Введение

Данный цифровой термометр подходит для большинства потребностей измерения температуры в быту. Например термометр может использоваться, кроме измерения комнатной и уличной температуры воздуха, для контроля температуры воздуха в инкубаторе, холодильной или морозильной камере, в подвале или погребе, а также для измерения температуры воды в аквариуме, на выходе водонагревателя и т.п..

Не смотря на простоту конструкции, он имеет не плохие характеристики. Достоверность показаний термометра гарантируется применением цифрового датчика DS18B20.Эта микросхема не требует калибровки и позволяет измерять температуру окружающей среды от -55 до +125°С, причем в интервале -10...+85°С производитель гарантирует абсолютную погрешность измерения не хуже ±0,5°С. На границах диапазона измеряемых температур точность ухудшается до ±2°С.Индикация показаний термометра во всем диапазоне измеряемых температур выполняется с точностью ±0.1°C.

Питается данный термометр переменным напряжением от 6В до 16В или постоянным напряжением от 8В до 20В.

Схема

Схема представлена на рисунке 1.

Рисунок 1. Принципиальная схема цифрового термометра на DS18B20.

В качестве датчика температуры используется микросхема цифрового термометра DS18В20, который опрашивается контроллером на основе микросхемы фирмы Microchip PIC16F628A.

Обмен данными и командами между микроконтроллером D1 и микросхемой цифрового датчика температуры U1 происходит с помощью однопроводного интерфейса 1-Wire.Так как используется всего 1 датчик, протокол 1-Wire упрощается : не требуется адресация датчиков и их предварительная инициализация. Резистор R1 является нагрузочным резистором для линии интерфейса 1-Wire. Выход DQ датчика U1 подключен к выводу 3 микроконтроллера D1 (порт RA3).

Питание +5В на датчик подается через резистор R2. Этот резистор выполняет функцию защиты от случайного короткого замыкания цепи питания, при использовании выносного датчика. Данный резистор при желании можно из схемы исключить, заменив его перемычкой.

В устройстве реализована динамическая индикация. Обновление изображения каждого индикатора осуществляется с частотой не менее 100Гц, что исключает мерцание индикаторов. Порт RB задействован под динамическую индикацию: RB0..RB7- формируют семисегментный код выводимых цифр.Порты RA0, RA1, RA6, RA7 выбирает индицируемую цифру.

Резисторы R3...R10 ограничиваю ток протекающий через светодиодные сегменты индикаторов.

Описание работы

При включении питания и после инициализации микроконтроллера происходит тест наличия и исправности цифрового датчика температуры. Если датчик не подключен или его неисправность характеризуется наличием на линии DQ постоянного высокого уровня, при обращении к нему микроконтроллера, то на индикаторе будет выводится значение "LInE". А вот если линия DQ имеет замыкание на 0В, либо эту линию сам датчик, при наличии неисправности его внутренней схемы, подтягивает к 0В, то на индикаторе выводится значение "Shot ".

Далее если тест исправности датчика прошел успешно, микроконтроллер выдает датчику команду на измерение температуры. После окончания измерения цифровым датчиком температуры, микроконтроллер считывает значение температуры, обрабатывает его и выводит на индикатор.

Для удобства считывания показаний температуры незначащие нули в первых с права разрядах потушены, а на их месте выводится знак минус при отрицательных температурах.

После подачи питания, при правильном подключении датчика и источника питания, цифровой термометр начинает отображать значение температуры примерно через 1 секунду. Данное время требуется датчику на проведение измерения температуры.

Во время первого измерения температуры датчиком на индикаторе выводится значение "t°С".

Конструкция

Термометр собран на односторонней печатной плате, показанной на рисунке 2.

Рисунок 2. Печатная плата цифрового термометра на DS18B20.

На рисунках 3 и 4 показано размещение элементов на обоих сторонах печатной платы, также смотри 

и

Рисунок 3. Размещение элементов со стороны установки индикаторов.

Рисунок 4. Размещение элементов со стороны проводников печатной платы.

На стороне установки индикаторов до монтажа элементов необходимо установить пять перемычек (на рисунке 3 показаны красным цветом). Все SMD резисторы и конденсаторы, кроме С4, применены в корпусе типоразмера 0805. Конденсатор С2 - электролитический, а С4 - танталовый (С4 можно заменить на электролитический с корректировкой платы). Все резисторы и SMD конденсаторы устанавливаются на печатную плату со стороны печатных проводников (см. рисунок 4). Микроконтроллер устанавливается в 18-ногую панельку типа DIP18 (TRS18).

Датчик для измерения температуры подключается к разъему Х1, а к разъему Х2 необходимо подключить источник питания (достаточно подключение трансформатора с необходимым значением напряжения).

Микроконтроллер PIC16F628А можно заменить на PIC16F628-04 в DIP корпусе. При переработке печатной платы можно использовать микроконтроллер и в других корпусах.

В устройстве примены семисегментные светоизлучающие индикаторы с общим анодом SA04-11SRWA фирмы KINGBRIGHT. Их можно заменить на любые импортные сверхяркие индикаторы. Возможно придется подобрать номинал резисторов R3...R10 для обеспечения нужной яркости.

Диодный мост собран на диодах BAV100, которые можно заменить на любые с прямым током не менее 50мА ( например в предыдущих конструкциях были установлены диоды GS1M, которые намного мощнее, но какие попались под руку)

Файлы к статье Цифровой термометр на DS18В20 и PIC16F628A контроллере питание ~6..16 Вольт