배터리 온도계. 계획, 설명

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기온은 인간의 삶의 과정에 큰 영향을 미치는 중요한 환경 매개 변수 중 하나입니다. 따라서 지속적인 제어는 의심할 여지 없는 편리함을 제공합니다. 제안된 온도계는 실내에서 사용하도록 고안되었으며 다음과 같은 여러 가지 장점이 있습니다.

첫째, AA 배터리 8개로 전원이 공급되며 XNUMX년 동안 교체할 필요가 없습니다(조립된 온도계는 XNUMX개월 동안 성공적으로 작동했습니다).
둘째, 디지털 온도 센서를 사용합니다. 이 경우 약 ±0,5°C의 측정 정확도가 달성됩니다. 디지털 센서는 이미 교정된 상태로 제공되므로 장치에 추가 구성이 필요하지 않습니다.
세 번째는 LCD(액정 표시기)를 마이크로 컨트롤러에 직접 연결하는 것입니다. 이 모드에서 표시기가 소비하는 전류는 약 10μA이며 이는 배터리의 연속 작동 시간에 유익한 영향을 미칩니다.

온도계(그림 1)는 XNUMX개의 기능 블록으로 구성됩니다.

(확대하려면 클릭하십시오)

온도는 Microchip에서 제조한 MCP1 유형의 DD9803 마이크로회로에 의해 측정됩니다. 여기에는 온도 센서와 온도 값을 0,0625°C 분해능의 디지털 코드로 변환하는 장치가 포함되어 있습니다. 이 코드는 마이크로 회로의 레지스터에 저장되며 I2C 인터페이스를 통해 마이크로 컨트롤러에서 요청할 수 있습니다. 저항 R1 및 R2는 이 인터페이스를 구현하는 데 사용됩니다. 온도 센서의 작동 범위는 -40 ~ +125C이며, 이는 사용된 LCD의 온도 범위(-10 ~ +50°C)를 상당히 포괄합니다. 따라서 온도계의 측정 범위는 LCD의 온도 범위에 따라 제한됩니다. 거의 모든 LCD는 특별한 가열 없이는 저온에서 작동하지 않습니다. 그러나 주거용 건물에서는 음의 온도가 매우 드뭅니다.

온도는 대략 8초마다 한 번씩 측정됩니다. 나머지 시간에는 센서와 마이크로 컨트롤러가 절전 모드에 있으므로(판독값이 계속 표시됨) 전력 소비가 크게 줄어듭니다. 디지털 온도 코드는 추가 처리를 위해 DD2 마이크로컨트롤러 유형 PIC16F916으로 전송되고 HG1 LCD(Varitronix 모델 VI-201)에 표시됩니다. LCD에는 온도 표시를 위한 두 자리 숫자와 두 자리 소수점이 있습니다. 왼쪽 점은 사용되지 않으며, 오른쪽 점은 0~+9,9°C 범위 내에서 정수와 XNUMX분의 XNUMX도를 구분하는 데 사용됩니다.

-9 ~ 0°C 및 +10 ~ +50°C 범위의 온도는 정수로만 표시됩니다. LCD의 왼쪽 숫자는 음의 온도에 대한 마이너스 기호를 나타내는 데에도 사용됩니다.

실습에서 알 수 있듯이 대부분의 응용 분야에서는 XNUMX도 단위의 정확도로 공기 온도를 결정하는 것으로 충분합니다. 이를 통해 널리 사용되는 대형 LCD를 쉽게 읽을 수 있습니다.

이 장치는 Maxim의 MAX1 유형 DA1724 칩에 만들어진 전압 변환기에 의해 하나의 AA 배터리로 전원이 공급됩니다. MAX1724 마이크로 회로는 2~5V 범위의 고정 출력 전압을 위한 여러 버전으로 제공됩니다. 우리는 5V 버전을 사용했지만 3V 출력 전압용 마이크로 회로 버전을 사용하면 배터리 수명을 더욱 늘릴 수 있습니다. 센서, 마이크로 컨트롤러 및 LCD도 이러한 압력 하에서 작동할 수 있습니다.

.필터 커패시터 C2, C3은 컨버터의 정상적인 작동을 위해 필요하며, 커패시터 C1은 컨버터의 고주파 리플을 억제하고 마이크로컨트롤러의 자기 여자를 방지하는 역할을 합니다. 변환기 마이크로 회로의 특징은 이러한 회로의 특징인 정류 다이오드가 없다는 것입니다. 이는 변환기의 높은 효율을 달성합니다. 인덕턴스가 1~10μH인 초크 L22은 컨버터에서 소비되는 전류가 매우 작기 때문에 거의 모든 설계에 적용할 수 있습니다. Bourns의 소형 초크 SRU5016-100Y를 사용했습니다.

온도계의 인쇄 회로 기판은 QFN 패키지의 MAX1724 칩용으로 개발되었습니다. 보드의 다른 모든 요소도 SMD-MOH(표면 실장)용으로 설계되었습니다. 저항 R1 및 R2는 패키지 0806 또는 1206에 있을 수 있습니다. 탄탈륨 전해 커패시터 C2 및 C3 - 작동 전압 10V의 경우 커패시터 C1은 세라믹이며 패키지 0806에 있습니다. 마이크로 회로 DA1 및 DD1은 각각 패키지 SOT23-5 및 S08에 있습니다. . MCP1 센서는 DD9802로 사용할 수 있습니다. 이 제품은 약간 더 작은 5핀 SOT23-5 패키지로 제공됩니다. 이 교체에는 인쇄 회로 기판이 약간 조정되지만 마이크로 컨트롤러 코드는 변경할 필요가 없습니다. 마이크로 컨트롤러 자체는 PIC16F914로 대체될 수 있습니다.

인쇄 회로 기판은 QFN 패키지의 PIC16F916 칩용으로 설계되었으며 크기가 65x39mm인 단면 호일 유리 섬유 라미네이트로 만들어졌습니다(그림 2). 그림 1에 표시된 대로 보드 뒷면에 두 개의 와이어 점퍼가 설치되어 있습니다. 레이아웃 다이어그램. 인쇄 회로 기판의 모양은 68x22x42mm 크기의 표준 "JAL-02" 케이스에 설치하도록 설계되었습니다. 케이스에는 XNUMX개의 나사로 보드를 고정하기 위한 XNUMX개의 포스트가 있으며, 열 전달을 개선하기 위해 온도 센서 반대쪽 케이스 측벽에 XNUMXmm 구멍이 뚫려 있습니다.

배터리 온도계

전면 패널은 2mm 두께의 플렉시 유리로 만들어졌으며 XNUMX개의 나사로 해당 하우징 랙에 부착됩니다. AA 배터리 홀더가 케이스 하단에 붙어 있습니다. 배터리는 보드의 "+" 및 "-" 표시된 소켓에 연결됩니다. 소비전류가 낮아 전원스위치가 제공되지 않습니다.

온도계를 조립할 때 마이크로컨트롤러를 먼저 보드에 설치해야 합니다. 설치는 뜨거운 공기로 납땜하여 수행됩니다. 설치 후에는 표에 나와 있는 프로그램을 작성해야 합니다.

(확대하려면 클릭하십시오)

프로그래밍에는 5선 ICSP 케이블을 통해 연결된 모든 프로그래머를 사용할 수 있습니다. 케이블은 보드의 LCD 설치 소켓을 통해 컨트롤러 출력에 임시로 연결됩니다. 해당 ICSP 케이블 와이어를 쉽게 납땜할 수 있도록 핀 26(MCLR)에 연결된 긴 PCB 트레이스가 제공됩니다. 프로그래밍 후에는 이 트랙이 더 이상 사용되지 않으며 와이어 연결 소켓은 LCD 패널로 덮여 있습니다.

적절하게 조립된 온도계는 조정할 필요가 없습니다.

저자: S. Bezrukov, V. Artists, Superior, 미국

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