AVT1999 - dwukanałowy termometr MIN-MAX z alarmem

Prezentowany termometr służy do monitorowania temperatury w dwóch punktach, za pomocą czujników temperatury typu DS18B20 z interfejsem 1-Wire. Zakres pomiaru temperatury przez czujnik wynosi od –55°C do +125°C, dokładność pomiaru to ±0,5°C (od –10°C do +85°C), ±2°C (od –55°C do +125°C), natomiast rozdzielczość odczytu: 0,1°C w całym zakresie pomiarowym.

Dla każdego czujnika można zadeklarować zakres temperatury normalnej, a o jego przekroczeniu poinformuje sygnalizator akustyczny (sygnał rozlega się w odstępach czasowych tak długo, jak długo temperatura pozostaje wyższa lub niższa od temperatury ustawionej) oraz stosowny komunikat na wyświetlaczu.

Termometr wyposażono też w pamięć wartości minimalnej i maksymalnej, z możliwością jej zerowania w dowolnym momencie. Dodatkową funkcjonalność stanowi możliwość przypisania indywidualnej nazwy dla każdego z dwóch punktów pomiarowych.

Schemat ideowy termometru przedstawiono na rys. 1. Jego pracą steruje mikrokontroler US1 (ATmega8), taktowany wewnętrznym oscylatorem RC. Termometr powinien być zasilany napięciem stałym 7...12 V, doprowadzonym do złącza "ZAS 12 V". Źródłem zasilania może być dowolny zasilacz prądu stałego o wydajności prądowej 150 mA lub więcej. Dioda D1 stanowi zabezpieczenie przed niewłaściwą polaryzacją napięcia zasilającego. Stabilizator US2 dostarcza napięcie +5 V, a kondensatory C1...C4 zapewniają właściwe filtrowanie tego napięcia.

Rys. 1. Schemat ideowy termometru MIN/MAX

Zmierzona temperatura jest pokazywana na czytelnym wyświetlaczu LCD (4 wiersze×16 znaków). Dzięki zastosowaniu wieloznakowego wyświetlacza możliwe staje się jednoczesne wyświetlanie wszystkich parametrów - i to zarówno podczas normalnej pracy, czyli w ramach odczytu zmierzonych temperatur, jak i w czasie dokonywania nastaw alarmów.

Linie danych wyświetlacza LCD dołączone zostały do wyprowadzeń PB0...PB5 mikrokontrolera. Wskazania temperatury są aktualizowane co 2 sekundy. Sterowanie podświetlaniem wyświetlacza odbywa się za pośrednictwem tranzystora T1. Jego kontrast zaś regulowany jest potencjometrem PR1. Do wprowadzania nastaw i konfigurowania termometru służą przyciski S1...S3. Jako sygnalizator wystąpienia alarmu zastosowany został buzzer sterowany tranzystorem T2.

Każdy z czujników DS18B20 dołączono do osobnego wyprowadzenia mikrokontrolera (PD6 i PD7). Dzięki takiemu rozwiązaniu czujniki są gotowe do pracy od razu po ich przyłączeniu i włączeniu zasilania, co eliminuje konieczność ich wyszukiwania na magistrali i rejestrowania numerów seryjnych.

Rys. 2. Schemat montażowy termometru MIN/MAX (zmniejszono 26%)

Termometr zmontowano na dwustronnej płytce drukowanej o wymiarach 62×97 mm. Jej schemat montażowy pokazano na rys. 2. Montaż termometru wykonujemy typowo, poza wyświetlaczem LCD, który powinien być oddalony od płytki o 6 mm, i przyciskami, które należy wlutować od strony druku. Sposób montażu tych elementów pokazano na fot. 3.

Fot. 3. Sposób montażu przycisków i wyświetlacza

Prawidłowo zmontowany układ nie wymaga żadnych czynności uruchomieniowych i po dołączeniu czujników może od razu rozpocząć pracę. Czujniki temperatury należy dołączyć do płytki drukowanej, łącząc ich zewnętrzne wyprowadzenia do punktu oznaczonego "–", a środkowe wyprowadzenie - do punktu oznaczonego jako DQ.

Producent termometrów gwarantuje poprawną pracę czujnika z przewodami o długości 30 m, co zostało potwierdzone podczas testów. Jeżeli będziemy dokonywali pomiarów temperatury jedynie powietrza, wystarczy osłonić czujniki przed ewentualnymi wpływami czynników atmosferycznych lub uszkodzeniem mechanicznym za pomocą rurki termokurczliwej.

Przy pomiarach temperatury cieczy należy zaś zadbać o solidne zabezpieczenie czujnika i jego styków przed wilgocią. Najłatwiej można to zrobić, stosując układy DS18B20, fabrycznie umieszczane na przewodach i zamykane w specjalnych nierdzewnych gilzach, dodatkowo zalanych żywicą epoksydow.ą

Gdy czujniki są już podłączone do płytki, dołączamy zasilanie i regulujemy kontrast wyświetlacza za pomocą potencjometru PR1. Na wyświetlaczu pojawią się domyślne nazwy kanałów pomiarowych oraz aktualnie odczytana temperatura. Przy dołączeniu tylko jednego czujnika, na wyświetlaczu - w miejscu, w którym normalnie widzielibyśmy temperaturę - nie pojawi się żadna wartość. Przewijające się na wyświetlaczu nazwy kanałów pomiarowych sygnalizują pracę termometru.

Obsługa urządzenia jest łatwa i intuicyjna, a odbywa się za pomocą trzech przycisków: S1 (∧ - do góry), S2 (OK - potwierdź/następny) oraz S3 (∨ - w dół). Rys. 4 przedstawia kolejne okna interfejsu użytkownika.

Rys. 4. Okna interfejsu użytkownika

Aby nadać nazwę kanałowi pomiarowemu, naciskamy przycisk ∨. Pojawi się kursor w pierwszej linii, a po potwierdzeniu wyboru przyciskiem OK zobaczymy okno "Nowa nazwa". Korzystając z przycisków ∧ oraz ∨, wybieramy pierwszy znak. Potwierdzając wybór przyciskiem OK, przechodzimy do kolejnego znaku. Jeżeli pole ma zostać puste, naciskamy OK i przechodzimy dalej, do momentu powrotu do głównego okna wyświetlacza. Analogicznie nadaje się nazwę drugiemu kanałowi pomiarowemu.

Aby przejść z głównego okna do okna podglądu wartości temperatury minimalnej i maksymalnej, należy przycisnąć OK. Dodatkowo w tym oknie, przechodząc kursorem do wybranej temperatury przyciskami ∧ lub ∨ za pomocą przycisku OK, można skasować wybraną wartość temperatury. Po tej operacji termometr powróci do głównego okna.

Aby dokonać nastaw temperatury alarmu, z menu głównego wybieramy odpowiednie okno, po czym przyciskami ∧ i ∨ ustawiamy kursor w odpowiedniej linii. Po potwierdzeniu wyboru przyciskiem OK, kursor w postaci strzałki < zmieni się na symbol nawiasu kwadratowego ]. Od tego momentu przyciskami ∧ oraz ∨ możemy nastawić wartość temperatury, przy której ma być uruchamiana sygnalizacja przekroczenia wartości. Wartość ustawianej temperatury została ograniczona do jedności stopnia Celsjusza. Po zatwierdzeniu ustawień przyciskiem OK, zadane wartości zostaną zapisane do pamięci i termometr powróci do wyświetlania aktualnych temperatur odczytywanych z czujników. Po wykryciu na kanale pomiarowym przekroczenia zadanego zakresu temperatury zostanie załączony przerywany sygnał dźwiękowy, a pod wartością temperatury pojawi się napis !ALARM!.

Opcjonalnie zestaw można wyposażyć w panel frontowy, dopasowany do obudowy Z52. Jego projekt jest dostępny w pliku PDF, w materiałach dodatkowych dla projektu.

Mavin
mavin@op.pl