. : New eShop! - Mobilní verze - Pandatron.cz - Pandatron.sk - Diskuzní fórum - Zakázkový vývoj : .
 
Teploměr a vlhkoměr s automatickým řízením jasu
17. května 2016 - 8:08 | Pandatron | Teploměr a vlhkoměr s automatickým řízením jasu | Komentářů: 0  

Teploměr a vlhkoměr s automatickým řízením jasu

Konstrukce digitálního teploměru a vlhkoměru s velkým displejem LED a automatickým řízením jasu v závislosti na intenzitě okolního světla.

Následující projekt představuje konstrukci jednoduchého teploměru a vlhkoměru s mikrokontrolérem řady PIC. Změřená teplota a relativní vlhkost vzduchu jsou zobrazovány na velkém 7-segmentovém displeji. Charakteristickým rysem zařízení je navíc schopnost adaptivního řízení jasu displeje, v závislosti na úrovni okolního světla (obr. 1).


Obr. 1: Konstrukce teploměru / vlhkoměru s velkým LED displejem a řízením jasu

Funkce řízení jasu je založena na průběžném měření světelných podmínek v okolí zařízení s použitím levného snímače - fotorezistor (LDR). Pro měření teploty a relativní vlhkosti je pak použito digitální čidlo DHT11 , které je zárukou vysoké přesnosti a zároveň jednoduchosti konstrukce. Hlavním prvkem obvodu je však 8-bitový mikrokontrolér PIC16F688 společnosti Microchip, který pracuje na frekvenci 4 MHz získané z integrovaného oscilátoru. Pro řízení LED displeje byl zvolen specializovaný obvod MAX7219 dodávaný firmou Maxim.

K čemu je vhodné adaptivní řízení jasu?
Dnes je touto funkcí vybavena většina moderních mobilních telefonů, smartphonů, tabletů, ale i televizorů a monitorů. Úkolem je snížit jas displeje v tmavé místnosti a zabránit tak přílišné únavě lidského oka. Podobně pak naopak, pokud v okolí přístroje úroveň osvětlení stoupá, zvyšuje se úměrně tomu jas displeje. V tomto projektu je použit poměrně velký 7-segmentový displej (výška číslic je 2,54 cm) a jejich jas je automaticky řízen v závislosti na okolním osvětlení. Pokud je tedy jednotka instalována například v ložnici, nemusíme se v noci obávat nepříjemné záře. Jas displeje je automaticky snížen a displej tak nedráždí zbytečně oči, ale zároveň je stále dobře čitelný.

Můžeme tedy konstatovat, že funkce adaptivního řízení jasu vede nejen ke snížení spotřeby energie, ale také rovněž zlepšuje kvalitu zobrazení za jakýchkoli světelných podmínek.

Schéma zapojení:
Schéma zapojení obvodu je rozděleno do tří částí: napájecí zdroj, mikroprocesor s čidlem a obvod budiče LED displeje.

Pro napájení teploměru / vlhkoměru je použito standardní napětí 5 V, získané lineárním regulátorem 7805 (obr. 2). Vstupní napětí tak může být v rozmezí 9 - 15 V. Dioda LED1 slouží k indikaci přítomnosti napájecího napětí.


Obr. 2: Schéma zapojení bloku napájení

Na obr. 3 je schéma zapojení mikroprocesorové části přístroje, jejíž základem je obvod PIC16F688, doplněný o snímač DHT11, fotorezistor, resetovací tlačítko a přepínač pro volbu zobrazení jednotky teploty (S2). DHT11 je snadno dostupné a zároveň poměrně levné digitální čidlo pro měření teploty v rozmezí od 0 do 50 °C s přesností ±2 °C a relativní vlhkosti vzduchu v rozmezí 20 až 95% s přesností ±5%. Obvod je kalibrován již při výrobě a využívá jedno-vodičový komunikační protokol.

Obvod DHT11 je k MCU připojen prostřednictvím pinu RC4, spolu s nezbytným pull-up rezistor R7. Pokud je spínač S2 na pinu RC3 otevřený (tedy stav na schématu) na zde logická úroveň L a na displeji se zobrazuje teplota ve stupních Fahrenheita.

Fotorezistor R5 a odpor R4 tvoří dělič napětí, jak je vidět na schématu. Napětí na R4 je tak úměrné intenzitě světla dopadajícího na fotorezistor. Odpor typického fotorezistu je za dobrých světelných podmínek přibližně 1k a v temnu může klesat až na úroveň pouhých několika stovek ohmů. Stejně tak se tedy napětí na rezistoru R4 může pohybovat v rozmezí od 0,1 V (ve tmě) až na více než 4,0 V (při velmi jasném světle). Měření napětí a následné vyhodnocení úrovně okolního osvětlení zajišťuje obvod ADC v mikrokontroléru na pinu RA2.


Obr. 3: Schéma připojení senzoru DHT11 a fotorezistoru k mikrokontroléru

Řízení displeje zajišťuje obvod MAX7219, který je schopen budit až osm segmentových jednotek se společnou katodou. Propojení s mikrokontrolérem zajišťuje třívodičové sériové rozhraní (obr. 4). V obvodu je integrován dekodér BCD, multiplexní řadič, 7-segmentový budič a samozřejmě také vyrovnávací paměť SRAM 8 × 8 pro uchování zapsané hodnoty. Proud jednotlivými segmenty je řízen pomocí jediného rezistoru, který je připojen na pin ISET. Integrovaný obvod PWM umožňuje programové řízení jasu LED. V našem případě jsou řídicí signály DIN, LOAD a CLK (rozhraní SPI) připojeny k pinům mikrokontroléru RC0, RC1 a RC2.


Obr. 4: Schéma zapojení bloku řízení displeje s obvodem MAX7219


Obr. 5: Sestavení obvodu na vývojové desce

Program mikrokontroléru
Program pro mikrokontrolér je napsán v jazyce C a kompilován v prostředí mikroC Pro 5.30 (Mikroelektronika). Inicializační rutiny a data jsou pro MAX7219 uloženy v jednoduchém a srozumitelném tvaru, takže mohou být snadno modifikovány. Pro řízení jasu je použit integrovaný obvod PWM se softwarovým řízením. Hodnota 0 reprezentuje minimální jas a hodnota 0F pak maximální jas. Pro automatické řízení jasu je hodnota pro PWM získávána z 10-bitového ADC (hodnota mezi 0 až 1023), která je samozřejmě dále upravena a zmenšena na rozsah 0-19 (20 úrovní jasu). Převod na PWM je prováděn pomocí jednoduché tabulky.

Změna zobrazení teploty a relativní vlhkosti se na displeji provádí automaticky. Při zobrazení relativní vlhkosti je zároveň zobrazen indikátor "P" (obr. 6).


Obr. 6: Zobrazení relativní vlhkosti

Běh MCU je řízen pomocí vnitřního oscilátoru na frekvenci 4 MHz. Při programování pak doporučuji aktivovat rovněž pin Reset (MCLR) a Power-Up Timer (časovač, který zpožďuje start mikrokontroléru při zapnutí).
Obvod byl samozřejmě několikrát testován při různých úrovních světla tak, aby byla hodnota na displeji vždy jasně čitelná.

Odkazy & Download:
Domovská stránka autora
TrH Meter: A DIY indoor thermometer plus hygrometer with adaptive brightness control implemented to 7-segment LED displays
Zdrojový kód pro mikrokontrolér







GooglePlus1 FaceBook Twitter del.icio.us DiGG Google StumbleUpon Google Buzz Email RSS PDF Tisk

Komentáře:
Název příspěvku: Vaše jméno: host
                 
  Zakázat formátování [Zakáže kódování a nahrazování smajlíky.]
Připojit soubory
reklama:
Bluetooth relé BTREL1
Modul Bluetooth relé BTREL1 s jedním výstupem umožňuje ovládání libovolných systémů pomocí bezdrátového rozhraní.
Skladem od 690 Kč

Informace uvedené v článcích jsou platné v době jejich vydání a samotné články jsou určeny pouze jako zdroj informací. Autor článku ani správce webu nenesou žádnou zodpovědnost za případné újmy na majetku a zdraví. Názvy společností a výrobků, loga a další multimediální materiál mohou být ochrannými známkami příslušných společností.
RSS kanály: | |
+420 723 846 377
info@pandatron.cz
Všechna práva vyhrazena | mobilní verze | © Copyright 2000 - 2016 ISSN 1803-6007