Двухканальный термометр-термостат на ATmega8. Двух канальный термометр-термостат Двухканальный термометр с дисплеем siemens a52

Показания датчиков выводятся на HG1 - трехразрядный светодиодный индикатор с общими анодами светодиодов каждого разряда. Двухцветные светодиоды HL1 и HL2 отображают состояние каждого из каналов.

Сигналы управления нагревателями в режиме термостата формируются на выходах микроконтроллера РВ6 (первый канал) и РВ7 (второй канал). Управление двухпозиционное: нагреватель включен или выключен. Для гальванической развязки прибора от исполнительных устройств установлены оптроны U1 и U2. В моем варианте к разъемам Х4 и Х5 подключены цепи управления двух симисторов ВТ139, коммутирующих нагревательные элементы. При необходимости оптроны можно заменить транзисторами, включив в их коллекторные цепи обмотки электромагнитных реле.

В течение 4...5 с после подачи на прибор питания происходит инициализация датчиков и начальный сбор их показаний. В это время поочередно мигают все элементы индикатора HG1. Далее устанавливается режим измерения и отображения температуры. В этом режиме нагреватели выключены.

Показания датчиков на индикаторе чередуются с периодом 5 с. Если температура измерена датчиком, подключенным к разъему Х1, светится светодиод HL1, а подключенным к разъему Х2 - HL2. При этом, если соответствующий канал сконфигурирован как термометр, цвет свечения желтый, если как термостат, то при поданной команде на включение нагревателя он красный, а при ее отсутствии - зеленый.

После нажатия на кнопку SB2 отображаются показания только первого датчика, а после нажатия на SB3 -только второго. Если какой-либо датчик не подключен, в его цепи произошел обрыв, замыкание или температура вышла за пределы 0,1...99,9 °С, на индикатор вместо значения температуры выводится надпись "Err", а соответствующий нагреватель выключается.

Если во время отображения температуры, измеренной, например, первым датчиком, несколько раз нажимать на кнопку SB2, то с каждым нажатием соответствующий канал будет переходить из режима термостата в режим термометра и обратно.

При кратковременном нажатии на кнопку SB1 восстанавливается режим поочередного отображения температуры в двух каналах. Но если удерживать кнопку SB1 нажатой длительное время, термометр-термостат войдет в режим настройки того канала, во время отображения температуры которого была нажата кнопка.

В этом режиме кнопками SB2 и SB3 выбирают необходимый параметр:

ut1 (ut2) - установка температуры выключения нагревателя в канале 1 (2);
dt1 (dt2) - установка разности температуры(гистерезиса) выключения и включения нагревателя в канале 1 (2).

Например, при установке температуры выключения водонагревателя 35°С и разности 1,5 °С нагревание произойдет до температуры 35 °С, по ее достижении нагреватель будет выключен и вновь включен, когда температура понизится до 33,5 °С. Оптимальным выбором разности достигают компромисса между точностью поддержания температуры и частотой включений нагревателя.

со1 (со2) - корректировка показаний датчика 1 (2). Введенное значение суммируется (с учетом знака) с этими показаниями прежде, чем они поступят на дальнейшую обработку. Это позволяет скомпенсировать возможную погрешность датчика.

В случае повторного кратковременного нажатия на кнопку SB1 на индикатор выводится хранящееся в памяти микроконтроллера значение выбранного параметра, после чего кнопками SB2 и SB3 (соответственно уменьшение и увеличение на 0,1 °С) задают его новое значение. При длительном удержании этих кнопок изменение параметра начинает происходить быстрее (приблизительно 10 раз в секунду). Через 5с после последнего нажатия на любую кнопку установленное значение запоминается в энергонезависимой памяти микроконтроллера, а на индикатор выводится текущая температура.

Коды программы из файла Termo2ch.hex записывают в программную (FLASH) память микроконтроллера, а информацию из файла Termo2ch.epp - в его EEPROM. Разряды конфигурации микроконтроллера программируют в соответствии с таблицей:

Для защиты от зависания программы в микроконтроллере должен быть включен сторожевой таймер.

Поскольку интерфейс 1-Wire, используемый датчиками, критичен к тактовой частоте микроконтроллера, необходима точная настройка его внутреннего тактового генератора на 8 МГц. Для этого следует, подключив используемый экземпляр микроконтроллера к программатору, прочитать калибровочную константу, находящуюся в старшем байте слова, расположенного по адресу 0x0003 сигнатуры микроконтроллера. После загрузки в программатор файла Termo2ch.epp, но перед программированием, эту константу записывают в нулевую ячейку буфера EEPROM программатора.

Микроконтроллер АТmega8 может быть заменен на ATmega8L. При замене индикатора CPD-05211SR2/A аналогичным другого типа придется, возможно, подобрать резисторы R8-R15, чтобы обеспечить приемлемую яркость.

Тип оборудования: Термометр, прибор теплового контроля, анализатор температуры.

Производитель: Россия

Серия: ТК-5

Модель: ТК-5.11

Описание: Прибор для измерения температуры и относительной влажности.

Гарантия на термометр контактный ТК-5.11: 24 мес.

Термометр контактный ТК-5.11 внесен в Госреестр средств измерений.

Назначение прибора:

Термометр контактный цифровой ТК-5.11 предназначен для измерения температуры различных сред, относительной влажности воздуха путем непосредственного контакта зонда с объектом измерения. Термометр является двухканальным прибором, предусматривающим работу одновременно двумя измерительными зондами. Состоят из электронного блока и сменных зондов. В качестве термочувствительных элементов в зондах используются преобразователи термоэлектрические (ТП) с НСХ по ГОСТ Р 8.585 . А в качестве измерительного элемента в зондах относительной влажности используются емкостные датчики влажности.

Функциональные возможности темометра ТК-5.11:

• измерение одновременно влажности или температуры по двум каналам в любом сочетании одним прибором;
• измерение температуры с разрешением 0.1 °С;
• измерение влажности с разрешением 0,1%;
• возможность смены зонда;
• возможность вывода на экран температуры датчика термокомпенсации;
• возможность вывода на экран температуры воздуха при использовании зонда влажности;
• сохранение в памяти прибора измеренных значений температуры или влажности;
• отображение среднего значения температуры или влажности за заданное количество измерений;
• отображение максимального значения температуры или влажности (за заданное количество измерений);
• отображение минимального значения температуры или влажности (за заданное количество измерений);
• индикация напряжения питания;
• задание граничных значений измеряемых температуры или влажности;
• звуковая индикация при достижении заданных уровней измеряемых температур или влажности;
• подсветка индикатора;
• автоматическое отключение прибора через заданное время;
• автоматическое сохранение при выключении текущего, усредненного, max, min, напряжения питания, остатка времени работы прибора на момент отключения.

Особенности термометра ТК-5.11:

• Измерение влажности.
• Одновременное измерение температуры и влажности.
• Возможность работы со сменными зондами.
• Двухканальный.
• Питание от стандартных элементов питания типа АА.
• Низкое энергопотребление (не менее 350 часов работы от одного комплекта батарей).

Технические характеристики термометра ТК-5.11:

Область применения термометра ТК-5.01:

• Теплоэнергетика и ПТО городского хозяйства. Энергоаудит помещений, температурный контроль качества коммунальных услуг, наладка тепловых режимов в котельных.
• Промышленные предприятия. Контроль температуры деталей при сварочных работах, в металлургии, настройка температурных режимов при производстве строительных материалов и изделий из пластмассы, определение температуры форм в стекольной и кондитерской отраслях.
• Пищевая промышленность. Температурный мониторинг техпроцессов варки, копчения, выпечки, производства дрожжей, солода и т.д.

Комплект поставки термометра ТК-5.01П:

• термометр ТК-5.11
• руководство по эксплуатации и паспорт
• свидетельство о поверке
• сумка-чехол

*Технические характеристики и комплект поставки приборов для контроля температуры могут быть изменены производителем без предварительного уведомления.

Дополнительную информацию по термометрам можно получить, обратившись к нашим специалистам, по телефонам, указанным разделе" контакты ".

Доставляем приборы для измерения температуры по всей России курьерскими службами и транспортными компаниями.

Решил я сделать двухканальный термометр, только не обычный, а с беспроводным датчиком для улицы. Идея конечно не новая, на рынке уже имеются подобные термометры промышленного производства. Так как у меня были наработки по подключению радиомодулей к микроконтроллеру, я начал разрабатывать свой вариант беспроводного термометра.

Для измерения температуры я использовал распространенные датчики DS18B20, для отображения показаний применил не менее популярный . Радиомодули и алгоритм передачи данных я рассматривал ранее в статье про

Ниже представлена схема беспроводного датчика на микроконтроллере PIC12F675.

После подачи питания микроконтроллер считывает значение температуры с датчика BK1 и отправляет эти данные на радиопередатчик A1, после чего происходит переход в спящий режим. Пробуждение микроконтроллера происходит по прерыванию, которое генерируется изменением уровня на линии GP0. К этой линии подключена RC цепочка на элементах R2 и C4, которая выполняют функцию таймера. При выходе из спящего режима на линии GP0 устанавливается низкий логический уровень, тем самым конденсатор C4 разряжается. Перед уходом в “сон” линия настраивается на вход, конденсатор начинает заряжаться через резистор R4, при достижении порогового напряжения (около 1,2В) происходит прерывание и пробуждение микроконтроллера. При указанных на схеме номиналах R2, C4 период пробуждения составляет примерно 5 минут. Установив перемычку JP1, можно сократить период до 5,5 секунд. Путем подбора конденсатора и резистора можно настраивать желаемое время периода, но при этом надо учитывать ток заряда конденсатора, в плане энергопотребления.

Значение температуры по радиоканалу передается в виде пакета из 3-х байт, последний байт представляет собой контрольную сумму первых 2-х байт. Алгоритм передачи данных, который я использую, в принципе позволяет обходиться без контрольной суммы, вероятность приема неправильных данных низкая. Скорость передачи составляет 3,3 Кбит/сек. Каждый раз после измерения температуры отсылается 3 пакета байтов, пауза между пакетами составляет 10 мс, такой вариант передачи я применил для увеличения надежности получения данных приемником. Это связано с тем, что приемная сторона прерывает прием сигнала на 4-5 мс, во время измерения температуры с внутреннего (домашнего) датчика.

В качестве питания используется батарея 6F22 на 9В (“Крона”), модуль радиопередатчика A1 питается напрямую от батареи. Для питания микроконтроллера используется микромощный стабилизатор напряжения DA1 (MCP1702) на 5В, собственный ток потребления стабилизатора составляет всего 1-2 мкА, максимальный ток нагрузки до 250 мА. Стабилизатор MCP1702 можно заменить на LP2950, ток потребления которого выше и составляет 75 мкА. Обычные стабилизаторы напряжения типа L78хх имеют большой ток потребления в несколько миллиампер, поэтому не годятся для аппаратуры с батарейным питанием. Ток потребления устройства в спящем режиме меняется с течением времени по мере заряда конденсатора С4, первые 2,5 минуты потребление составляет 10 мкА, последующие 2,5 минуты ток плавно увеличивается, до момента выхода из спящего режима. Данное явление возникает из-за наличия токов переключения входного буфера микроконтроллера.

Хочу отметить, что при низких температурах емкость батареек уменьшается быстрее, не все типы батареек можно использовать в таких условиях. Лучшими показателями при отрицательных температурах обладают литиевые батарейки, далее следуют Ni-Mh аккумуляторы, щелочные батарейки занимают третью позицию, солевые элементы не пригодны для таких условий.

Ниже представлена схема термометра на микроконтроллере PIC16F628A.


Дисплей HG1, датчик BK1 и микроконтроллер питаются напряжением 3,3В от стабилизатора DA2. Такое значение было выбрано в связи с характеристиками дисплея, максимальное напряжение питания которого составляет 3,3В, кроме этого отпадает необходимость в согласовании уровней напряжения между линиями ввода/вывода дисплея и микроконтроллера. Модуль приемника A1 питается от стабилизатора DA1, с выходным напряжением 5В. Резисторы R6, R7 установлены для согласования уровней напряжения.

Микроконтроллер DD1 считывает значение температуры с датчика BK1 каждые 2 секунды, параллельно принимает сигнал с приемника, при получении пакета байтов от передатчика вспыхивает светодиод HL1. В верхней части дисплея отображается надпись “Дом”, под которой выводится значение температуры с внутреннего (домашнего) датчика, ниже отображается надпись “Улица” и температура, полученная от беспроводного датчика. После приема данных по радиоканалу, микроконтроллер запускает таймер, который ведет отсчет времени для контроля получения данных. Если данные не были получены за период отсчета таймера, вместо показаний температуры, на дисплее высвечивается символы тире “- – – – -”. Время отсчета можно задать в пределах 1-15 минут с шагом в одну минуту. Для этого, перед программированием микроконтроллера, необходимо записать число от 1 до 15 в ячейку EEPROM с адресом 0x00. По умолчанию устанавливается период в 7 минут. При неисправности датчиков BK1, для обоих устройств, вместо значения соответствующей температуры, выводится надпись “ERROR”. Кнопка SB1 управляет подсветкой дисплея, по умолчанию подсветка включена. Кнопка SB2 предназначена для регулировки контрастности дисплея, так как у разных экземпляров она может отличаться.

Для питания устройства подойдет нестабилизированный источник питания с выходным напряжением 8-12В. Оба устройства размещены в пластиковых корпусах. Антенна для радиомодулей выполнена в виде отрезка одножильного провода длиной 17 см (четверть длины волны несущей частоты).

25.11.2012 Внимание! Программа термостата обновлена до версии v2b_1.

Представляю Вашему вниманию свое устройство — двухканальный термометр-термостат. Термостат был сделан мною по просьбе родственников, для поддержания в ящике с картошкой постоянной температуры. Если в другие годы в нём не было необходимости, то прошлая зима показала, что он необходим.

В качестве датчиков использовал DS18B20. Микроконтроллер (ATmega8) работает от внутреннего задающего генератора на 4 мГц (дополнительно, на плате предусмотрена возможность установки кварца). Из-за артефактов динамической индикации (заметно было подмигивания в момент опроса датчика) пришлось отказаться от чтения ROM датчика и подсчёта CRC. Тем не менее, в устройстве используются два датчика, которые подключены к разным выводам МК. Один измеряет температуру наружного воздуха, другой в ящике. Термостатирование организовано только для датчика №2 (ящик).

Термометр-термостат разделён по двум корпусам. В одном управляющая часть и дисплей, в другом блок питания и реле управления нагрузкой. На плате управления предусмотрена установка стабилизатора питания с конденсаторами для питания микроконтроллера, но так как питание приходит и так 5 v он не впаян (в случае питания от блоков питания с выходным напряжением больше 5 v, его необходимо впаять). Корпус управления снабжён кронштейном который позволяет устанавливать его как на DIN-рейку или просто саморезами к стене.

Разъёмы устройства:
— по USB разъёму передаются управляющие сигналя для включения реле;
— через аудио разъёмы подключены датчики температуры.

Так как программа занимает 66 % памяти, решено было сделать ещё и второй канал управления, на всякий случай, от РВ5. В данной программе второго канала нет, и понадобится ли вообще, пока не знаю, но на ПП второй канал организован в полном объёме, только не установлено реле.

Описание работы термостата.
Устройство имеет три кнопки для управления. Кнопка (ОК), (Up), (Dn). При включении питания на индикаторе высвечивается температура датчика №1 (наружный воздух).

Для просмотра температуры в ящике необходимо нажать кнопку (ОК). При этом загорается светодиод синий HL1 (см. схему), указывающий, что на дисплей выведена температура датчика №2.

При повторном нажатии кнопки (ОК), на дисплей выводится температура датчика №1, а светодиод HL1 гаснет.

Для входа в режим установки верхнего порога отключения и нижнего порога включения обогрева. Необходимо нажать обе кнопки (Up), (Dn) и удерживать их нажатыми не менее 5 сек. По истечении этого времени устройство перейдёт в режим просмотра верхнего порога выключения обогрева. Теперь кнопки нужно отпустить. На дисплее будет высвечиваться значение порога и у четвёртого разряда засветится верхний сегмент, указывающий, что это верхний порог.

Для изменения уставки порога, необходимо нажать кнопку (ОК). Значение на дисплее начнёт мигать, сигнализирующее о готовности к изменению уставки. Уставку можно менять в пределах от +1 до +10 градусов, с дискретностью 1 градус. Увеличение значения происходит с помощью кнопки (Up), а уменьшение с помощью кнопки (Dn). Для сохранения уставки или просто для перехода на следующий порог, необходимо нажать кнопку (ОК). На дисплее высветится нижний порог и у четвёртого разряда засветится нижний сегмент, указывающий, что это нижний порог.

Для изменения уставки порога, необходимо опять нажать кнопку (ОК). Значение на дисплее начнёт мигать, сигнализирующее о готовности к изменению уставки. После установки порога включения, нажимаем кнопку (ОК) для сохранения и выхода из режима установки порогов термостатирования. Уставки сохраняются в энергонезависимой памяти МК и при исчезновении питания не сбрасываются.

Для удобства контроля состояния температуры в ящике, был введён дополнительный алгоритм сигнализации о низкой температуре в ящике. Что он из себя представляет? Когда на дисплее отображается температура датчика №1, а температура в ящике снижается (допустим, из-за неисправности нагревателя) и достигает значения ниже +1 градуса, светодиод HL1 начинает мигать, сигнализируя о низкой температуре в ящике. Если температура в ящике поднимется выше + 2 градусов, светодиод перестанет мигать.

Алгоритм неисправности датчиков. При неисправности датчика да дисплее выводится надпись Err №. Номер обозначает код неисправности от 1 до 3. Цифра 1 обозначает – нет высокого уровня, 2 – нет датчика, 3 – высокий уровень не восстановлен.

Когда на дисплее отображается температура датчика №1, и произошла неисправность датчика №2,то светодиод HL1 начинает мигать, сигнализируя о неисправности. Таким образом, при выведенной на дисплей температуре датчика №1 Вы не пропустите возникшую неисправность термостата. Естественно при неисправности датчика №2, обогрев отключается.

Ещё несколько моментов. Термостат отключен если уставка нижнего порога равна уставке верхнего порога, или уставка нижнего порога выше уставки верхнего порога. Если неисправны датчик №1 или №2, то в меню уставок, значение уставки Вы не увидите, хотя уставку изменить можно, но вслепую. Это сделано для того, что бы пользователь не лез изменять уставки при неисправных датчиках.

Файлы для сборки устройства.

(Visited 19 717 times, 1 visits today)

Навигация по записям

084-Двуканальный термометр-термостат на ATmega8. : 86 комментариев

1. fizik_89

   Здравствуйте, SVN.
   Планирую собрать девайс по вашему проекту. Интересно узнать какой нагреватель вы использовали для термоящика? Судя по блоку питания он выдает 12В 0,5А. То есть нагреватель всего на 6 Вт? Мощность в 6 Вт мне кажется не обеспечит требуемый тепловой режим. Или я что-то не так понял?)

2. SVN Автор записи
3. alex52

   Я собрал термостат.Заработал сразу. Только вот температуру показывает странную: минус 38,6 (оба датчика)в теплой комнате, где примерно 20 градусов. Датчики (DC18B20) реагируют на изменеие температуры. при подогреве паяльником температура повышается до минус 21 градусов. В чем проблема?

4. SVN Автор записи
5. alex52

   При подаче питания на устройство, на дисплее высветилось значение 85,0*С, а затем примерно через 2 секунды: -36,3*С. Потом поменял датчики местами: опять высветилось значение 85,0*С, а затем примерно через 2 секунды: -36,5*С. К сожалению я болел и не смог приобрести новые датчики. На днях я это сделаю и о результатах напишу. Спасибо Вам за помощь.

6. SVN Автор записи

   :
   При подаче питания на устройство, на дисплее высветилось значение 85,0*С, а затем примерно через 2 секунды: -36,3*С. Потом поменял датчики местами: опять высветилось значение 85,0*С, а затем примерно через 2 секунды: -36,5*С. К сожалению я болел и не смог приобрести новые датчики. На днях я это сделаю и о результатах напишу. Спасибо Вам за помощь.

   При подаче питания на датчик, датчик записывает в регистры значения равное 85,0, что и считывает устройство. Это подтверждает, о правильном перерасчёте считываемых значений. Таким образом, складывается впечатление, что Вам попались неликвиды, что большая редкость. Попробуйте приобрести датчики в другом магазине. Но такой эффект может возникнуть если на датчик не приходит +5 В. Проверьте соответствие питания датчика.

7. alex52

   Да, Вы были правы, датчики оказались некондиционными. Новый датчик показывает нормальные величины. Просто, мне казалось маловероятным, чтобы два датчика были бы одинаково некондиционными. Наверно можно проанализировать работу этих датчиков и программно исправить показания. На досуге попробую. Спасибо.

8. alex52

   Кстати, может это DS18S20? У них разный вид представления температуры. Для DS18S20 температура представляется в виде 9-битного значения в дополнительном коде, а для DS18B20 в виде двоичного числа с разрядностью от 9 до 12 бит. У DS18S20 и DS18B20 кроме серийного номера в ПЗУ содержится код семейства (10h — для DS18S20, и 28h — для DS18B20). У Вас нет программы для чтения кода семейства или программы для работы с DS18S20?

9. SVN Автор записи

   :
   Кстати, может это DS18S20? У них разный вид представления температуры. Для DS18S20 температура представляется в виде 9-битного значения в дополнительном коде, а для DS18B20 в виде двоичного числа с разрядностью от 9 до 12 бит. У DS18S20 и DS18B20 кроме серийного номера в ПЗУ содержится код семейства (10h – для DS18S20, и 28h – для DS18B20). У Вас нет программы для чтения кода семейства или программы для работы с DS18S20?

   Нет у меня такой программы. Но если бы это были DS18S20, то и значение +85*С при старте программы, Вы бы не увидели. Это, однозначно брак. А брак лучше вернуть в магазин.

10. alex52
11. pino24

    а не красивей будет если использовать двух строчный дисплей??

12. SVN Автор записи

    :
    а не красивей будет если использовать двух строчный дисплей??

    Это уже кому как нравится. Для двух строчного дисплея, программу придётся полностью переписывать.

13. Vladimir1619

    Здравствуйте. Спасибо автору и всем кто участвовал в разработке данного устройства.
    Я собрал его, но возникла проблема которую я уже не могу решить (не хватает знаний и опыта).
    Устройство работает, но на индикаторы показывают все наоборот;
    светятся все запятые кроме второй, а числа непонятные,
    отключая все датчики DS18B20, пишет E.9.9.2..
    Индикатор собирал сам, но он точно правильно распаян, в других устройствах работает.
    Если возможно помогите советом. Спасибо.

14. Skifco

    Огромное спасибо разработчикам! Хотел уточнить такой вопрос. Я делаю приблизительно такой же прибор, но более медицинского направления. Хотел бы узнать есть ли возможность помочь с составлением временных диаграмм на Ваш прибор и узнать бы, какие пакеты и как передают датчики, что нужно им послать, чтоб их опросить и какова частота опроса?
    Заранее спасибо!