zaokienny termometr min - max.pdf - różne(7) - wsl.prs

P R O J E K T Y C Z Y T E L N I K Ó W

Dział "Projekty Czytelników" zawiera opisy projektów nadesłanych do redakcji EP przez Czytelników. Redakcja nie bierze

odpowiedzialności za prawidłowe działanie opisywanych układów, gdyż nie testujemy ich laboratoryjnie, chociaż

sprawdzamy poprawność konstrukcji.

Prosimy o nadsyłanie własnych projektów z modelami (do zwrotu). Do artykułu należy dołączyć podpisane oświadczenie,

że artykuł jest własnym opracowaniem autora i nie był dotychczas nigdzie publikowany . Honorarium za publikację

w tym dziale wynosi 250,− zł (brutto) za 1 stronę w EP. Przysyłanych tekstów nie zwracamy. Redakcja zastrzega sobie

prawo do dokonywania skrótów.

Zaokienny termometr MIN/MAX

Czasem zdarza siÍ, øe

otwieraj¹c rano zaspane

oczy zadajemy sobie

pytanie: jaka jest pogoda

na dworze, jaka jest tam

temperatura? Moøna to

³atwo sprawdziÊ

spogl¹daj¹c na wyúwietlacz

prezentowanego termometru

zaokiennego. Naciskaj¹c

przycisk na p³ycie czo³owej

urz¹dzenia, moøna

sprawdziÊ jaka by³a

minimalna i†maksymalna

temperatura tej nocy.

Moøna to zrobiÊ rÛwnieø

bez wychodzenia z†³Ûøka,

gdy zrealizujemy termometr

w wersji dla bardzo

leniwych.

Projekt

085

TrochÍ teorii

WybÛr rezystancyjnego

czujnika temperatury typu

KTY10-6 zdeterminowa³ spo-

sÛb pomiaru temperatury

w†opisanym urz¹dzeniu.

Czujnik KTY10-6 posiada re-

zystancjÍ znamionow¹ rÛwn¹

a†komparator znajduj¹cy siÍ

w†jego wnÍtrzu znacznie ogra-

niczy³ liczbÍ zastosowanych

elementÛw.

Teraz trochÍ miejsca po-

úwiÍcÍ zastosowanej meto-

dzie pomiaru temperatury.

Polega ona na pomiarze cza-

su ³adowania kondensatora

o†znanej pojemnoúci (wzorco-

wego) do okreúlonej wartoúci

napiÍcia, przez rezystor

o†nieznanej rezystancji, za-

leønej od temperatury. Na

rys. 1 przedstawiono taki

w³aúnie obwÛd, a†na wykre-

sie obok przedstawiono prze-

bieg napiÍcia ³adowania kon-

densatora C przez rezystor

R. Przebieg napiÍcia na kon-

densatorze moøe byÊ opisany

zaleønoúci¹:

UC=U CC • (1-e -t/RC ).

Po przekszta³ceniu powy-

øszego wzoru otrzymamy wy-

raøenie na czas ³adowania

kondensatora C:

t=R • C • ln(1-U C /U CC )

lub nieco proúciej:

t=R • C • K,

gdzie

K=ln(1-U C /U CC ).

Rys. 1.

Rys. 2.

Elektronika Praktyczna 6/2001

przy temperaturze 25 o C,

czu³oúÊ 0,75%/ K i†pozwala

na pomiar temperatury w†za-

kresie od -50 o C do +150 o C.

Zastosowanie znanego wielu

konstruktorom mikroproceso-

ra AT89C1051 bardzo uproú-

ci³o konstrukcjÍ uk³adu,

P R O J E K T Y C Z Y T E L N I K Ó W

Rys. 3.

Zak³adaj¹c, øe wspÛ³czyn-

nik K=1, otrzymamy wartoúÊ

napiÍcia do jakiej naleøy ³a-

dowaÊ kondensator C, aby

czas jego ³adowania by³

wprost proporcjonalny do

wartoúci rezystancji rezystora

R. NapiÍcie to wynosi:

U C =(1-1/e) • U CC

czyli ok. 0,63 • U CC . Przy za³oøe-

niu, øe napiÍcie zasilaj¹ce U CC

bÍdzie wynosiÊ 5V, U C = 3,15V.

Na rys. 2 przedstawiono

uk³ad przetwarzaj¹cy wartoúÊ

rezystancji na czas. Konden-

sator C†jest ³adowany poprzez

rezystor R do momentu osi¹g-

niÍcia na kondensatorze na-

piÍcia o†wartoúci U C , ktÛre

pochodzi z†dzielnika rezys-

tancyjnego napiÍcia zbudowa-

nego na rezystorach R A i †R B .

WÛwczas komparator zmieni

swÛj stan, na jego wyjúciu po-

jawi siÍ napiÍcie, ktÛre wy-

steruje tranzystor, co spowo-

duje roz³adowanie kondensa-

tora C. Czas liczony od mo-

mentu roz³adowania konden-

satora do momentu osi¹gniÍ-

cia na nim napiÍcia U C jest

wprost proporcjonalny do

wartoúci rezystancji rezystora

R. Kiedy w†miejsce rezystora

R zastosujemy czujnik KTY10-

6, wÛwczas czas ten bÍdzie

proporcjonalny do temperatu-

ry w†jakiej znajduje siÍ aktu-

alnie ten element.

W³aúnie ten czas jest mie-

rzony przez mikroprocesor.

Poniøszy podprogram napisa-

ny w†asemblerze procesora

8051 przedstawia sposÛb po-

miaru tego czasu:

MOV A,#0A0H

; USTAW TIMER

LCALL TIME1

; CZEKAJ NA ROZłADOWANIE

MOV TL0,#0

MOV TH0,#0

; WYZERUJ LICZNIK T0

CLR ZERO ; ODBLOKUJ C5

SETB TR0 ; START POMIARU

li. Po wykonaniu tych obli-

czeÒ wartoúÊ temperatury jest

wyúwietlana na wyúwietlaczu

LED.

Budowa

i†oprogramowanie

Na rys. 3 przedstawiono

schemat elektryczny termo-

metru. Czujnik pomiarowy

KTY10-6 jest po³¹czony

z†kondensatorem C5 i†wej-

úciem nieodwracaj¹cym kom-

paratora znajduj¹cego siÍ we-

wn¹trz procesora AT89C1051.

Do wejúcia odwracaj¹cego

komparatora jest do³¹czony

suwak potencjometru wielo-

obrotowego PR1, daj¹cy na-

piÍcie odniesienia. Ca³oúÊ

tworzy uk³ad przetwornika re-

zystancji czujnika temperatu-

ry KTY10-6†na czas.

Dwupozycyjny wyúwiet-

lacz LED jest po³¹czony z†por-

POMIAR:

JNB KOMP, POMIAR

; CZEKAJ NA KONIEC POMIARU

CLR TR0 ; STOP POMIARU

SETB ZERO ; ROZŁADUJ C5

MOV LOW,TL0 ; PRZEPISZ

; POMIAR DO PAMIĘCI RAM

MOV HIG,TH0

RET

NastÍpnie procesor odej-

muje zmierzon¹ wielkoúÊ od

przesuniÍcia dla temperatury

0 o C, po czym jest ona dzie-

lona przez wspÛ³czynnik ska-

POM_TEM:

; POMIAR TEMPERATURY

SETB ZERO

; ROZŁADUJ C5

Elektronika Praktyczna 6/2001

Elektronika Praktyczna 2/98

P R O J E K T Y C Z Y T E L N I K Ó W

tem P3 procesora. Wyúwietla-

nie zmierzonej temperatury

odbywa siÍ multipleksowo,

a†sterowanie poszczegÛlnych

anod wyúwietlacza powierzo-

no tranzystorom T2 i†T3 w³¹-

czanych sygna³ami z†linii

P1.2 i†P1.4 portu P1. Linia

P1.5 s³uøy do ewentualnej

zmiany skali wyúwietlania

przy zbyt duøym rozrzucie pa-

rametrÛw czujnika, ale o†tym

nieco wiÍcej informacji przy

opisie strojenia uk³adu.

Przycisk S1 s³uøy do od-

czytu wartoúci minimalnej

i†maksymalnej temperatury

i†jest pod³¹czony do linii P1.6

procesora. Znakiem minus,

ktÛry wyúwietla prostok¹tna

dioda LED, steruje linia P1.7.

Ca³y uk³ad zasilany jest na-

piÍciem stabilizowanym +5V.

Budowa zasilacza jest tak

prosta, øe nie wymaga øad-

nych wyjaúnieÒ.

Procesor jest taktowany

sygna³em zegarowym o†czÍs-

totliwoúci rÛwnej 4MHz. Wy-

brano tak nisk¹ czÍstotliwoúÊ

zegara z†tego wzglÍdu, øe po-

miar temperatury trwa ok.

2,5..3ms, przetwarzanie war-

toúci zmierzonej do postaci

moøliwej do wyúwietlenia to

kolejne kilka milisekund, po

czym nastÍpuje wyúwietlanie

wyniku z†czÍstotliwoúci¹ ok.

100Hz, a†wiÍc procesor ma

niewiele do roboty i†nie musi

byÊ szybki. Tym bardziej, øe

jeden pomiar wyúwietlany jest

przez oko³o jedn¹ sekundÍ.

Po w³¹czeniu termometru

nastÍpuje uruchomienie pro-

gramu zawartego w†pamiÍci

Flash procesora. NastÍpuje

pierwszy pomiar temperatu-

ry, ktÛra jest jednoczeúnie za-

pamiÍtana w†pamiÍci RAM

procesora jako wartoúÊ mini-

malna i†maksymalna, co ob-

razuje wyúwietlacz pokazuj¹c

litery ìPOî. Wyniki nastÍp-

nych pomiarÛw s¹ porÛwny-

wane z†wynikami pierwszego

pomiaru i†w†zaleønoúci od

wielkoúci zapisywane jako

temperatura maksymalna lub

minimalna. PrzyciúniÍcie

przycisku S1 powoduje wy-

wo³anie procedury wyúwiet-

lania zapamiÍtanych wartoú-

ci temperatury minimalnej

i†maksymalnej.

Procedura rozpoczyna siÍ

wygaszeniem wyúwietlacza,

po czym nastÍpuje wyúwietle-

nie napisu LO. Wyúwietlacz

gaúnie ponownie, a†nastÍpnie

jest wyúwietlana wartoúÊ mi-

nimalna temperatury, co trwa

ok. 1,5s. Wyúwietlacz gaúnie

znowu, potem wyúwietla na-

pis HI. Gaúnie i†nastÍpuje wy-

úwietlenie temperatury mak-

symalnej, jak¹ zapamiÍta³ pro-

cesor. Na tym procedura wy-

úwietlania skrajnych wartoúci

jest zakoÒczona, program po-

wraca do wyúwietlania bieø¹-

cej temperatury, pokazuj¹c li-

tery ìAPî - aktualny pomiar.

Wartoúci skrajne tempera-

tury moøna skasowaÊ za po-

moc¹ przycisku S1. Wystar-

czy przytrzymaÊ przycisk do

momentu zgaúniÍcia wyúwiet-

lacza po wyúwietleniu mini-

malnej temperatury, wÛwczas

program bÍdzie zapamiÍtywa³

skrajne wartoúci od pocz¹tku.

Program zosta³ tak napisany,

øe moøe byÊ wyúwietlana war-

toúÊ temperatury w†przedzia-

le od -63 do + 63 o C, co jest

wystarczaj¹cym zakresem dla

termometru zaokiennego.

P1.5 portu P1 do masy) i†uru-

chomiÊ uk³ad ponownie. Po-

wtÛrzyc ca³¹ procedurÍ regu-

lacji jeszcze raz.

Kiedy pomimo tego zmie-

rzona wartoúÊ temperatury bÍ-

dzie wyøsza od wzorcowej,

oznacza to, øe pojemnoúÊ kon-

densatora C5 jest zbyt duøa

i†naleøy go wymieniÊ na inny

o†pojemnoúci rÛwnej 1

WYKAZ ELEMENTÓW

Rezystory

R1: 8,2k

Ω

R5, R7: 2,2k

R8: 200

Ω

R10...R16: 220

Kiedy wskazywana war-

toúÊ jest zbyt ma³a, do kon-

densatora C5 naleøy doluto-

waÊ kondensator o†wartoúci

10..39nF i†proces strojenia po-

wtÛrzyÊ. Czujnik jest po³¹czo-

ny z†urz¹dzeniem za pomoc¹

przewodu ekranowanego, ek-

ran naleøy po³¹czyÊ z†plusem

zasilania. D³ugoúÊ po³¹czenia

do 5m.

Ω

R18: 15k

Ω

R19: 4,7k

Ω

PR1: trymer wieloobrotowy

10k

Ω

Kondensatory

C0: 1000µF/16V

C1, C10: 10µF/16V

C2, C3: 33pF

C4: 47nF

C5: 1µF/63V 1%

C6: 100µF/16V

C7: 47µF/16V

C8: 680nF

C9: 22µF/16V

Półprzewodniki

D1..D4: 1N4002

T1: BC547B

T2, T3: BC557B

PT: KTY10−6 PHILIPS

ST1: L7805CV

U1: AT89C1051 −

z programem “Termometr

2”

U2: UCY74121

O1: odbiornik kodu RC5 −

SFH506, TFMS5360, IS1U60

itp.

DM: LED 2 x 7,5 mm, żółty

W1, W2: wyświetlacz 7−

segmentowy, LTS3401LY

Taiwan

Różne

GN1: gniazdo przewodu

sieciowego 220V

BEZP: bezpiecznik

aparatowy 63mA

TS: transformator sieciowy

TS2/14

S1: przycisk typu

Microswitch 6mm

Q1: kwarc 4MHz

obudowa KM 48 N

Wersja dla bardzo

leniwych

CzÍsto ostatni¹ czynnoúci¹

wykonywan¹ przed zaúniÍ-

ciem jest wy³¹czenie telewi-

zora za pomoc¹ pilota, ktÛry

jest zawsze pod rÍk¹. Dlatego

teø w³aúnie pilot zdalnego ste-

rowania wykorzysta³em do

uaktywnienia procedury wy-

úwietlania wartoúci skrajnych

temperatury zapamiÍtanych

przez procesor.

Na rys. 3†lini¹ przerywa-

n¹ zaznaczono fragment uk³a-

du, ktÛry s³uøy do bezdotyko-

wego wywo³ywania procedu-

ry wyúwietlania wartoúci

skrajnych temperatury. Uk³ad

ten nie musi byÊ montowany,

jeøeli nie chcemy korzystaÊ

ze zdalnego sterowania.

Dzia³a nastÍpuj¹co: pro-

mieniowanie podczerwone

z†nadajnika zdalnego stero-

wania telewizora, wideo,

wieøy Hi-Fi itp. trafia do sca-

lonego odbiornika systemu

RC5, gdzie nastÍpuje zdeko-

dowanie rozkazu na ci¹g im-

pulsÛw. Impulsy te trafiaj¹ na

wejúcie A1 i†A2 scalonego

przerzutnika 74121. Opadaj¹-

ce zbocze pierwszego impul-

su powoduje wyzwolenie

przerzutnika monostabilnego.

Na jego zanegowanym wyj-

úciu wyst¹pi wÛwczas logicz-

ne zero, ktÛre doprowadzone

do linii P1.6 wywo³a proce-

durÍ wyúwietlania wartoúci

skrajnych temperatury, tak

Uruchomienie

i†regulacja

Po zmontowaniu wszyst-

kich elementÛw wk³adamy za-

programowany procesor do

podstawki. Ustawiamy poten-

cjometr PR1 w†úrodkowym

po³oøeniu i w³¹czamy napiÍ-

cie. Na wyúwietlaczu pojawi

siÍ jakaú wartoúÊ temperatu-

ry. Za pomoc¹ potencjometru

PR1 doprowadzamy do wy-

úwietlenia temperatury, jaka

jest aktualnie w†pomieszcze-

niu, w†ktÛrym uruchamiamy

uk³ad. W†tym celu najlepiej

pos³uøyÊ siÍ dobrym termo-

metrem rtÍciowym.

NastÍpnie wk³adamy czuj-

nik do wody zmieszanej z†lo-

dem i†korygujemy wskazanie

z†dok³adnoúci¹ do 1 o C. Zno-

wu powracamy do temperatu-

ry pokojowej i†ewentualnie

korygujemy wskazanie - nie

powinno rÛøniÊ siÍ wiÍcej niø

o†1 o C w†porÛwnaniu z†termo-

metrem wzorcowym. Gdyby

tak nie by³o, naleøy wy³¹czyÊ

napiÍcie zasilaj¹ce, zewrzeÊ

punkty A-A (do³¹czyÊ liniÍ

samo jak naciúniÍcie przycis-

ku S1. Okaza³o siÍ, øe uk³ad

dzia³a prawid³owo rÛwnieø

przy zastosowaniu innych pi-

lotÛw zdalnego sterowania,

a†nie tylko systemu RC5.

Jerzy Sapa

Elektronika Praktyczna 6/2001

Ω

R2, R3: 3,3k

R4, R6: 820

R9: 100

R17: 4,7

R20: 75

zaokienny termometr min - max.pdf

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: