Nokia 21 휴대폰의 SHT3310 센서와 LCD를 기반으로 하는 가정용 온도계-수분계 무선 전자 및 전기 공학 백과사전

무선 전자 및 전기 공학 백과사전 / 전력 조절기, 온도계, 열 안정기

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기사의 저자는 독자들에게 일상 생활에서 유용한 휴대용 장치를 만들도록 권유하며, 그 기반은 제목에 표시된 구성 요소입니다.

현재 아마추어 무선 문헌에는 전자 온도계에 대한 수많은 설명이 나와 있습니다. 이러한 장치(예: [1-3])의 대부분은 DS18B20 디지털 온도 센서를 사용하는데, 이는 광범위한 가용성, 상대적으로 저렴한 비용, 단 하나의 핀만 사용하여 마이크로 컨트롤러에 대한 간단한 연결 및 높은 정확도(약 0,5°)로 인해 발생합니다. 씨).

그러나 인간의 환경 조건을 평가하려면 온도 외에도 다른 매개변수, 특히 상대 습도도 중요합니다. 최근까지 이를 측정하기 위해 별도의 센서가 사용되었으며 대부분은 아날로그이므로 힘든 교정이 필요했습니다. 그러나 오늘날 온도와 습도를 모두 측정하는 통합 디지털 센서가 무선 아마추어에게 제공되었습니다.

SHT21 센서가 그 예입니다[4]. 제조업체에 따르면 이는 세계에서 가장 작은 습도 및 온도 센서입니다. 이 제품은 소형 2핀 표면 실장 패키지로 생산되며 널리 사용되는 I0C 인터페이스를 통해 마이크로컨트롤러에 연결됩니다. 상대 습도의 측정 간격은 100~2%이며 일반적인 오류는 ±40%입니다. -125...+0,3 °C 범위의 온도는 ±3 °C의 일반적인 오류로 측정됩니다. 이 모든 것이 가정용 온도계-수분계용 센서로 사용하기에 매우 매력적입니다. 단점은 너무 작은 크기(3x1,1x2011mm)입니다. 모든 라디오 아마추어가 보드에 쉽게 장착할 수 있는 것은 아니며 비용도 많이 듭니다. 그러나 XNUMX년에 Sensirion(센서 개발자)은 광고 목적으로 모든 사람에게 이러한 센서를 보냈고 많은 우크라이나 및 러시아 라디오 아마추어가 이를 수신했습니다. 저자에 따르면, 제안된 기사는 그들에게 매우 유용할 것입니다.

정보를 표시하기 위해 대부분의 아마추어 마이크로컨트롤러 장치는 LED나 액정의 신호 합성 표시기를 사용합니다. 전자는 많은 에너지를 소비하는 반면, 후자는 마이크로 컨트롤러와의 복잡한 페어링이 필요하거나 큰 숫자가 없어 먼 거리에서 판독값을 읽기 어렵거나 시각 장애가 있는 사람이 읽기 어렵습니다. 최근 라디오 아마추어들은 휴대폰의 그래픽 LCD를 디자인에 사용하기 시작했으며, 이를 통해 작은 크기와 높은 효율성으로 화면에 상당히 많은 숫자를 합성할 수 있습니다. 그 중 가장 인기 있는 것은 Nokia 3310 휴대폰의 LCD였는데, 이는 마이크로컨트롤러에 대한 연결이 용이하고(84~48개의 와이어만 필요하며 정보 교환 프로토콜이 매우 간단함) 간단한 방법으로 설명됩니다. XNUMXxXNUMX 픽셀의 해상도로 화면에 이미지를 생성합니다. 게다가 이 LCD는 Winstar와 MELT에서 일반적으로 사용되는 제품보다 훨씬 저렴합니다.

ATtiny2313 마이크로컨트롤러는 보급률, 저렴한 비용, 작은 크기 및 넓은 허용 공급 전압 범위(2,7~5,5V)로 인해 제안된 장치를 제어하기 위해 선택되었습니다.

그림. 1

온도계-수분계의 다이어그램이 그림 1에 나와 있습니다. 1. 매우 간단합니다. 이미 언급한 센서(B1), LCD(HG1) 및 마이크로컨트롤러(DDXNUMX) 외에 커패시터 XNUMX개, 저항기 XNUMX개, 커넥터 XNUMX개만 있습니다.

위에서 언급한 바와 같이 센서 B1은 공기의 현재 온도와 습도를 측정하고 수신된 정보를 I2C 인터페이스를 통해 마이크로컨트롤러로 전송합니다. ATtiny2l23 마이크로 컨트롤러에는 하드웨어 I3C 모듈이 없으므로 정보 교환은 소프트웨어로 구성됩니다. 인터페이스 사양에 따라 SDA 및 SCL 라인에 연결된 저항 R1 및 R2가 필요합니다. 인터페이스 송신기의 출력 트랜지스터가 닫힐 때 높은 논리 레벨을 유지합니다. 커패시터 C1 및 C2는 센서 및 마이크로컨트롤러의 전원 공급 회로를 차단하고 있습니다. 이들은 각각 센서 B1과 마이크로컨트롤러 DD1에 최대한 가깝게 위치해야 합니다. 커패시터 C3은 LCD의 올바른 작동을 위해 필요하며 그림 1에 표시된 것과 같아야 합니다. XNUMX개의 컨테이너.

센서 B1과 커패시터 C1은 별도의 보드에 배치되며 2선 플랫 케이블과 커넥터 X1를 통해 메인 보드에 연결됩니다. 이는 온도와 습도를 측정하기에 편리한 장소에 센서를 배치할 수 있도록 수행됩니다. LCD HG3은 평면 1선 케이블과 커넥터 X5을 사용하여 마이크로컨트롤러에 연결됩니다. 정보는 소프트웨어로 구현된 SPI 인터페이스를 통해 표시기로 전송됩니다. X2 플러그는 1x200 핀 배열의 이중 행입니다. 이는 마이크로 컨트롤러를 프로그래밍하고 VCC 및 GND 회로를 통해 장치에 공급 전압을 공급하기 위한 것입니다. X300 플러그의 핀 할당은 이에 결합된 STKXNUMX/XNUMX 개발 보드의 케이블 소켓 할당과 동일합니다.

그림. 2

온도계-수분계는 두 개의 인쇄 회로 기판, 즉 메인 기판(그림 2)과 센서 기판(그림 3)에 조립됩니다. 둘 다 한쪽이 PCB 호일로 만들어졌습니다.

그림. 3

Nokia 3310 휴대폰의 표시기는 일반적으로 그림 4에 표시된 어셈블리 형태로 키보드 장치 및 마이크와 함께 판매됩니다. 8544. PCD5 컨트롤러가 내장되어 있으며 이에 대한 정보는 [5]에서 확인할 수 있습니다. 표시기 모듈의 뒷면에는 스프링 접점이 있으며 그 번호는 그림 3에 나와 있습니다. XNUMX. LCD를 커넥터 XXNUMX에 연결하는 평면 케이블의 전선을 납땜해야 합니다.

그림. 4

그림. 5

물론 크기를 줄이기 위해 표시기를 케이스에서 제거하고 와이어를 유리에 적용된 접촉 패드에 직접 납땜할 수 있습니다. 하지만 실수로 손상될 위험이 매우 높으므로 이 옵션은 권장되지 않습니다. 표시 본체의 상단과 하단 부분을 잘라내는 것이 좋습니다. 동시에 납땜은 더욱 안전해지며 표시기는 손상으로부터 보호됩니다. 그러나 이 경우에도 납땜 시 스프링 접점이 과열될 수 없다는 점을 기억할 가치가 있습니다. 플라스틱 홀더가 녹으면 접촉이 끊어지거나 합선이 발생할 수 있습니다.

메인 보드를 조립한 후 ht_meter.hex 파일의 코드를 DD1 마이크로 컨트롤러의 프로그램 메모리로 로드해야 합니다. 마이크로컨트롤러 구성은 그림 6에 따라 설정되어야 합니다. XNUMX.

그림. 6

센서와 LCD의 최대 공급 전압은 3,6V이므로 공급 전압이 2V인 프로그래머를 사용하여 마이크로컨트롤러를 프로그래밍하기 전에 커넥터 X3 및 X5에서 연결을 끊어야 한다는 점을 기억하는 것이 중요합니다. 프로그래머, LCD 및 센서를 다시 연결한 다음 커넥터 X3,6의 핀 2와 4에 전압(1V 이하)을 공급합니다. 저자는 장치에 전원을 공급하기 위해 AA 크기의 두 개의 직렬 연결된 갈바니 전지를 사용했습니다.

그림. 7

올바르게 조립된 온도계-수분계는 조정이 필요하지 않습니다. 작동 중 HG1 버튼 누름은 두 줄로 표시됩니다(그림 7). 온도 값은 섭씨 온도이고 상대 습도는 퍼센트입니다. 장치 전면 패널의 LCD 아래에는 창이 잘려 있고 느슨한 천으로 덮여 있으며 그 바로 뒤에 센서 B1이 있는 보드가 설치되어 있습니다. 장치에서 소비하는 전류가 매우 작아서 한 세트의 갈바니 전지에서 XNUMX개월 동안 지속적으로 작동할 수 있으므로 장치에는 전원 스위치가 필요하지 않습니다.

Diptrace 형식의 PCB 파일과 마이크로컨트롤러 프로그램은 ftp://ftp.radio.ru/pub/2013/09/ht-meter.zip에서 다운로드할 수 있습니다.

문학

1. Melnikov A. LCD 및 DS18B20 센서가 장착된 온도계. - 라디오, 2007, No. 1, p. 46.
2. Frolov D. DS18B20 센서가 장착된 컴퓨터 온도계. - 라디오, 2004, No. 9, p. 28, 29.
3. Sokol S. 디지털 온도계. - sokolsp.at.ua/publ/cifrovoj_termom etr/1-1-0-6.
4. SHT21 습도 및 온도 센서 IC. - sensirion.com/fileadmin/user_upload/customers/sensirion/Dokume nte/Humidity/Sensirion_Humidity_SHT21_D atasheet_V3.pdf.
5. PCD8544 48 84픽셀 매트릭스 LCD 컨트롤러/드라이버. -chipfind.ru/datasheet/pdf/philips/pcd8544.pdf.

저자: P. Kuznetsov, S. Sokol

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