Цифровой датчик температуры своими руками. Одноканальный электронный термометр

Который имеет очень малые размеры. Здесь мы рассмотрим создание простого цифрового термометра с использованием в качестве температурного датчика - специальный цифровой датчик температуры от фирмы DАLLAS, а точнее ds18b20 и микроконтроллером ATtiny2313. Характеристики предложенного цифрового термометра: пределы измерения от -55 до +125*С; точность измерение от 0,1 до 0,5*С.

Фотография датчика ds18b20:

Работает термометр следующим образом: микроонтроллер подает запрос на поиск и запись адресов датчиков ds18b20, подключенных к линии контроллера по интерфейсу 1Wire. Далее производится чтение температуры с датчиков, которые были найдены, после этого выводит температуру на 3-х символьный LED, хотя при небольшой модификации прошивки можно подключать и 4-х символьный LED. Тогда температура будет выводится с точность до десятичных долей градуса. Опрос датчика составляет где-то 750мс. Схема проста и в печатной плате не нуждается, хотя кому больше нравится на печатной плате - можно нарисовать. Я контроллер ATtiny2313 ставил сзади LED индикатора и всё соединял проводами.

Принципиальная схема цифрового термометра на ATtiny2313:

Перейдём к настройки фьюзов микроконтроллера. Для работы с протоколом 1Wire, частота внутреннего генератора МК должна быть не меньше 4мгц. Вот скриншот фьюзов которые надо выставить при прошивке в Code Vision AVR:

На форуме, есть прошивки для индикаторов с общим катодом и общим анодом. Так же все прошивки умеют работать с 8 х датчиками ds18b20. Ещё есть прошивка, которая меряет температуру с точностью до десятичных значений, при этом необходим 4х символьный , анод лишнего сегмента цепляют к PORTD.3 , а запятую цепляют на PORTB.7.

Отправим материал вам на e-mail

Внимательное изучение типовых бытовых потребностей поможет убедиться в необходимости частого измерения температуры. Соответствующие данные пригодятся не только для выбора подходящей одежды с учетом реальных погодных условий. В бане частного дома соответствующий измерительный прибор пригодится для поддержания оптимальных условий. Правильно выбрав электронный термометр с выносным датчиком, эти и другие задачи можно решить быстро и точно. После изучения этой статьи вы сможете принять взвешенное решение без ошибок.

Можно получить позитивные эстетическое эмоции при разглядывании морозных узоров, однако считать показания классического термометра за такой преградой не получится

Какие практические задачи поможет решить электронный термометр с выносным датчиком

Выше упомянута типовая ситуация, когда естественные погодные условия в отечественных широтах препятствуют оперативному получению важной информации. Дешевизна спиртовых термометров – единственное преимущество. В списке недостатков надо отметить:

• низкую точность;
• отсутствие подсветки;
• очень маленькие обозначения, затруднительные для людей с плохим зрением;
• небольшую прочность.

Перечисленные в данном разделе изделия объединяет один признак – в рабочем состоянии они находятся непосредственно в зоне измерений. Все компоненты подвергаются сильным внешним воздействиям, что провоцирует быстрый износ, поломки.

Появляется возможность раздельной установки функциональных узлов. Компактный измерительный зонд проще защитить от неблагоприятных условий внешней среды. «Нежную» электронную часть устанавливают в отапливаемой комнате.

Эти принципиальные отличия пригодятся также для контроля температуры в аквариуме и бассейне, жаркой сауне и морозильной камере. Термометр с выносным щупом идеально подходит для оперативной проверки параметров на складе, в офисе, производственном помещении. Его можно подключить к современной системе управление категории «умный дом» для оптимизации режимов отопления, вентиляции, охлаждения. При соответствующем дополнительном оснащении не сложно организовать удаленное получение данных с применением стандартных технологий сети Интернет.

Устройство и функционирование измерительного прибора

С помощью этого рисунка разберемся, как работает датчик температуры. Изделия этого типа создают из железа и константана, хромеля и алюминия, других двух разных металлов («А» и «Б»). В области «Т2» желательно поддерживать постоянную температуру. При изменении ее на участке «Т1» в проводниках согласно физическому эффекту Зеебека образуется электродвижущая сила. Созданное напряжение можно измерить чувствительным вольтметром «V».

На фото отмечены следующие компоненты:

• Термопара (1) устанавливается в металлическом кожухе. В некоторых моделях его заключают дополнительно в полимерную оболочку.
• Измерительный элемент подсоединен проводом (4) к основному блоку (3).
• Обработанные данные преобразуются в цифровую форму. Итоговый результат отображается на экране (2).

К сведению! Достаточно часто электронный термометр с щупом оснащают ЖК-дисплеем, который выполняет свои функции с минимальным потреблением электроэнергии. Такая комбинация позволяет применять автономное питание на аккумуляторах (одноразовых батареях). Для обеспечения видимости в темное время суток устанавливают встроенную подсветку.

Технические характеристики и правила эксплуатации цифрового термометра с выносным датчиком

Предполагается использование этой части в отапливаемом помещении. Поэтому производители предлагают соответствующий диапазон температуры, уровня влажности . Зонд в соответствующем исполнении применяют в разных условиях. Им измеряют показания в жидкостях, сыпучих веществах. Электронные термометры с выносным датчиком используют для контроля температуры стенок труб системы отопления, сыпучих материалов. Ниже приведены предельные параметры, которые характерны для оборудования данной категории.

Технические характеристики измерителей температуры с выносным датчиком	Ед. измерения	Диапазон
Размеры выносного датчика температуры, длина/диаметр	мм	150-300/3-8
Длина соединительного кабеля	м	0,5-100
Потребляемая мощность	мВт	8-15
Температура измерения	°C	От-60 до +500 (типичные бытовые модели: от -50 до +60)
Погрешность электронного термометра с выносным датчиком	°C	От 0,2 до 3
Рабочая температура окружающей среды для электронного блока	°C	От -20 до +60
Расчетная относительная влажность	%	2-97
Гарантийные обязательства производителей	месяцев	12-60

В этом варианте несколько повышается потребление электроэнергии, зато не нужна отдельная подсветка. Ниже приведены функциональные возможности некоторых серийных моделей:

• Отображение показаний в градусах: Цельсия (°C)/ Кельвина (K)/ Фаренгейта (K).
• Подключение электронного термометра с выносным датчиком к ноутбуку, компьютеру.
• Применение щупов разных типов для проведения измерений в соответствующем диапазоне температур.
• Автоматическая калибровка.
• Сигнализация (световая, звуковая) о достижении определенного порога.
• Запись и сохранение в памяти пользовательских установок, измерений.

Разновидности электронных термометров с выносным датчиком

Производители предлагают широкий ассортимент изделий этой категории. Чтобы удовлетворить растущие потребности современных пользователей они выпускают модели с расширенным функционалом по разумной стоимости.

Здесь зонд установлен в отдельном корпусе вместе с элементом питания, встроенным передатчиком. Его можно установить в нужном месте без сверления оконных рам и стен для прокладки кабеля. Необходимые данные поступают в режиме online на приемник основного блока. Далее для обработки/отображения информации применяют штатный алгоритм. В стандартных моделях дальность датчика составляет от 30 до 100 метров, чего вполне достаточно для решения большинства бытовых задач. Чтобы изучить тему подробно, далее приведена информация о разных модификациях техники с учетом самых распространенных вариантов применения.

Уличные оконные электронные термометры с выносным датчиком

Типовые модели

Главным преимуществом простейших градусников уличных электронных является их минимальная стоимость. Также надо отметить преимущества компактных размеров, простоту выполнения монтажных операций, достаточно высокую точность измерений по сравнению с классическими аналогами.

Особенности электронных термометров с дополнительными функциями

Совершенствование производственных и торговых процессов значительно снизило стоимость электроники. В наши дни хорошо оснащенный термометр уличный с выносным датчиком купить можно недорого. Ниже приведены преимущества потенциальные возможности такой техники. Применение беспроводных коммуникаций ускоряет и упрощает монтаж, обеспечивает сохранность строительных конструкций и декоративной отделки помещений.

К сведению! Установка термопары внутри конструкции создает мостик холода, который ухудшает изоляционные характеристики оконной рамы.

К одному основному блоку подключают от 3 до 10 внутренних и наружных датчиков. Это позволяет контролировать температуру воздуха в нескольких комнатах. В частности, такое оснащение комбинируют с управлением котла. При правильных настройках получится оптимизировать работу системы отопления, что быстро компенсирует расходы на соответствующую модернизацию.

В дополнение к температурным, применяют специализированные , которые позволяют контролировать уровень влажности в комнате и на открытом воздухе. Разумеется, в таком исполнении речь идет о специальном блоке электроники, который предназначен для обработки таких дополнительных данных.

В этом примере на прочной металлической стойке закреплены датчики температуры, влажности, атмосферного давления, направления и скорости ветра. Сигналы с них поступают на внутренний блок по каналам беспроводной связи. Для автономного питания внешних компонентов набора установлена солнечная батарея.

Такую технику относят к особой категории . В отличие от электронных цифровых термометров помимо отображения актуальных данных она способна обрабатывать информацию. На основе данных об изменении давления формируется метеорологический прогноз (от 12 часов до 7 дней). Некоторые модели способны показывать время, обычный и лунный календарь. Техника с многоцветным дисплеем.

Вернемся к тематическим изделиям. В ходе изучения измерительного оборудования данной категории необходимо упомянуть термометр автомобильный с выносным датчиком.

Как выбрать электронный термометр с выносным датчиком для бани

Особенности, преимущества и недостатки

При поиске подходящего оснащения необходимо учитывать высокую влажность и температуру, быстрое изменение параметров. Нужна точность измерений для настройки и поддержания оптимальных условий в парной. Пригодится достаточная прочность электронного термометра с выносным датчиком, чтобы отдельные компоненты сохранили целостность и функциональность при недостаточно аккуратном обращении. Обязательно надо предотвратить перегрев внешних частей, чтобы обеспечить хороший уровень безопасности в процессе эксплуатации.

Датчик влажности и другие важные детали

Для качественного воспроизведения оздоровительно расслабляющего процесса в парной обязательно надо контролировать несколько параметров одновременно:

Правильное место установки термометра с выносным датчиком

Зонд закрепляют на высоте основного лежака, как правило – на высоте 1,2÷1,5 м. Выбирают место на максимальном удалении от входа и нагревательного устройства. С помощью дополнительного датчика можно контролировать температуру воды в бассейне.

Как сделать электронный термометр своими руками

Для самостоятельного воспроизведения можно использовать простую конструкцию, которую не трудно сделать человеку с начальными навыками и знаниями в области электроники. Главным компонентом здесь является специализированный температурный датчик DALLAS DS1820. При желании, к одной шине можно присоединить десятки аналогичных приборов с максимальной длиной коммуникационного кабеля до 300 м.

Важно! При выборе других деталей электронного термометра с выносным датчиком надо приобретать стабилитроны минимальной мощности (напряжение питания 3,9V). Они отличаются небольшими размерами.

При монтаже схемы цифрового термометра своими руками необходимо обращать внимание на полярность. Соответствующие обозначения «+» нанесены на корпусе. Изучите размещение выводов сенсора в сопроводительной документации.

Чтобы защитить температурный датчик от неблагоприятных условий при размещении на открытом воздухе его заливают эпоксидной смолой в подходящей по размерам форме. Далее стандартный разъем подключают к ПК. Для обработки данных используют DigiTemp. Найти версию программы, которая поддерживается определенной операционной системой (Windiows или Linux) в сети интернет не сложно.

Обзор рынка с ценами, отличия разных моделей, полезные рекомендации

Фото	Бренд/ Модель	Цена, руб.	Технические характеристики, особенности, комментарии
	RST/ 77110	1200-3500	Специализированный цифровой термометр с датчиком беспроводного типа для бани. Измерение до +200°C, подсветка, сигнализация пороговых значений, автономное питание.
	DC/2	620-890	Здесь один датчик встроен в основной корпус. Можно контролировать температуру на улице и в месте установки электронного блока.
	Datronn/HTC-2	640-950	Встроенный измеритель влажности предназначен для работы в помещении, календарь, часы. Выносной зонд присоединяется проводом длиной 2 м. В памяти сохраняются минимальные /максимальные значения.
	Сима-Лэнд/567524	180-560	Простая недорогая модель с уличным датчиком температуры. Длина соединительного провода – 90 см.
	GAL/ WS-1300	230-490	Сохранение измерений, проводное подключение (140 см), батареи типа «ААА».

Хороший термометр электронный уличный с выносным датчиком купить будет проще, если изучить кроме рекламных и общих технических данных мнение владельцев.

pobeda134, Киев, DC/2: Достоинства: Цифровой, выносной датчик, показывает температуру, влажность как на улице, так и внутри помещения, наличие часов, прост и удобен в эксплуатации, компактный, большие цифры, недорогой.Все очень просто, разобраться сможет любой человек. Управление происходит двумя кнопками. Левая кнопка переключает режимы температуры и влажности, а правая кнопка показывает режимы "IN" - температура в помещении (внутри) а "OUT" - температура на улице (снаружи).Недостатки: Черный цвет, не очень красиво вписался в интерьер комнаты, производство Китай, нет русского языка в инструкции.Подробнее на Отзовик: https://otzovik.com/review_4813466.html

NFore, Луганск, Datronn/HTC-2: Достоинства:Легкий, компактный, точный электронный термометр с выносным датчиком. Очень удобный и компактный на вид, работает от мини - пальчиковой батареи. Его можно вешать на стену, здесь есть специальное углубление на задней стенке, либо ставить на стол при помощи ножек, которые легко складываются. Работает исправно, данные показывает без видимых погрешностей, батареи хватает надолго. Мы свою за 7 месяцев еще не разу не меняли.Недостатки: Пока не нашла.Подробнее на Отзовик: http://otzovik.com/review_2410333.html

Newcreation, Сима-Лэнд/567524: Достоинства: Демократичная цена, простота эксплуатации.Недостатки: Непрочные элементы конструкции. На обратной стороне есть небольшая подставка, но она у нас сломалась, и мы без нее как-то обходимся. Присоска прилагалась, но как ее установить, я так и не поняла. Через датчик ее никак не оденешь на провод.Подробнее ОЦЕНИТЕ ЭТУ СТАТЬЮ

Здравствуйте друзья!

На этой странице я расскажу Вам о самодельном электронном термометре . Данный прибор предназначен для измерения температуры за окном на улице, выполнен мною в нескольких экземплярах, каждый из которых работает без нареканий.

Пределы измерения ограничены снизу типом применяемого датчика на уровне -40ºС, сверху - аппаратной схемой и программным обеспечением на уровне +80ºС. Таким образом, диапазон измерения электронного термометра составляет -40...80ºС. Точность измерения температуры не хуже ±1ºС.

В качестве датчика температуры применен датчик LM335Z, выполненный в корпусе ТО-92:

Этот датчик имеет 3 ноги, из которых реально используется только две: "+" и "-":

Датчик имеет характеристику почти идеального стабилитрона (стабилизатора напряжения), напряжение стабилизации которого линейно (точнее, почти линейно) зависит от температуры самого датчика. Задавая через датчик любой ток в диапазоне от 0.4 до 5мА (например, как показано на рисунке выше, с помощью резистора подходящего номинала) получаем напряжение на датчике, которое в десятках мВ представляет абсолютную температуру (в Кельвинах):

Так, например, при температуре 0ºС = 273.15К, на датчике, в идеале, будет напряжение 2.7315В, при температуре -40ºС = 233.15К на датчике будет 2.3315В, при 100ºС = 373.15К на датчике будет 3.7315В.

Таким образом, измеряя напряжение на датчике, мы получаем возможность узнать температуру самого датчика.

Основой электронного термометра является микроконтроллер фирмы Atmel ATtiny26. Данный микроконтроллер представляет из себя микросхему, функции которой можно изменять путем ее перепрограммирования. Микроконтроллер имеет несколько программируемых выводов, назначение и функции которых могут определяться самим разработчиком схемы прибора (т. е. мной самим) с помощью записанной в микроконтроллер микропрограммы. Кроме того, данный микроконтроллер содержит в себе ряд полезных устройств, в том числе Аналогово-Цифровой Преобразователь (АЦП) напряжения.

АЦП - это устройство, предназначенное для преобразования входного аналогового сигнала (т. е. некоторого текущего значения напряжения на одной из ног микроконтроллера), в некоторое числовое значение, которое затем может быть использовано в микропрограмме как входной параметр. Разрешение данного АЦП составляет 10 бит. Это значит, что внутри микроконтроллера результат преобразования входного напряжения представляется числом в диапазоне от 0 до 1023 (0...1023, т. е. всего 1024 значения - это как раз число 2 в степени 10).

Для получения результата АЦП, входное напряжение сравнивается с опорным напряжением, генерируемым встроенным в микроконтроллер Источником Опорного Напряжения (ИОН). Согласно описанию на данный микроконтроллер, его ИОН генерирует напряжение 2.56В, однако допустимый диапазон его отклонения от образца к образцу составляет 2.4 ... 2.9В. Типовое значение - 2.7В. Таким образом, если входное напряжение = 2.7В, т. е. равно опорному напряжению, то результат АЦП будет равен 1023, если входное напряжение составляет половину опорного, т. е. 1.35В, то результат АЦП будет равен половине от 1023, т. е. 511. В случае, если входное напряжение больше опорного, т. е. больше 2.7В, то результат АЦП все равно будет равен 1023:

Так как максимальная температура, на которую рассчитан электронный термометр , составляет 80ºС или 353.15К, и, следовательно, напряжение на датчике в идеале будет при этом равно 3.5315В, что больше чем опорное напряжение АЦП микроконтроллера (2.7В), нам потребуется делитель напряжения от датчика, в качестве которого используем два резистора:

Теперь необходимо подобрать номиналы всех резисторов. Питание устройства осуществляется от нестабилизированного блока питания, в качестве которого используется китайское зарядное устройство для мобильного телефона:

Такие зарядные устройства имеют достаточно большой разброс выходных напряжений, которые (напряжения), к тому же, могут меняться под нагрузкой (просаживаться). Для термометров я подбирал зарядные устройства, напряжение на выходе которых на холостом ходу (т. е. без нагрузки) составляет порядка 5.2...5.8В. Больше нельзя, т. к. предельное максимальное напряжение питания микроконтроллера ATtiny26 составляет 6В. Допускаем также, что под нагрузкой выходное напряжение такого блока питания может просесть до 4.5В.

Рассмотрим два предельных случая:

1. Напряжение на датчике минимально (притемпературе датчика -40ºС), напряжение питания - максимально (возьмем для удобства 6В):

1. Напряжение на датчике максимально (при температуре датчика 80ºС), напряжение питания - минимально (4.5В).

Видно, что при тех номиналах резисторов, которые указаны на рисунках выше, ток через датчик находится в пределах 0.87...3.67мА, что укладывается в допустимые пределы самого датчика (0.4...5мА). Номиналы резисторов делителя напряжения от датчика выбраны такими, чтобы ток через них не оказывал большого влияния на ток через датчик, и в то же время, чтобы их приведенное сопротивление (которое в данном случае получается порядка 7кОм) было значительно меньше входного сопротивления АЦП микроконтроллера (100МОм согласно описанию на микроконтроллер).

Также видно, что во всем рабочем диапазоне электронного термометра , напряжение, подаваемое на вход АЦП, изменяется в пределах 1.74...2.64В, что соответствует результату АЦП в пределах 660...1001. Следовательно, если результат АЦП составит меньше 660, можно говорить о неисправности датчика или о его коротком замыкании. Если результат АЦП будет больше чем 1001, можно говорить о неисправности датчика или о его обрыве, т. к. в случае его обрыва делитель напряжения на резисторах 9.1кОм и 27кОм будет подключен почти к напряжению питания (через резистор 1кОм).

Теперь рассмотрим цифровой индикатор . В качестве него применен четырехзначный семисегментный индикатор фирмы kingbright CA04-41SRWA или CC04-41SRWAярко красного цвета свечения. CA04-41SRWA отличается от CC04-41SRWAнаправлением светодиодов: в СС04 они соединены по схеме с общим катодом (общим минусом):

в СА04 - по схеме с общим анодом (общим плюсом):

У семисегментного индикатора сегменты именуются латинскими буквами a, b, c, d, e, f, g, h следующим образом:

Каждый сегмент индикатора представляет собой отдельный светодиод, который может быть включен, т. е. светиться, или выключен, т. е. не светиться, в зависимости от полярности подаваемого на них напряжения:

Резистор необходим для ограничения тока через сегмент (светодиод) на необходимом уровне. Без него через светодиод будет идти недопустимо большой ток - светодиод выйдет из строя - сгорит.

Давайте прикинем, сколько всего сегментов есть в четырех цифрах. Оказывается, их там 8 х 4 = 32 отдельных сегмента (светодиода). Если управлять каждым сегментом по отдельному проводу, то для управления четырехзначным индикатором нам потребовался бы микроконтроллер с 32 программируемыми ногами, не считая входа АЦП и выводов питания. Кроме того, потребовалось бы 32 резистора в цепи каждого сегмента (светодиода):

Есть ли способ сократить число управляемых выводов микроконтроллера? Оказывается есть! Уже в самом индикаторе CA04-41SRWA (CC04-41SRWA) сегменты (светодиоды) соединены по следующей схеме:

Видно, что сегментные выводы первой и второй, а также третьей и четвертой цифры попарно объединены. Однако, я пошел еще дальше и уже в схеме самого электронного термометра объединил между собой сегментные выводы уже этих двух групп:

Сколько же теперь нам потребуется программируемых ног микроконтроллера, чтобы управлять таким индикатором? Оказывается всего-навсего 8 + 4 = 12. Правда теперь нам придется управлять не только сегментными, но и общими выводами цифр. Почему?

Предположим, мы хотим зажечь только сегмент "а" на первой цифре, и только сегмент "b" на второй цифре. Остальные сегменты этих цифр и все сегменты других цифр должны быть выключены. Как нам быть?

Чтобы зажечь сегмент "а" на первой цифре нам надо подать "+" на общий провод первой цифры и "-" на провод объединенных сегментов "а". Аналогично, чтобы зажечь сегмент "b" на второй цифре, нам надо подать "+" на общий провод второй цифры и "-" на провод объединенных сегментов "b".

Но ведь тогда у нас будет гореть еще и сегмент "а" второй цифры, и сегмент "b" первой цифры, потому что и к ним будет поступать ток. Но ведь они нам не нужны! Что же делать?

А кто сказал, что они должны гореть одновременно?

В самом деле, сначала подадим "+" только на общий электрод цифры 1, а на общие электроды остальных цифр подадим запрещающий их работу "-". Теперь, на объединенные сегментные выводы подадим комбинацию сигналов, необходимую для отображения нужного знака на цифре 1 (в данном случае "-" на провод объединенных сегментов "а" и "+" на остальные провода объединенных сегментов. Теперь у нас будет светиться только сегмент "а" первой цифры:

По прошествии некоторого времени, подадим "+" теперь только на общий электрод цифры 2, а на общие выводы остальных цифр, в том числе и общий вывод цифры 1, подадим "-". Одновременно с этим сменим комбинацию сигналов на объединенных сегментных выводах на комбинацию, необходимую для отображения нужного знака на цифре 2 (в нашем случае "-" на провод объединенных сегментов "b" и "+" на остальные провода объединенных сегментов. Теперь у нас будет светиться только сегмент "b" второй цифры:

Аналогично, по прошествии еще некоторого времени, поступим с третьей цифрой, только теперь ни на один из проводов объединенных сегментов не будем подавать "-", т. е. на все подадим "+":

То же самое и для четвертой цифры:

По прошествии еще некоторого времени снова включаем сегмент "а" первой цифры:

Если время переключения цифр будет достаточно малО, т. е. цифры будут переключаться достаточно быстро, у нас, у людей, создается иллюзия, что сегмент "а" первой цифры, и сегмент "b" второй цифры светятся одновременно, а не поочередно, а описанный выше метод включения цифр называется "динамическая индикация ".

А куда теперь подключать ограничивающие ток резисторы? К общим проводам, или к сегментным? Если хотите сэкономить на четырех резисторах, подключайте к общим, если хотите, чтобы цифры светлились равномерно - подключайте к сегментным.

В самом деле, если резистор подключить к общему проводу какой-либо цифры, то этот резистор будет генерировать ток для ВСЕХ ВКЛЮЧЕННЫХ В ДАННЫЙ МОМЕНТ в этой цифре сегментов. Если это один сегмент - весь ток будет идти только через этот сегмент. Если сегментов два, то ток резистора будет делиться пополам между этими двумя сегментами, если должны гореть все восемь сегментов, то ток резистора будет разделен сразу между всеми восемью сегментами, т. е. каждому конкретному сегменту достанется лишь 1/8 тока резистора. Таким образом, в каждом конкретном сегменте ток будет зависеть от того, сколько сегментов включено в данной цифре. Ток напрямую связан с яркостью свечения: чем больше ток - тем больше яркость, чем меньше ток - тем меньше яркость. В итоге, яркость свечения каждой цифры будет зависеть от того, сколько сегментов в ней горит. Такая схема применялась в первых отечественных "домашних" телефонах с АОН марки "РУСЬ". Выглядело это совсем некрасиво.

В случае если подключать резисторы к сегментным выводам, каждый резистор в конкретный момент времени будет работать только на один сегмент индикатора, поэтому токи и, следовательно, яркости свечения всех сегментов всех цифр будут одинаковы. Выглядит это гораздо лучше.

В своей практике я использую только второй вариант и подключаю резисторы только к сегментным выводам:

Как подобрать номинал этих резисторов?

При нормальной работе сегментов (светодиодов) на них возникает падение напряжения порядка 2В. Еще некоторое падение напряжения образуется за счет выходного сопротивления выводов микроконтроллера. Это падение может быть порядка 1В при максимально допустимом токе через конкретный вывод микроконтроллера, который согласно инструкции на микроконтроллер ATtiny26 составляет 40мА. Остальное напряжение гасится на нашем резисторе.

Через какие провода индикатора у нас идет максимальный ток? Максимальный ток идет через общие провода индикатора, в тот момент, когда горят все восемь сегментов, т. к. в этих проводах идет суммарный ток от всех сегментов данной цифры.

Примем этот ток через общие провода (в момент, когда горят все восемь сегментов данной цифры) на уровне максимально допустимого для данного микроконтроллера, т. е. 40мА. Тогда ток через любой сегмент должен быть в восемь раз меньше, т. е. 5мА. Учитывая, что максимальное напряжение питания электронного термометра может достигать 5.8В, получаем, что на резисторе может падать 5.8 - 2 - 1 = 2.8В. Итак нам необходим резистор, который обеспечит ток 5мА при падении напряжения на нем 2.8В: 2.8 / 0.005 = 560 Ом. На самом деле, мы еще не учли, что 5.8В - это максимальное напряжение ХОЛОСТОГО хода нашего блока питания, в то время как под нагрузкой оно может падать, так что ток через каждый сегмент индикатора будет еще меньше, чем 5мА. Следовательно, ток в общих проводах индикатора будет меньше, чем 40мА, посему, предельный ток микроконтроллера никогда не будет достигнут.

Кстати, в электронном термометре нет необходимости в использовании сегмента точки в цифрах (сегмента "h"). Поэтому схема электронного термометра предусматривает только семь объединенных сегментных проводов, а не восемь, так как объединенный провод сегментов точки "h" в схеме электронного термометра не используется:

Это обстоятельство еще более снижает ток через общие провода цифр.

Давайте теперь поговорим о микроконтроллере ATtiny26 более подробно.

Микроконтроллер можно сравнить с настоящим настольным компьютером, только в сильно урезанном и уменьшенном виде.

В микроконтроллере есть встроенный центральный процессор, который производит все арифметические и логические вычисления.

В микроконтроллере есть память программ, в которую разработчик (т. е. я) записывает свою собственную, разработанную им микропрограмму, в соответствие с которой осуществляется вся дальнейшая работа микроконтроллера. Эту память программ можно сравнить с жестким диском настольного компьютера, на котором находится, например, программа Microsoft Word. Если мы хотим подготовить текстовый документ и для этого запускаем Microsoft Word, то в этот момент и начинает, собственно, исполняться его (т. е. Word-а) программа.

В микроконтроллере есть оперативная память, в которой сохраняются текущие значения рабочих переменных программы, например результаты АЦП от датчика температуры, или наборы данных для вывода на семисегментный индикатор в разные моменты динамической индикации.

В микроконтроллере есть энергонезависимая память EEPROM, предназначенная для хранения пользовательских настроек даже при отключении питания микроконтроллера. Предположим, у Вас есть дома телевизор. Однажды Вы настроили в нем телеканалы, и теперь их просматриваете, переключая между собой. Далее берем, выключаем телевизор и вынимаем вилку из розетки. Теперь схема телевизора полностью обесточена. Но тем не менее, при следующем включении этого телевизора в розетку, сделанные ранее настройки программ в нем почему-то сохранились! И мы снова можем смотреть наши настроенные телеканалы. Где же сохраняются эти настройки? Если бы телевизор был построен на микроконтроллере ATtiny26, эти настройки сохранялись бы в энергонезависимой памяти EEPROM. Энергонезависимой, потому что мы выключили телевизор из розетки, а настройки телеканалов все равно сохранились. Память EEPROM также можно сравнить с жестким диском настольного компьютера, но теперь мы на него будем записывать не саму программу Microsoft Word, а результаты ее работы - т. е. подготовленные нами текстовые файлы.

В микроконтроллере есть тактовая частота работы, которая в данном микроконтроллере ATtiny26 может достигать 16МГц. При этом процессор микроконтроллера теоретически может производить до 16 миллионов арифметических или логических операций в одну секунду. Источником тактовой частоты могут быть разные устройства, например кварцевый резонатор или кварцевый генератор. В электронном термометре в качестве источника тактовой частоты используется встроенный в микроконтроллер RC-генератор на 8МГц.

В микроконтроллере есть программируемые порты ввода-вывода, или, проще говоря, программируемые ноги. Каждая из этих ног может быть использована как вход - для ввода информации в микроконтроллер, например информации о том, нажата ли какая-либо кнопка или нет, или как выход - для вывода сигналов из микроконтроллера, например на семисегментный светодиодный индикатор.

В микроконтроллере есть даже нога "Reset" - аналогичная по своей функции с кнопкой Reset на системном блоке настольного компьютера.

Кроме того, в микроконтроллере есть ряд встроенных полезных устройств, способных взять на себя многие типовые функции и тем самым разгрузить центральный процессор. К ним относятся таймеры, компаратор, АЦП, интерфейсы связи с внешними устройствами или другими микроконтроллерами, контроллеры прерываний и т. д. Все эти полезные устройства можно включать, выключать, выбирать различные режимы, а также контролировать результаты их работы с помощью специально предусмотренных в микроконтроллере ячеек памяти (управляющих регистров), записывая в которые разные наборы данных можно управлять тем или иным устройством микроконтроллера. С точки зрения программиста, эти управляющие регистры ничем не отличаются от ячеек обычной оперативной памяти микроконтроллера.

Микропрограмма для микроконтроллера готовиться на настольном компьютере. Я для этого пользуюсь средой разработки программ для микроконтроллеров Algorithm Builder - это отечественный аналог Ассемблера, позволяющий, однако, не "писать" программы, а "рисовать" их в очень удобной графической форме:

С некоторых пор эта среда стала полностью бесплатна для любых объемов программы! Скачать ее можно со страницы разработчика . Создал и поддерживает эту программу русский умелец Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра. .

Чтобы микроконтроллер начал работать с использованием подготовленной микропрограммы, его необходимо запрограммировать. Программируется микроконтроллер находясь уже прямо в схеме электронного термометра (т. н. "внутрисхемное программирование"), посредством соединения микроконтроллера с настольным компьютером через специальный программатор. О том как сделать простейший программатор, работающий через СОМ-порт компьютера, описывается в инструкции к среде Algorithm Builder . Более "навороченная" версия программатора для данной среды представлена на странице USB-программатор AVR для Algorithm Builder .

Для программирования микроконтроллера используется 5 проводов - 4 сигнальных и один общий. В число сигнальных проводов входит провод "Reset", т. к. микроконтроллер программируется, находясь в состоянии Reset-а (сброса). Другие 3 сигнальных провода - это обычные ноги ввода-вывода, которые кроме программирования могут использоваться по своему прямому назначению, т. е. как порты ввода-вывода. В частности, в схеме электронного термометра к ним подключены некоторые объединенные сегментные выводы семисегментного индикатора. Однако, необходимо, чтобы часть схемы, подключенная к этим выводам, не мешала процессу программирования, иначе программирование станет невозможным.

Для того, чтобы предотвратить срабатывания сброса (Reset-а) микроконтроллера под влиянием внешних электромагнитных помех, к выводу "Reset" в непосредственной близости от микроконтроллера я подключаю конденсатор емкостью 5.6нФ:

Почему именно 5.6нФ? Вообще чем больше, тем лучше. Но опытным путем было установлено, что 5.6нФ - это максимальная емкость для этого конденсатора, при которой схема программирования микроконтроллера продолжает устойчиво работать. Ведь этот конденсатор шунтирует сигналы по входу "Reset", поступающие от программатора. Если емкость этого конденсатора увеличить, то процесс программирования становится неустойчивым, а если сильно увеличить - то вообще невозможным.

Программировать микроконтроллер можно не один раз, а множество раз (10 000 раз гарантированно, согласно инструкции). Это особенно удобно при отладке устройства, когда сначала мы можем запрограммировать только функции индикации (если в устройстве есть индикатор или иное средство вывода информации), чтобы видеть то, что происходит внутри, а затем постепенно наращивать остальную часть микропрограммы.

Для удобства подключения программатора к микроконтроллеру в большинстве своих устройств на микроконтроллерах я предусматриваю пятиконтактный разъем следующего вида:

Именно к нему подключается программатор для записи микропрограммы в микроконтроллер.

Наконец, чтобы микроконтроллер вообще работал, необходимо подать на него питание. Для этого используются выводы "VCC", "AVCC" и "GND". По системе питания микроконтроллер ATtiny26 разделен на две части: цифровую и аналоговую. Под аналоговой частью понимается АЦП и все, что с ним связано внутри микроконтроллера. Эта часть питается через свой собственный вывод (точнее ввод) питания с названием "AVCC". Другая (остальная), или "цифровая" часть микроконтроллера питается через вывод (ввод) "VCC". На оба этих провода следует подавать "+" от блока питания. "-" блока питания подключается к выводам "GND" (или "Земля", или "Общий") микроконтроллера. Выводов "GND" у микроконтроллера ATtiny26 два:

Чтобы защитить микроконтроллер от влияния внешних и внутренних электромагнитных помех, правилами построения радиосхем настоятельно рекомендуется в непосредственной близости от микроконтроллера шунтировать выводы питания керамическими конденсаторами:

Кроме того, чтобы еще лучше защитить от помех аналоговую часть микроконтроллера, рекомендуется подавать питание на вывод "AVCC" через LC, или хотя бы RC-фильтр. В качестве "R" я использовал резистор на 30 Ом, в качестве "С" - конденсатор на 1мкФ:

Наконец, чтобы снизить уровень помех на входе АЦП, к которому подключен датчик температуры через резистивный делитель напряжения, я также подключил к этому входу конденсатор на 1 мкФ, а питание самого датчика взял от входа питания микроконтроллера "AVCC":

Каким же образом микроконтроллер способен управлять светодиодным семисегментным индикатором, подавать на его выводы то "+", то "-"? Оказывается, каждый программируемый вход-выход, в случае если он используется в микропрограмме микроконтроллера именно как выход, соединяется внутри микроконтроллера по следующей схеме:

Если мы хотим, чтобы на выходе оказался "+", в микропрограмме микроконтроллера на этот вывод мы выдаем логическую единицу (лог. "1"):

Если мы хотим, чтобы на выходе оказался "-" (он же "0", "Общий" или "Земля"), то в микропрограмме микроконтроллера на этот вывод мы должны вывести логический ноль (лог. "0"):

Семисегментный индикатор подключен у нас к одиннадцати программируемым выводам микроконтроллера, однако для простоты рассмотрим только два из них. Чтобы зажечь сегмент "а" первой цифры, нам необходимо подать "+" на общий провод первой цифры и "-" на сегментный вывод "а". Для этого нам надо в микропрограмме микроконтроллера подать лог. "1" на общий вывод первой цифры и лог. "0" на сегментный вывод "а". В этом случае сегмент "а" первой цифры будет гореть:

Если же мы хотим выключить этот сегмент, сделаем все наоборот: в микропрограмме микроконтроллера подадим лог. "1" на сегментный вывод "а" и лог. "0" на общий вывод первой цифры. Тогда наш сегмент "а" первой цифры светиться не будет - ведь при этом данный светодиод будет заперт:

При использовании семисегментного индикатора CC04-41SRWA вместо CA04-41SRWA (помним, что они отличаются полярностью светодиодов), необходимо в микропрограмме поменять лог. "0" и лог. "1".

Итак, настала пора рассмотреть полную схему электронного термометра :

Собственно, на полной схеме нарисовано все то, о чем мы говорили выше. Цифры 0603 и 0805 рядом с обозначением резисторов и конденсаторов означают их типоразмер (в сотых долях дюйма). Такое обозначение используется для указания размера радиоэлементов для поверхностного монтажа.

Конденсатор на ноге 17 микроконтроллера на самом деле подключен к ИОН АЦП для придания ему большей стабильности и защиты АЦП от помех.

Ноги 19 и 20 микроконтроллера в данной схеме не используются, и чтобы они не "болтались в воздухе" я подключил их к общему проводу схемы. В микропрограмме для микроконтроллера эти выводы прописаны как выходы, на которые все время выводится логический ноль. Таким образом, внутренняя схема микроконтроллера через эти ноги дополнительно соединяется с общим проводом:

Микропрограмма микроконтроллера построена следующим образом. Вначале, после подачи питания, равно как и после сброса (Reset), производится очистка всей оперативной памяти микроконтроллера, включая все управляющие регистры всех встроенных в микроконтроллер полезных устройств. Сделано это для того, чтобы точно знать, что у нас не возникнет случайных данных в оперативной памяти или ложных включений тех или иных внутренних устройств в результате сбоев от, например, кратковременной пропажи питания.

После очистки оперативной памяти происходит настройка некоторых внутренних устройств, как то:

Таймера №0 (а всего их 2 в данном микроконтроллере: Таймер №0 и Таймер №1), ибо по этому таймеру будет работать часть микропрограммы, отвечающая за динамическую индикацию;

Сторожевого таймера, который вызовет перезагрузку (Сброс, Reset) микроконтроллера в случае его "зависания" (при бездействии микропрограммы более 0.5сек);

Портов ввода-вывода. Именно в этот момент определяется, какая из программируемых ног будет выходом на светодиодный семисегментный индикатор, вход АЦП становится именно входом, а заземленные выводы 19 и 20 становятся "дополнительными выводами GND";

Аналогово-Цифрового Преобразователя (АЦП), в этот момент выбирается именно тот вход, к которому подключен датчик температуры, выбирается встроенный Источник Опорного Напряжения (ИОН) (2.7В который) и запускается первый процесс АЦП.

После этого микропрограмма зацикливается и начинает ходить по кругу, выполняя оператор безусловного перехода сам на себя. Когда Таймер №0 отсчитает заданное время (примерно 1/500сек), он вызывает прерывание, микропрограмма прекращает ходить по "замкнутому кругу" и обрабатывает часть алгоритма, прописанную в обработке прерывания от Таймера №0. Сам Таймер №0 начинает отсчет следующей 1/500 секунды. По окончании обработки прерывания от Таймера №0, микропрограмма возвращается к своему "замкнутому кругу". Таким образом, 500 раз в секунду происходит исполнение алгоритма, описанного в обработке прерывания по Таймеру №0. Что же это за алгоритм?

Алгоритм обработки прерывания по Таймеру №0 содержит две части: алгоритм подготовки значений, выводимых на индикаторы, и алгоритм обработки динамической индикации.

Алгоритм подготовки значений, выводимых на индикаторы работает следующим образом. Алгоритм АЦП (см. ниже) поставляет абсолютное значение измеренной температуры (в Кельвинах). По этому значению определяются повреждения датчика (обрыв или короткое замыкание), а также определяется значение температуры в ºС и выбирается способ вывода этой температуры на индикаторы. Так,

при повреждении датчика (если температура слишком мала (замыкание) или слишком велика (обрыв)) на индикатор выводятся прочерки "- - - - ";

При температуре 0...9ºС, например 5ºС, на индикатор выводится значение температуры в виде: " 5 º С" (первая цифра не светится);

При температуре более 9ºС, например 27ºС, на индикатор выводится значение температуры в виде: "2 7 º С";

При температуре в диапазоне -1...0ºС на индикатор выводится значение температуры в виде: "- 0 º С";

При температуре в диапазоне -9...-1ºС, например при температуре -7ºС (т.е. при температуре в диапазоне -8...-7ºС), на индикатор выводится значение температуры в виде: "- 7 º С";

При температуре менее -9ºС, например при температуре -18ºС (т. е. при температуре в диапазоне -19...-18ºС), на индикатор выводится значение температуры в виде: "- 1 8 º".

Для того, чтобы отобразить на индикаторе значение температуры , его сначала необходимо "разложить на составляющие", т. е. на десятки и единицы ºС. После получения значения каждой цифры индикатора (символы "0", "1", "2", "3", "4", "5", "6", "7", "8", "9", " ", "-", "º" и "С"), по этому значению выбирается тот или иной набор сегментов для данного знакоместа индикатора, отображающий требуемый символ. Четыре этих набора (по числу знакомест (цифр) на индикаторе) сохраняются в четырех ячейках (байтах) оперативной памяти.

Алгоритм обработки динамической индикации устроен так. В оперативной памяти назначена ячейка, которая представляет собой номер цифры, выводимой в данный момент динамической индикации. Значение этой ячейки с каждым прерыванием от Таймера №0 увеличивается на единицу, а по достижении значения "4" обнуляется. Таким образом, значение этой ячейки "пробегает" ряд значений 0, 1, 2, 3, затем снова 0, 1... и т. д. Значение "0" соответствует первой цифре индикатора, "1" - второй, ... , "3" - четвертой. Именно по значению этой ячейки алгоритм динамической индикации выбирает цифру индикатора, которую необходимо включить в течение времени до следующего прерывания Таймера №0. На сегментные провода индикатора выводится комбинация сигналов именно для этой цифры индикатора (как раз одна из тех четырех, которые сохранены в оперативной памяти алгоритмом подготовки значений для индикатора). И на общий провод именно этой цифры подается разрешающий ее свечение "+" (лог. "1"). Таким образом, каждая цифра светится в течении периода времени между прерываниями от Таймера №0, т. е. в течение 1/500сек. Поскольку цифр всего четыре, индикатор обновляется с частотой 125Гц.

АЦП, по завершению очередного преобразования, также как и Таймер №0, вызывает прерывание. Однако алгоритм обработки этого прерывания свой собственный. После завершения обработки этого прерывания, запускается очередное преобразование АЦП.

Алгоритм обработки прерывания от АЦП производит следующие действия. В оперативной памяти микроконтроллера назначена ячейка (из 2-ух байт), работающая счетчиком выполненных преобразований АЦП (что тоже самое - счетчиком полученных результатов АЦП). С каждым прерыванием по завершению очередного преобразования АЦП, значение этой ячейки увеличивается на единицу. Кроме того, в оперативной памяти назначена еще одна ячейка (из 3-ех байт), используемая для суммирования результатов АЦП. С каждым прерыванием по завершению очередного преобразования АЦП, к имеющемуся значению этой ячейки добавляется новый полученный результат АЦП.

По достижении счетчиком выполненных преобразований АЦП значения 16384, этот счетчик обнуляется и начинает считать заново, а сумма результатов АЦП делится на 16384, результат запоминается, а сама сумма затем также обнуляется для накопления суммы следующих 16384 результатов преобразований АЦП.

Результат деления суммы на 16384 представляет собой усредненное значение результатов АЦП по 16384 результатам. Усреднение необходимо для увеличения стабильности показаний, устранения мелькания цифры младшего разряда. Усредненное значение используется для вычисления температуры в Кельвинах . Для пересчета результата преобразования АЦП в Кельвины необходимо результат АЦП умножить на некий коэффициент. Этот коэффициент определить очень просто.

Для расчета некоего коэффициента микропрограмма микроконтроллера изменяется таким образом, что на индикатор выводится не температура, а непосредственно усредненное значение результатов АЦП. Датчик помещается в стакан с водой, в которой плавают кусочки льда и все это месиво интенсивно перемешивается для стабилизации температуры в стакане и уравнивания с ней температуры датчика (датчик при этом, естественно, должен быть уже защищен от влаги (см. ниже), иначе вода замкнет его выводы и сильно исказит результаты). Температура смеси воды со льдом, как всем известно, составляет 0ºС или 273.15К. Предположим, что при этом усредненный результат АЦП составил 761 единицу. Тогда наш искомый коэффициент равен 761 / 273.15 = 2.786. Собственно, после деления усредненного результата АЦП на этот коэффициент и получается температура в К . Это значение температуры в Кельвинах сохраняется в одной из ячеек оперативной памяти микроконтроллера, чтобы затем быть использованным алгоритмом подготовки значений, выводимых на индикаторы (см. выше).

Получение усредненного результата АЦП происходит примерно 1 раз в 2 сек. Именно с такой частотой меняются показания электронного термометра при резком изменении температуры датчика .

На последок хочу отметить, что на время, пока производится определение первого усредненного значения результатов АЦП (т. е. примерно на 2 сек.), на индикаторе включаются все используемые сегменты, т. е. "8 8 8 8". Сделано это для возможности быстро проконтролировать исправность всех используемых сегментов индикатора в случае необходимости.

По просьбам посетителей сайта, предоставляю исходники и прошивку на микропрограмму микроконтроллера электронного термометра с подробными комментариями:

Напоминаю, что все материалы с этой страницы могут быть использованы только для личного применения (не для коммерческих целей).

Страница USB-программатор микроконтроллеров AVR для Algorithm Builder рассказывает о том, как собрать более продвинутый программатор для программирования микроконтроллеров из этой среды.

Кроме того, будет необходимо запрограммировать его так называемые "Fuse bits". Эти биты определяют ряд важнейших параметров микроконтроллера, например, такие, как источник тактовой частоты и метод программирования. Установить нужные значения Fuse bits можно в меню "Опции" - "Опции проекта..." - вкладка "Fuse bits", либо из окна программирования по ссылке Fuse bits... В любом случае, эти биты устанавливаются в окне установки Fuse bits, и должны быть установлены В ТОЧНОСТИ как на картинке ниже:

Конструктивно электронный термометр выполнен на двух печатных платах. О том, как изготовить качественные печатные платы в домашних условиях смотрите . На одной плате располагается светодиодный семисегментный индикатор, на другой остальная часть схемы:

Для тех, кто собрался повторить данную конструкцию, выкладываю файлы трассировки этих плат:

T1.PCB.rar (37.6кБ) - файл трассировки печатных плат электронного термометра в программе P-CAD 2006:

После монтажа компонентов и отмывки от флюса, эти две платы с помощью штыревых гребенок типа PLS спаиваются между собой в единый блок:

Платы смонтированы в корпус G1015, выпускаемые фирмой Gainta Industries . Этот корпус необходимо немного доработать, вырезать окошко для индикатора и пару отверстий для крепления блока печатных плат.

Со стороны индикатора на корпус наклеено тонкое прозрачное оргстекло (плексиглас), вырезанное из коробки от CD-диска, на которое, затем, дважды наклеена тонировочная пленка для тонировки автомобильных стекол. Двойного слоя тонировочной пленки достаточно, чтобы с внешней стороны все стекло казалось непрозрачным (черным), однако светящиеся цифры индикатора сквозь него было хорошо видно:

За "ушки" корпуса электронный термометр можно прикрутить к стене или еще к чему-либо.

Датчик электронного термометра в первом варианте помещен в отрезок трубки от телескопической антенны и залит эпоксидным клеем:

В последующих вариантах я обматывал датчик несколькими витками толстой хлопчатобумажной нитки (арматура) и пропитывал затекающим герметиком для автомобильных стекол. Такой вариант, на мой взгляд, еще более влагостоек, чем первый, хотя и менее прочен с механической точки зрения:

На данной странице представлена для свободного доступа вся необходимая информация и проектная документация для самостоятельного повторения данной конструкции.

У каждого в жизни неоднократно возникала необходимость узнать температуру за окном. Многие интересуются данным показателем по нескольку раз за день, при этом целью может являться как бытовое желание понять, насколько тепло одеваться сегодня, так и производственная необходимость. Для этого и нужен электронный термометр с выносным датчиком.

Данное цифровое устройство отличает практичность и удобство в использовании. Основное его назначение – измерение температурного режима как внутри помещения, так и за его пределами.

Прежде всего, электронные термометры актуальны в быту: они позволяют легко и быстро узнать температуру на улице. Кроме того, современные оконные термометры для пластиковых окон отлично вписываются в дизайн сегодняшних квартир в отличие от старых дореволюционных термометров.

Помимо домашнего применения, такие термометры используются:

• в технологических помещениях;
• в аквариумах;
• в резервуарах, где содержатся животные;
• на складах;
• для бани и сауны.

Одно из важных качеств электронных термометров с выносным датчиком для дома и производственных нужд – способность беспрерывного отслеживания температурного режима как в помещении, так и за его пределами, что особенно важно для сохранности продукции, поддержания жизнедеятельности некоторых животных и создания комфортного микроклимата.

Полезный совет! Если вам необходимо измерить температуру не за окном или в пределах помещения, а конкретного объекта, обратите внимание на инфракрасные электронные термометры: они определяют температуру простым наведением на интересующий вас предмет.

Электронный термометр с выносным датчиком: устройство и принцип работы

Для того чтобы использование данного прибора было удобным и приносило максимум пользы, стоит разобраться в принципах его функционирования.

Как пользоваться электронными термометрами с выносным датчиком

В комплектацию устройства входит две части:

1. Основной блок. Он оснащен дисплеем и располагается в комнате.
2. Выносной датчик. Для эффективной работы его следует расположить на расстоянии не более чем 65 м от основного блока.

Чувствительная термопара заключена в резиновую, пластиковую или металлическую оболочку. От нее температурные импульсы поступают на основной блок. В проводных моделях длина провода составляет 1-3 м, однако в последнее время все более популярными становятся беспроводные варианты, где на улице размещается радиопередатчик с термопарой.

Миниатюрный датчик просовывают на улицу, просверлив маленькое отверстие в деревянной оконной раме, или через резиновый прихлоп в случае пластиковых створок. Часто датчик выносят через резиновое уплотнение пластиковой створки и при помощи присоски закрепляют на оконном стекле. Основной датчик при этом легко и удобно разместить в комнате на подоконнике, столе, стеллаже или даже повесить на стену.

Аналогичен принцип размещения термометра на холодильной камере. Корпус прибора крепится на холодильник при помощи присоски или рядом с холодильником, в то время как датчик размещается внутри камеры.

Особенности работы электронных термометров с выносным датчиком

Благодаря высокой чувствительности оконных уличных термометров для пластиковых окон, погрешность результатов измерений минимальна. Данные измерений вы видите на дисплее основного блока. Таким образом, дополнительное удобство уличного цифрового термометра в отсутствии необходимости вглядываться в ртутный градусник, пытаясь различить показания по едва заметному столбику. На уличном оконном термометре с выносным датчиком вся информация четко и наглядно отображается на контрастном дисплее в вашей комнате.

Полезный совет! Покупая уличный электронный термометр с выносным датчиком, обратите внимание на модели, оснащенные датчиком влажности. Таким образом вы сможете отслеживать изменения данного показателя и будете предупреждены о вероятности осадков.

Особенности и полезные функции уличных оконных термометров

Приобретая термометр, обратите внимание на его характеристики и дополнительные возможности, делающие цифровые оконные термометры более удобными и функциональными.

Особенности и преимущества электронных уличных термометров

Благодаря достижениям современных технологий цифровые термометры способны работать при разных условиях и максимально удобны в быту:

• бытовые электронные термометры функционируют при широком диапазоне температур. Для внутреннего основного блока рабочий диапазон составляет от -10 до +50°C, наружный датчик сохраняет свои эксплуатационные характеристики при температурном режиме от -50 до +70°C. Это позволяет использовать термометры во всех климатических зонах России;
• вы можете не переживать за сохранность и точность показаний устройства при любых погодных условиях: благодаря герметичному корпусу, датчику не страшны снег, ветер, дождь и палящее солнце;

• интересно, что радиопередатчик с термопарой могут быть установлены не только на улице. При необходимости измерить температуру в помещении или внутри другого объекта, вы можете разместить капсулу с датчиком в теплице, гараже, погребе, мастерской и даже холодильной камере;
• беспроводные электронные уличные термометры с выносным датчиком легко разместить в любом удобном месте, им не обязательно находиться возле окна;
• современные приборы не просто фиксируют температуру, но осуществляют полноценный мониторинг и анализируют полученные данные.

Дополнительные функции электронных цифровых термометров с выносным датчиком

Современные устройства обладают различными дополнительными возможностями, расширяющими функционал термометра. При выборе термометра эти характеристики могут сыграть немаловажную роль.

Функция	Описание функции
Определение вероятности гололеда	При температурном режиме в пределах от -1 до -3°C устройство предупреждает вас о повышенной вероятности гололеда на улице.
Анализ данных	Термометр фиксирует максимальную и минимальную температуру и записывает эти данные в память.
Подключение в USB	Через USB порт вы можете подключить интерфейс к своему компьютеру, скопировать, проанализировать и обработать полученные данные и составить отчеты на основе информации в памяти устройства.
Дополнительные индикаторы	Термометр может оснащаться часами, встроенным будильником и календарем, сочетая в одном устройстве все полезные показатели, необходимые нам ежедневно. Среди лучших многофункциональных моделей – оконные термометры rst, оснащенные часами и умным будильником.
Определение уровня влажности	Показатель влажности позволяет предугадать вероятность осадков на улице.

Полезный совет! При покупке цифрового термометра обращайте внимание на полный функционал устройства и не берите слишком «умные» модели, если вам не нужны все их возможности. Так вы существенно сэкономите денежные средства, ведь более простые модели и стоят куда дешевле многофункциональных.

Если у вас есть необходимость в анализе данных, убедитесь, что выбранная модель оснащена USB портом и способностью обрабатывать зафиксированные показатели. Если же ваша единственная цель покупки – узнавать температуру на улице, выбирайте самую простую лаконичную модель термометра.

Кому полезно купить электронный термометр с выносным датчиком расширенного функционала

Купить оконный термометр, оснащенный дополнительными возможностями, может быть полезно для:

• синоптиков-любителей: не выходя из дома, вы сможете следить за всеми погодными показателями и получать высокоточные данные;
• метеозависимых людей: заблаговременное предсказание изменений погоды поможет спрогнозировать самочувствие и скорректировать планы или вовремя принять необходимые лекарства;

• огородников: понимание нюансов погодных условий позволит вовремя позаботиться о растениях, выбрать лучшее время для посадки или собрать урожай;
• экстремалов: понимание грядущих погодных условий поможет выбрать лучший день для парапланеризма, серфинга и других занятий, зависимых от силы ветра;
• людей, чья работа и хобби зависит от погодных условий: вы сможете вовремя определиться с планами и выбрать удачный день для осуществления своих целей.

Разновидности электронных термометров с выносным датчиком

Одним из важных преимуществ таких термометров является их мобильность. Вы можете не только разместить основной дисплей в любой точке комнаты и менять расположение по настроению и необходимости, но даже носить его с собой.

Наиболее популярные варианты:

1. Настольный электронный термометр. Вы ставите стильный дисплей на стол, подоконник или полку и всегда легко и быстро получаете необходимую информацию.
2. Настенный электронный термометр. В таком варианте вы можете повесить дисплей на стену. Современные модели хорошо вписываются в любой интерьер, особенно удобны в этом контексте варианты термометров с часами.
3. Переносной электронный термометр. Такие модели, в частности, есть в линейке цифровых термометров rst: по размеру они не больше обычного смартфона, легко помещаются в карман и при необходимости их удобно носить с собой.

Полезный совет! Помните, что даже переносные термометры ограничены радиусом 60 м от датчика – именно в пределах такого расстояния функционирует устройство.

Использование электронных термометров с выносным датчиком для бани

Особенность бани или сауны в условиях повышенной температуры и влажности в пределах помещения. Поэтому крайне важно точно измерять и поддерживать заданный температурный режим. Для этой цели оптимально подходят электронные термометры для измерения температуры с выносным датчиком.

Преимущества термометров с выносными датчиками для бань

Идеальными для бань электронные термометры с выносными датчиками делают следующие характеристики:

• устойчивость к температурным перепадам и воздействию очень высоких температур;
• приспособленность к воздействию повышенной влажности;

Статья по теме:

Виды и возможности устройств. Критерии выбора метеокомплексов. Рейтинг беспроводных моделей. Где купить метеостанцию.

• высокая прочность, наличие защиты от механических повреждений;
• при случайном прикосновении корпус прибора не оставит ожогов на коже – он не накаляется до такой степени;
• минимальный показатель погрешности.

Особенности термометров с выносными датчиками для бань

Разнообразие моделей позволяет выбрать оптимальный для ваших целей вариант, но есть несколько общих рекомендаций, помогающих подобрать оптимальную модель:

• выносной датчик термометра для бани может быть проводным или беспроводным: во втором случае информация с датчика поступает на основной блок при помощи радиоволн;
• в бане важным показателем является не только температура, но и влажность воздуха – чтобы измерить и ее, обратите внимание на термометр-гигрометр;
• обратите внимание на дополнительные функции термометров для бань: например, устройство может оповещать вас звуковым сигналом о достижении установленной температуры;
• в случае с выносным датчиком сам датчик устанавливается в парной, а термометр с показателями монтируется на входе – в комнате для отдыха или предбаннике; таким образом, температуру внутри помещения можно узнать еще на входе в баню;

• электронные термометры способны выдерживать температуру от -50 до +200°C, что позволяет им без помех функционировать в условиях парной;
• многие модели позволяют подключить к одному основному дисплею до трех беспроводных датчиков;
• расстояние, на котором датчики передают информацию на основной корпус прибора – до 40 м;
• термометры для бань делают из жаропрочного пластика и стали, поэтому они не боятся экстремальных условий парной;
• погрешность показаний электронных термометров не превышает 0,5°C.

Для чего нужен датчик влажности

Для проведения банных процедур большое значение имеет не только температура, но и показатель влажности воздуха. Поэтому зная обе эти характеристики, вы можете создать в бане оптимальный микроклимат.

При высоком показателе влажности температура воздуха не должна превышать 40°C. В случае же низкого уровня влажности температура может достигать 80°C.

Термометры для бань: сравнение производителей и видов

У каждой из моделей есть свои особенности. Обращайте внимание на актуальные для работы в условиях повышенной температуры и влажности и удобные для использования в бане:

• электронные модели RST обладают повышенной стойкостью к воздействию высоких температур;
• термометры Sawo характеризуются разнообразием моделей и форм, при этом корпуса всех изделий изготовлены из качественной древесины – кедра, дуба, сосны и других пород;
• при выборе между капиллярным, стрелочным и цифровым вариантами стоит предпочесть покупку цифрового термометра с выносным датчиком – они дороже других моделей, но отличаются безопасностью, наглядностью и наибольшей точностью показаний.

Особенности установки термометров для бань

Чтобы термометр функционировал исправно, а показания отличались точностью, следуйте данным правилам:

1. Закрепляйте термометр на стене, на высоте около полутора метров.
2. Выберите место, равноудаленное как от источников тепла, так и дверей и окон, являющихся источниками холода.

Полезный совет! Для максимальной точности показаний установите несколько термометров на разной высоте – ведь в зависимости от высоты, температура воздуха отличается.

Как сделать электронный термометр своими руками

Если чувствуете в себе тягу к изобретательству, можно освоить создание цифрового термометра своими руками. В результате вы получите рабочий прибор, подключаемый к компьютеру через порт. Таким образом, вы сможете как поддерживать необходимый температурный режим в аквариуме, инкубаторе, хранилище и других помещения, так и отслеживать и в дальнейшем анализировать изменения погоды на улице.

Более того, создание цифрового термометра с выносным датчиком своими руками позволяет подключить к одной двух- или трехпроводной линии несколько датчиков. В результате вы минимизируете затраты и при этом можете отслеживать и регулировать температурный режим в нескольких местах сразу.

Что нужно для сборки электронного термометра с выносным датчиком своими руками

Для успешного создания прибора вам потребуется:

• термодатчик – например, Dallas SD1820, один или несколько;
• два диода Шоттки;
• стабилитроны на 3,9 V, 6,2 V и 5,6V;
• один диод 1N4148;
• один конденсатор 10мкФ на 16V;
• один резистор 1,5 кОм 0,25 Вт;
• корпус для разъема;
• девятиконтактный разъем СОМ-порта типа мама.

Полезный совет! Используйте стабилитроны минимальной мощности – они характеризуются максимальной компактностью.

При должном умении монтаж деталей можно произвести прямо на разъеме – этот вариант является наиболее удобным и практичным.

В результате вы получаете термометр, работающий в температурном диапазоне от -55 до +125°C при абсолютной погрешности преобразования меньше 0,5°C. Максимальное время полного преобразования составляет приблизительно 750 мс.

Необходимое значение напряжения для питания устройства через отдельный внешний вывод составляет от 3 до 5,5 В. Размещается термометр в транзисторном корпусе ТО-92.

Программное обеспечение для работы электронного термометра

Готовое устройство не требует калибровки сенсоров. Остается подключить датчик к компьютерному порту, после чего необходима программа измерения температуры. Подходящим вариантом является Temp.Keeper: она позволяет отслеживать температурный режим различных объектов и сред в зависимости от размещения датчиков.

Полезный совет! Изготовление такого устройства своими руками требует некоторого опыта в конструировании подобных механизмов, а также соответствующих запчастей. Поэтому при отсутствии соответствующего опыта, лучше будет купить уличный электронный термометр, в таком случае вы будете уверены в его исправности и эффективной работе.

Электронные термометры: отзывы о работе

Прежде чем покупать электронное устройство, важно взвесить все за и против. И тут следует обратить внимание на опыт реальных людей, пользующихся устройством долгое время.

По отзывам пользователей, есть два основных аспекта, которые советуют учесть при покупке:

1. Убедитесь, что приобретаемый вами термометр влагостойкий. К сожалению, не все модели обладают данной характеристикой, которая имеет принципиальное значение, если вы собираетесь использовать электронный термометр для измерения температуры на улице.
2. При покупке спросите, на какой срок хватает работы батарейки. Научитесь доставать и вставлять батарейки обратно, чтобы легко заменить их в случае необходимости. О ней свидетельствует блеклость цифр дисплея. Если батарейки две, проверьте, какая их них подсела, и замените именно ее – часто бывает, что замены требует лишь одна из батареек, что позволяет сэкономить средства.

Из полезных функций по собственному опыту пользователи выделяют:

• встроенный гигрометр для измерения влажности воздуха за окном, ведь без этого показателя сложно поддерживать комфортный микроклимат в помещении; однако, большинство термометров измеряют влажность воздуха только в помещении, поэтому вам актуален термометр с выносным датчиком;
• бытовой домашний термометр с гигрометром позволяет куда точнее ориентироваться в погодных условиях и станет настоящей домашней метеостанцией, ведь показатели в вашей местности могут заметно отличаться от той, где делают замеры метеорологи;
• наличие гигрометра позволяет отслеживать изменение климата на улице в течение дня и, например, выбрать удачный момент для проветривания помещения;
• сравнивая показатели влажности, вы сможете определить источник сырости в помещении.

Таким образом, современные термометры с выносным датчиком не ограничиваются простым измерением температуры на улице или в помещении и позволяют анализировать погодные показатели в любых условиях.

Конструкция простого электронного термометра описана в журнале «Юный техник» №3 за 1985 г. в статье Ю. Пахомова «Электронный термометр» (с. 68 - 71). Тем, кто не имеет пока возможности осилить , рекомендуем собрать такую схемку. Термометр выполнен по мостовой схеме, где термочувствительным элементом являются, включенные последовательно, диоды VD1 и VD2. Когда мост уравновешен напряжение между точками А и Б равно нулю, следовательно микроамперметр PA1 покажет ноль. При повышении температуры, падение напряжения на диодах VD1 и VD2 уменьшается, баланс нарушается, а микроамперметр покажет наличие тока в цепи.

В качестве датчика температуры можно применять различные диоды, использованы Д220, но в статье указывается, что подойдут КД102-104, Д226. Постоянные резисторы R1, R2, R5, R6 типа МЛТ-0.25 или МЛТ-0,125. В качестве подстроечных резисторов R3 и R4 использованы СП3-39А, это недостаток конструкции, т. к. термометр требует периодической калибровки, для чего приходится разбирать всю конструкцию. Лучшим вариантом было бы использование полноразмерных переменных резисторов с выводом их ручек на переднюю панель прибора. Микроамперметр PA1 любой, с током полного отклонения 50-200 мкА. Выключатель питания SA1 любого типа. Светодиод VD3 служит для индикации включения термометра, он также может быть любым, например мигающим. Желательно, чтобы светодиод был маломощным и не расходовал заряд батареи в пустую.

Корпус самодельного термометра

Собранный прибор требует калибровки. При отключенном микроамперметре PA1 замеряют напряжение между точками А и Б, оно должно быть около 1,0-1,2 В. Если напряжение составляет 4,5 В. то необходимо поменять полярность включения диодов VD1 и VD2. Если напряжение между точками А и Б невелико, то необходимого значения добиваемся регулировкой резистора R4. Затем устанавливаем минимальное сопротивление для резистора R3 и включаем обратно в схему микроамперметр PA1. Резистором R4 добиваемся, чтобы прибор показывал примерно 20 мкА (это соответствует комнатной температуре в 20 градусов). Если датчик зажать в пальцах, то показания должны возрасти примерно до 30-35 мкА (примерно температура человеческого тела).

Прибор калибруется в начале и конце шкалы. Сначала датчик опускают в сосуд, наполненный водой с тающим льдом, как известно температура тающего льда равна 0 градусов. При этом надо перемешивать воду со льдом, так чтобы температура в сосуде была везде одинакова. Подстройкой резистора R4 устанавливаем на микроамперметре 0. Затем берем сосуд с водой температурой около 40 градусов, температуру воды надо контролировать при помощи ртутного термометра (подойдет обычный медицинский термометр).

Соответственно погружаем датчик в теплую воду и подстройкой резистора R3 добиваемся, чтобы показания микроамперметра совпали с показаниями ртутного термометра. Таким образом, получаем термометр для температурного диапазона 0-50 градусов.

Если нет возможности использовать ртутный термометр, то в качестве второй калибровочной точки можно использовать кипящую воду, как известно при нормальном атмосферном давлении температура кипения воду 100 градусов. Тогда температурный диапазон термометра будет 0-100 градусов. Спасибо, за внимание. Автор статьи: Denev.