Это проект простого измерителя температуры на основе термопары. Термопара — это один из видов датчика температуры. Термопары стоят недорого и их диапазон измерении очень большой по сравнению с термисторами или цифровыми датчиками температуры. Но из-за малого уровня выходного напряжения, обработка данных с термопары относительно сложна из-за необходимости предварительного усилителя высокой точности и надлежащих цепей компенсации. Но существуют некоторые термопары в которые уже встроены цепи обработки аналогового сигнала. Я разрабатывал свой карманный измеритель температуры на основе именно такой термопары.
Принцип работы
Эффект Зеебека состоит в том, что в замкнутой цепи, состоящей из разнородных проводников, возникает термо-ЭДС, если места контактов поддерживают при разных температурах. Термопара работает на основе этого эффекта. Эффект Зеебека также иногда называют просто термоэлектрическим эффектом.
Железо
Термопара
Чтобы получить нужный уровень сигнала с выхода простой термопары необходимы высокоточный усилитель и цепи компенсации. Но уже сейчас доступны микросхемы, в состав которых входит термопара и высокоточный усилитель. Благодаря таким микросхемам термопары можно использовать с легкостью. Я выбрал микросхему MAX31855 от Maxim. Она содержит в себе и термопару, и усилитель и даже АЦП и выводит значение температуры в цифровом виде.
Последовательный выход
В этом проекте предусматривается так же последовательный выход данных. Можно подключаться напрямую к последовательному порту компьютера, но рекомендуется оптическая развязка.
Разьем
Я нашел у себя довольно-таки миниатюрный разьем типа «Папа», но я ни где не смог найти достаточно миниатюрную ответную часть к нему, так что я сделал ее прямо на плате. А вообще-то в данном проекте можно поставить практически любые подходящие по размерам разъемы.
Дисплей
Дисплей для этого проекта должен потреблять как можно меньше энергии. Но я не стал применять в этом проекте символьные ЖК дисплеи со встроенным контроллером из-за небольшого размера отображаемых на нем символов. А вот сегментные ЖК дисплеи отлично подходят. Я использовал именно такую ЖК-панель, иногда они так же используются в другое бытовой электронике. Он не имеет встроенного контроллера, так что для нее требуется внешний контроллер ЖК-дисплея. Рабочее напряжение у разных дисплеев разное. TWV1302W используемые в этом проекте управляются 3В. При использовании 5В ЖК-дисплея, требуется изменения в схеме
Источник питания
Измеритель температуры питается от одной LR1 батарейки через повышающий DC-DC преобразователь. Потребляемый ток всего 4 мА на 1,5В. Расчетное время работы от батареи составляет не менее 100 часов.
Схема
Программа
Принцип работы прошивки довольно-таки прост. Она считывает данные температуры от MAX31855 с интервалом 0,5 секунды и отображает их на ЖК-дисплее в фоновом режиме. Значение температуры также передается через последовательный порт (N81, 300 бит).
Список радиоэлементовОбозначение
Тип
Номинал
Количество
ПримечаниеМагазинМой блокнот
U1
МК AVR 8-битATmega164P1
U2
Датчик температурыMAX318551
U3
XC9111C301MR1
Q1
Биполярный транзистор2SA13001
Q2-Q4
Биполярный транзистор2SC27123
D1
Диод ШотткиSB1003M31
C1
Электролитический конденсатор47 мкФ1
C2
Электролитический конденсатор330 мкФ1
С?, C3-C7
Конденсатор100 нФ6
С8
Конденсатор10 нФ1
R1-R3, R5
Резистор10 кОм4
R4
Резистор47 Ом1
R?
Резистор4.7 Ом1
R6
Резистор330 Ом1
L1
Катушка индуктивности100 мкГн1
U4
ЖК-панельTWV1302W1
LR1
Батарея1.5 В1
ТермопараК-тип1
SW1
Кнопка тактовая1
Добавить все
Скачать список элементов (PDF)
Прикрепленные файлы:
- tctm.zip (8 Кб)