Термометры

При установке термометров с одним или несколькими внешними проводными датчиками очень часто возникают трудности с прокладкой проводов, особенно если приходиться тянуть провод через одно или несколько помещений, а также с пропусканием провода через оконные или дверные рамы, а также через стены. Приходится сверлить отверстия в стенах и рамах, что негативно сказывается на их внешнем виде.

Для решения таких трудностей и был разработан данный беспроводной двухканальный термометр, который состоит из базового блока и двух радиодатчиков. Использование радиодатчиков предоставляет возможность устанавливать базовый блок в глубине комнаты в удобном месте, не связывая его с внешними датчиками проводами.

• прием по радиоканалу от беспроводных датчиков данных о температуре окружающей среды и о напряжении питающих элементов радиодатчиков;

• отображение на жидкокристалическом индикаторе значений температуры и состоянии питающих элементов радиодатчиков.

Радиодатчик осуществляет:

• измерение температуры окружающей среды;

• измерение напряжения питающих элементов;

• передачу данных в базовый блок по радиоканалу.

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Диаппазон измерения температуры ................................ -50...+125^оС
Дискретность отображения температуры ......................... 0,1^оС
Диапазон измерения напряжения питания радиодатчиков. 2,5...4В
Дискретность отображения напряжения .......................... 0,01В
Напряжение питания базового блока .............................. +4,5...5,5В
Напряжение питания радиодатчиков .............................. +2,8...3,3В

ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА БАЗОВОГО БЛОКА

ПЕРЕЧЕНЬ ЭЛЕМЕНТОВ БАЗОВОГО БЛОКА

ПОЗ.ОБОЗН.	НАИМЕНОВАНИЕ
А1	LCD модуль Nokia 5110
А2	Модуль NRF24L01+
D1	Микроконтроллер PIC18F2585-I/SO
D2	Микросхема AMS1117ADJ
C1...C4	Конденсатор 0.1мкФ
R1	Резистор 4.7 кОм, 0.125Вт
R2...R4	Резистор 10 кОм, 0.125Вт
R5	Резистор 200 Ом, 0.125Вт
R6	Резистор 120 Ом, 0.125Вт

ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА РАДИОДАТЧИКА

 

На принципиальной схеме радиодатчика не отображены:

датчик температуры DS18B20 фирмы MAXIM, подключаемый к разъемному соединителю X1 (вывод питания датчика подключается к цепи +3.3V, сигнальный вывод датчика подключается к цепи T1, а общий провод (минусовая цепь питания) - подключается к цепи -UT1);

• перемычка, подключаемая между контактами 3 и 4 разъемного соединителя X2, которая устанавливается для одного из датчиков после занесения программного обеспечения. Данная перемычка задает отличие в адресах двух датчиков.

ПЕРЕЧЕНЬ ЭЛЕМЕНТОВ РАДИОДАТЧИКА

А1	Модуль NRF24L01+
D1	Микроконтроллер PIC16F1823-I/SL
C1,C2	Конденсатор 0.47мкФ
R1	Резистор 4,7 кОм, 0.125Вт
R2	Резистор 10 кОм, 0.125Вт
R3,R4	Резистор 4,7 MОм, 0.125Вт
B1	Элемент питания CR2032 или 2хАА

Вместо LCD модуля Nokia5110 можно использовать оригинальный LCD индикатор от мобильного телефона Nokia 3310, приняв меры по согласованию уровней сигналов и обеспечения питания LCD Nokia 3310 от источника питания 3,3В. 

ОПИСАНИЕ РАБОТЫ БАЗОВОГО БЛОКА ТЕРМОМЕТРА И РАДИОДАТЧИКОВ

В каждом устройстве есть управляющий микроконтроллер, который выполняет основные функции и модуль приемопередатчика NRF24L01+. В радиодатчиках модуль NRF24l01+ работает в режиме передатчика, а в базовом блоке - в режиме приемника.

Микроконтроллер радиопередатчика PIC16F1823 осуществляет получение данных о температуре окружающей среды от датчика DS18B20 по однопроводному интерфейсу 1-wire. Полученные данные о температуре окружающей среды и данные о напряжении элемента питания микроконтроллер передает по SPI интрфейсу в модуль приемопередатчика NRF24l01+ для отправки по радиоканалу в базовый блок термометра. Для снижения энергопотребления микроконтроллер осуществляет подачу напряжения питания на датчик температуры и делитель узла измерения напряжения элемента питания посредством коммутации общего провода портом RA5 (вывод 2) на время опроса датчика DS18B20 и выполнения аналогоцифрового преобразования внутренним АЦП микроконтроллера.

Микроконтроллер после получения данных о температуре окружающей среды и напряжении элемента питания осуществляет включение приемопередатчика NRF24L01+, загрузку в него данных, которые необходимо передать по радиоканалу в базовый блок термометра. Далее микроконтроллер ожидает конца передачи данных в базовый блок, выключает приемопередатчик NRF24L01+ и переходит в режим пониженного энергопотребления, из которого выходит по срабатыванию сторожевого таймера через 1 минуту. Таким образом поступление данных о температуре окружающей среды в базовый блок происходит с периодичностью примерно в 1 минуту.

Микроконтроллер базового блока термометра получив данные производит их обработку и осуществляет отображение значений температуры и напряжений элементов питания радиодатчиков. В базовом блоке термометра предусмотрено три режима отображения информации на ЖК индикаторе: основной режим в котором на ЖКИ отображаются значения температуры, поступившие от обоих радиодатчиков и два дополнительных режима, в которых отображаются данные только с одного из радиодатчиков. Визуально это выглядит как на фото в начале статьи. Переключение режимов отображения информации осуществляется циклически кнопкой KN1. Кнопка KN2 служит для включения/отключения подсветки индикатора.

Кроме значений температуры и напряжения элементов питания радиодатчиков на ЖКИ также отображается диагностическая информация:

• в случае отсутствия связи базового блока с одним или двумя радиодатчиками на ЖКИ в соответствующем поле выводиться надпись "Нет связи". 

 

• в случае неисправности датчика температуры DS18B20 ЖКИ в зависимости от характера неисправности отображается надпись "Обрыв" или "КЗ".

Разъем Х1 базового блока термометра и разъем Х2 радиодатчика служат для внутрисхемного программирования микроконтроллеров. Цоколевка разъемов соответствует цоколевке разъемов программаторов PICKIT2 и PICKIT3 фирмы Microchip. При чем программатор PICKIT2 не поддерживает микроконтроллер PIC16F1823 радиодатчика.

Также разъем Х1 базового блока термоконтроллера служит для подачи питания (цепи +5В и GN), а на разъеме Х2 радиодатчика после занесения программы в микроконтроллер для одного из радиодатчиков необходимо установить перемычку между цепями GND (конт.3) и PGD (конт.4). Данная перемычка задает для второго радиодатчика адрес отличный от адреса первого радиодатчика. 

Видео работы беспроводного термометра: