКИ имеет два разряда для индикации температуры и две десятичные точки. Левая точка не используется, а правая служит для разделения целых и десятых долей градуса пределах от 0 до +9,9°С.

Температура в пределах от -9 до 0°С и от +10 до +50°С показывается только как целое число. Левый разряд ЖКИ также используется для индикации знака минус для отрицательных температур.

Как показывает практика, определение температуры воздуха с точностью до целых долей градуса вполне достаточна для большинства приложений. Это позволяет применить широко распространенные ЖКИ большого размера для удобства считывания показаний.

Питание устройства от одной пальчиковой батареи обеспечивается преобразователем напряжения, выполненным на микросхеме DA1 типа МАХ1724 фирмы Maxim. Микросхема МАХ1724 выпускается в нескольких вариантах на фиксированные выходные напряжения в пределах 2...5 В. Нами применен ее вариант на 5 В. Однако долговечность батареи можно еще повысить, использовав вариант микросхемы на выходное напряжение 3 В. Сенсор, микроконтроллер и ЖКИ тоже могут работать от такого напряжения.

.Фильтрующие конденсаторы С2 и C3 необходимы для нормальной работы преобразователя, а конденсатор С1 служит для подавления высокочастотных пульсаций преобразователя и предотвращения самовозбуждения микроконтроллера. Отличительной особенностью микросхемы преобразователя является отсутствие выпрямительного диода, характерного для подобных схем. Этим достигается высокая эффективность преобразователя. Дроссель L1 индуктивностью 10...22 мкГн может быть практически любой конструкции, так как потребляемый от преобразователя ток очень мал. Нами использован малогабаритный дроссель SRU5016-100Y фирмы Bourns.

Печатная плата термометра разрабатывалась под микросхему МАХ1724 в корпусе QFN. Все остальные элементы на плате также рассчитаны на SMD-MOH-таж (поверхностный). Резисторы R1 и R2 могут быть в корпусах 0806 или 1206. Танталовые электролитические конденсаторы С2 и C3 - на рабочее напряжение 10 В, конденсатор С1 - керамический, в корпусе 0806. Микросхемы DA1 и DD1 - в корпусах SOT23-5 и S08 соответственно. В качестве DD1 можно использовать датчик МСР9802. Он выпускается в 5-выводном корпусе SOT23-5 несколько меньших размеров. Эта замена повлечет за собой небольшую коррекцию печатной платы, однако никаких изменений в коде микроконтроллера не потребуется. Сам микроконтроллер может быть заменен на PIC16F914.

Печатная плата разработана под микросхему PIC16F916 в корпусе QFN и изготовлена из одностороннего фольгированного стеклотекстолита размерами 65x39 мм (рис.2) С обратной стороны платы устанавливаются две проволочные перемычки, показанные на схеме расположения. Форма печатной платы рассчитана на установку ее в стандартный корпус "JAL-1" размерами 68x22x42 мм. В корпусе имеются два столбика для закрепления платы двумя винтами, В боковой стенке корпуса, напротив датчика температуры, просверлено отверстие 02 мм для улучшения теплообмена.

Лицевая панель выполнена из оргстекла толщиной 2 мм и крепится четырьмя винтами к соответствующим стойкам корпуса. На дне корпуса приклеен держатель для батареи типа АА. Батарея подключается на плате к гнездам, помеченным "+" и "-". Из-за малого потребления тока выключатель питания не предусмотрен.

При сборке термометра первым на плату следует установить микроконтроллер. Монтаж его производится пайкой горячим воздухом. После монтажа следует записать в него программу, приведенную в таблице.

(нажмите для увеличения)

Для программирования можно использовать любой программатор, подключаемый через 5-проводной ICSP-кабель. Кабель временно соединяется с выводами контроллера через гнезда установки ЖКИ на плате. Длинная печатная дорожка, подключенная к выводу 26 (MCLR), предназначена для удобства припаивания соответствующего провода ICSP-кабеля. После программирования эта дорожка более не используется, и гнездо для подключения провода остается закрытым панелью ЖКИ.

Правильно собранный термометр в налаживании не нуждается.

Авторы: С.Безруков, В.Артистов, Superior, USA

Смотрите другие статьи раздела Регуляторы мощности, термометры, термостабилизаторы.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Питомцы как стимулятор разума 06.10.2025

Помимо эмоциональной поддержки, домашние питомцы могут оказывать заметное воздействие на когнитивные процессы, особенно у пожилых людей. Новое масштабное исследование показало, что общение с кошками и собаками не просто улучшает настроение - оно действительно способствует замедлению возрастного снижения умственных способностей. Работа проводилась в рамках проекта Survey of Health, Ageing and Retirement in Europe (SHARE), охватывающего период с 2004 по 2022 год. В исследовании приняли участие тысячи европейцев старше 50 лет. Анализ показал, что владельцы домашних животных демонстрируют более устойчивые когнитивные функции по сравнению с теми, кто не держит питомцев. Особенно выражен эффект оказался у владельцев кошек и собак. Согласно данным ученых, владельцы собак дольше сохраняют хорошую память, в то время как хозяева кошек медленнее теряют способность к быстрому речевому взаимодействию. Исследователи связывают это с тем, что ежедневное взаимодействие с животными требует внимани ...>>

Мини-ПК ExpertCenter PN54-S1 06.10.2025

Компания ASUSTeK Computer презентовала новый мини-компьютер ASUS ExpertCenter PN54-S1. Устройство ориентировано на пользователей, которым важно сочетание производительности, энергоэффективности и универсальности - от офисных задач до мультимедийных проектов. В основе ExpertCenter PN54-S1 лежит современная аппаратная платформа AMD Hawk Point, использующая архитектуру Zen 4. Это поколение чипов отличается улучшенным управлением энергопотреблением и повышенной вычислительной мощностью. Новинка доступна в конфигурациях с процессорами Ryzen 7260, Ryzen 5220 и Ryzen 5210, представленных AMD в начале 2025 года. Таким образом, устройство охватывает широкий диапазон задач - от базовых офисных до ресурсоемких вычислений. Корпус мини-ПК выполнен из прочного алюминия и имеет размеры 130&#215;130&#215;34 мм, что делает его практически незаметным на рабочем столе или за монитором. Несмотря на компактность, внутренняя компоновка позволяет установить два модуля оперативной памяти SO-DIMM ...>>

Глазные капли, возвращающие молодость зрению 05.10.2025

С возрастом человеческий глаз постепенно теряет способность четко видеть на близком расстоянии - развивается пресбиопия, или возрастная дальнозоркость. Этот естественный процесс связан с утратой эластичности хрусталика и ослаблением цилиарной мышцы, отвечающей за фокусировку. Миллионы людей по всему миру сталкиваются с необходимостью носить очки для чтения или прибегают к хирургическим методам коррекции. Однако исследователи из Центра передовых исследований пресбиопии в Буэнос-Айресе представили решение, которое может стать удобной и неинвазивной альтернативой - специальные глазные капли, способные улучшать зрение на длительный срок. Разработку возглавила Джованна Беноцци, директор Центра. По ее словам, цель исследования состояла в том, чтобы предоставить пациентам с пресбиопией эффективный и безопасный способ коррекции зрения без хирургического вмешательства. Новые капли, созданные на основе пилокарпина и диклофенака, показали убедительные результаты: уже через час после первого пр ...>>

Случайная новость из Архива Однослойный графен продемонстрировал гигантское магнитосопротивление 24.04.2023 Команда физиков нашла в образцах однослойного графена проявления гигантского магнитосопротивления - явления смены электросопротивления при попадании в магнитное поле. Графен демонстрировал рост сопротивления с индукцией магнитного поля на несколько сотен процентов, хотя сопротивление имело разный характер в слабых и сильных магнитных полях. Изменяя электросопротивление в ответ на приложенное магнитное поле, материалы демонстрируют явление магнитосопротивления. Оно возникает в результате искривления траекторий носителей тока в материале под влиянием магнитного поля. Одним из проявлений такого явления является гигантское магнитосопротивление. Его нашли в многослойных магнитных материалах, в которых ферромагнитные слои разделяли немагнитными слоями шириной в несколько нанометров, что приводило к существенному понижению электросопротивления. Эффект оказался гораздо больше, чем известные к тому времени проявления магнитосопротивления, поэтому и получил название "гигантское магнитосопротивление" и нашел много применений в электронике. Теперь команда физиков из университетов Великобритании и Сингапура сообщила, что ей удалось обнаружить явление гигантского магнитосопротивления в однослойном бездефектном графене. Графеном называют одну из модификаций углерода, материал толщиной в один атом, отличающийся высокой подвижностью носителей заряда - более ста тысяч квадратных сантиметров на вольт в секунду. В бездефектном графене, где электроны и дыры распределены равномерно, они ведут себя как плазма, где безмассовые электроны и дыры сталкиваются с большой скоростью. Она проявляет необычные свойства, например квантово-критическое рассеяние или даже гидродинамические характеристики. Однако мало известно о поведении плазмы частиц в магнитных полях. Для своего эксперимента физики приложили к однослойному графену электрическое поле, чтобы сравнить количество электронов и дыр. Полученный бездефектный графен физики помещали в магнитные поля величиной от 0,1 до 10 тесла. При меньших магнитных полях, приложенных перпендикулярно образцу графена, сопротивление выросло на 110 процентов, квадратично с ростом магнитного поля при температуре в 300 кельвинов. При сильных магнитных полях сопротивление приобрело линейный характер и стало увеличиваться линейно с ростом магнитного поля, причем на 2 500 и 8 600 процентов. Это на несколько порядков выше, чем магнитопротивление, обнаруженное в любом другом материале при таких температурах. Полученные результаты физики надеются использовать для объяснения механизмов появления гигантского магнитосопротивления и других материалов, что понадобится для использования этого явления в спинтронных устройствах.

Другие интересные новости:

▪ TOSHIBA представила прототипы аудиоплееров на топливных элементах

▪ Электрический беспилотный паром MF Estelle с автопилотом

▪ Центр управления умным домом IKEA DIRIGER

▪ Супервспышка на Солнце может уничтожить всю электронику на Земле

▪ Переработка рыбных отходов в пищевые продукты

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники. Подборка статей

▪ статья Скоростная судомодель класса F3V. Советы моделисту

▪ статья Как работают банки крови? Подробный ответ

▪ статья Прутняк обыкновенный. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Технические характеристики электродов зарубежного производства, предназначенных для сварки углеродистых сталей. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья УМЗЧ на полевых транзисторах. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025