Метеотермометр MT-50

Целью данного проекта было создание прибора для точного измерения температуры окружающего воздуха с возможностью вычисления и запоминания средних значений (средне -часовых; -суточных; -месячных), а также пиковых значений суточной температуры.

Также хотелось "скидывать" все это на компьютер, что дает возможность распечатывать протокол изменения температуры, делать дальнейшую обработку, например, строить диаграммы, графики и т.д. Для некоторых организаций, производящих и поставляющих тепло, такой прибор позволяет отказаться от услуг метеослужбы, что дает неплохую экономию.

Технические характеристики метеотермометра приведены в таблице:

Диапазон измерения температуры	от -50°C до +50°C
Допустимая макс.погрешность	± 0,3 °C
Цена деления	0,1 °C
Датчик	Платиновый, класс "А" ЭЧП-100П (Pt-100)
Длина 4-х проводного шлейфа датчика	8 м
Индикатор	LCD 2x24 алфавитно-цифровой с подсветкой (русифицирован)
Напряжение питания	9 В
Потребляемый ток от акуумулятора (без подсветки)	8 mA
Макс.потребляемый ток от сетевого адаптера(с подсветкой)	75 mA
Продолжительность непрерывной работы без сетевого питания	3 суток
Габаритные размеры	150x120x50 мм

Принципиальная схема термометра изображена на Рис.1 и Рис.2

Прибор построен на сигнальном процессоре PIC14000 фирмы Microchip . При использовании внешнего пленочного конденсатора C9 его встроенный 8-ми канальный АЦП интегрирующего типа позволяет измерять напряжение в диапазоне 0-4В (при питании 5,5В) с точностью до 16-ти разрядов. Процессор также содержит стабилизированные источники опорного напряжения, управляемый источник тока заряда конденсатора C9, аналоговый компаратор, ЦАП (средней точности), цепи смещения входного напряжения для измерения токов и т.д. Кому интересно - смотри ссылку выше. В данной конструкции задействовано 2 внешних аналоговых канала: для измерения температуры и для контроля напряжения аккумулятора. Остальные порты ввода/вывода - цифровые.

width=710>
Рисунок не помещается на странице и поэтому сжат!
Для того, чтобы просмотреть его полностью, щелкните здесь.

Для хранения накопленных средних значений температуры (часовых, суточных, месячных) используется EEPROM с последовательным интерфейсом I2C: 24C04 (24LC08, 24LC16B) фирмы Microchip или аналогичная память других производителей (Atmel, Xicor, Siemens и др.). В качестве индикатора использован алфавитно-цифровой ЖКИ фирмы Powertip, имеющий 2 строки по 24 символа, возможность вывода и русских и латинских букв, светодиодную подсветку, расширенный температурный диапазон (-10 - +40°С). Возможно применение другого ЖКИ-модуля, совместимого с ним, напр. DataVision, Hitachi и др.
Разъем DB-25M служит для подключения внешнего носителя накопленной в приборе информации - картриджа. На картридж можно сбрасывать среднесуточные значения температуры за весь прошлый и текущий месяцы. Информация на нем может храниться до 40 лет, и при желании может быть считана PC-совместимым компьютером через COM-порт.
Метеотермометр управляется 4-мя кнопками и имеет 5 режимов работы: основной-с индикацией текущей температуры; 1-просмотр разл.средних и пиковых температур из памяти; 2-копирование внутренней памяти на подключенный картридж; 3-установка/коррекция даты/времени; 4-очистка содержимого встроенной EEPROM-памяти. Назначение кнопок меняется в зависимости от текущего режима. Возврат в основной режим происходит автоматически через 30 сек при неактивности кнопок. Номер текущего режима работы отображается в левом верхнем углу индикатора.
На половинке микросхемы DD1 собран часовой генератор (прибор, естественно, имеет встроенные часы и календарь), на другой половинке DD1 - маломощный источник отрицательного напряжения для питания преобразователя сигнала термодатчика.

width=710>
Рисунок не помещается на странице и поэтому сжат!
Для того, чтобы просмотреть его полностью, щелкните здесь.

Картридж собран в корпусе стандартного разъема DB-25F (Рис.3). Такая конструкция позволяет подключать его и к метеотермометру, и к компьютерному COM-порту. У кого на PC нет 25-ти контактного разъема COM-порта, придется использовать переходник. Основу картриджа составляют микроконтроллер PIC12C508 (Microchip) и EEPROM 24LC04 (24LC08, 24LC16B). Полудуплексный протокол интерфейса RS-232 формируется PIC-контроллером программно. Скорость передачи - 9600 бод. Выбор энергонезависимого картриджа в качестве носителя информации связан с тем, что метеотермометр MT-50 и компьютер могут находиться в разных помещениях или на разных территориях. Это еще и довольно дешевый способ сбора информации от нескольких приборов на один компьютер. Ну и, конечно, метеотермометр можно использовать совершенно автономно, тогда картридж не нужен совсем.

 
Рис.3 Картридж

Все программы откомпилированы ассемблером MPASM v02.15.06 - Microchip Technology,Inc.
Для вычислений с плавающей точкой использован набор программ фирмы Microchip - AN575.

Литература:
AN621 - PIC14000 Calibration Parameter Theory and Implementation;
AN624 - PIC14000 A/D Theory and Implementetion;
AN587 - Interfacing to an LCD Module;
AN575 - IEEE 754 Compliant Floating-Point Routines;
AN554 - Software Implementation of I2C Bus Master;
AN555 - Software Implementation of Asynchronous Serial I/O.