Thermomètre à batterie. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique

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La température de l’air est l’un des paramètres environnementaux importants qui influence de manière significative de nombreux processus de la vie humaine. Par conséquent, son contrôle constant crée une commodité incontestable. Le thermomètre proposé est destiné à une utilisation en intérieur et présente de nombreux avantages :

• premièrement, il est alimenté par une pile AA, qui ne nécessite pas de remplacement avant un an (le thermomètre assemblé fonctionne avec succès depuis 8 mois) ;
• Deuxièmement, il utilise un capteur de température numérique. Dans ce cas, une précision de mesure d'environ ±0,5°C est obtenue. Le capteur numérique est fourni déjà calibré, l'appareil ne nécessite donc aucune configuration supplémentaire ;
• troisièmement, il connecte un indicateur à cristaux liquides (LCD) directement au microcontrôleur. Dans ce mode, le courant consommé par l’indicateur est d’environ 10 μA, ce qui a un effet positif sur la durée de fonctionnement continu de la batterie.

Le thermomètre (Fig. 1) se compose de quatre blocs fonctionnels.

(cliquez pour agrandir)

La température est mesurée par un microcircuit DD1 de type MCP9803, fabriqué par Microchip. Il contient un capteur de température et un dispositif qui convertit la valeur de température en un code numérique avec une résolution de 0,0625°C. Ce code est stocké dans les registres du microcircuit et peut être demandé par le microcontrôleur via l'interface l2C. Les résistances R1 et R2 sont utilisées pour implémenter cette interface. La plage de fonctionnement du capteur de température est de -40 à +125 C, ce qui couvre largement la plage de température de l'écran LCD utilisé (de -10 à +50°C). Par conséquent, la plage de mesure du thermomètre est limitée par la plage de température de l'écran LCD. Il convient de noter que presque tous les écrans LCD ne fonctionnent pas à basse température sans chauffage spécial. Toutefois, les températures négatives sont très rares pour les locaux d’habitation.

La température est mesurée environ une fois toutes les 8 s. Le reste du temps, le capteur et le microcontrôleur sont en mode veille (les lectures continuent d'être affichées), ce qui réduit considérablement la consommation d'énergie. Le code numérique de température est transmis au microcontrôleur DD2 de type PIC16F916 pour un traitement ultérieur et un affichage sur l'écran LCD HG1 (modèle VI-201 de Varitronix). L'écran LCD comporte deux chiffres pour l'indication de la température et deux points décimaux. Le point de gauche n'est pas utilisé et celui de droite est utilisé pour séparer les entiers et les dixièmes de degré dans la plage de 0 à +9,9°C.

Les températures allant de -9 à 0°C et de +10 à +50°C sont indiquées uniquement sous forme de nombre entier. Le chiffre gauche de l'écran LCD est également utilisé pour indiquer le signe moins pour les températures négatives.

Comme le montre la pratique, déterminer la température de l'air avec une précision de quelques fractions entières de degré est tout à fait suffisant pour la plupart des applications. Cela permet l’utilisation d’écrans LCD de grande taille largement utilisés pour une lecture facile.

L'appareil est alimenté par une pile AA par un convertisseur de tension réalisé sur une puce DA1 de type MAX1724 de Maxim. Le microcircuit MAX1724 est disponible en plusieurs versions pour des tensions de sortie fixes allant de 2...5 V. Nous avons utilisé sa version 5 V. Cependant, la durée de vie de la batterie peut être encore augmentée en utilisant la version microcircuit pour une tension de sortie de 3 V. Le capteur, le microcontrôleur et l'écran LCD peuvent également fonctionner sous une telle pression.

Les condensateurs de filtre C2 et C3 sont nécessaires au fonctionnement normal du convertisseur, et le condensateur C1 sert à supprimer les ondulations haute fréquence du convertisseur et à empêcher l'auto-excitation du microcontrôleur. Une particularité du microcircuit convertisseur est l'absence de diode de redressement, caractéristique de tels circuits. Cela permet d'obtenir un rendement élevé du convertisseur. La self L1 avec une inductance de 10...22 μH peut être de presque n'importe quelle conception, car le courant consommé par le convertisseur est très faible. Nous avons utilisé un starter de petite taille SRU5016-100Y de Bourns.

Le circuit imprimé du thermomètre a été développé pour la puce MAX1724 dans un boîtier QFN. Tous les autres éléments de la carte sont également conçus pour SMD-MOH (montage en surface). Les résistances R1 et R2 peuvent être dans les colis 0806 ou 1206. Condensateurs électrolytiques au tantale C2 et C3 - pour une tension de fonctionnement de 10 V, le condensateur C1 est en céramique, dans le colis 0806. Les microcircuits DA1 et DD1 sont respectivement dans les colis SOT23-5 et S08. . Le capteur MCP1 peut être utilisé comme DD9802. Il est disponible dans un boîtier SOT5-23 à 5 broches légèrement plus petit. Ce remplacement entraînera un léger ajustement du circuit imprimé, mais aucune modification du code du microcontrôleur ne sera nécessaire. Le microcontrôleur lui-même peut être remplacé par PIC16F914.

La carte de circuit imprimé est conçue pour la puce PIC16F916 dans un boîtier QFN et est constituée d'un stratifié de fibre de verre simple face de dimensions 65 x 39 mm (Fig. 2). Deux cavaliers sont installés au verso de la carte, illustrés dans le schéma d'implantation. La forme du circuit imprimé est conçue pour être installée dans un boîtier standard "JAL-1" de dimensions 68x22x42 mm. Le boîtier comporte deux poteaux pour fixer la carte avec deux vis. Un trou de 02 mm est percé dans la paroi latérale du boîtier, à l'opposé du capteur de température, pour améliorer le transfert de chaleur.

Le panneau avant est en plexiglas de 2 mm d'épaisseur et est fixé avec quatre vis aux supports de boîtier correspondants. Un support de pile AA est collé au bas du boîtier. La batterie est connectée aux prises marquées « + » et « - » sur la carte. En raison de la faible consommation de courant, aucun interrupteur d'alimentation n'est fourni.

Lors de l'assemblage du thermomètre, le microcontrôleur doit d'abord être installé sur la carte. Sa pose s'effectue par soudure à l'air chaud. Après l'installation, vous devez y écrire le programme indiqué dans le tableau.

(cliquez pour agrandir)

Pour la programmation, vous pouvez utiliser n'importe quel programmateur connecté via un câble ICSP à 5 fils. Le câble est temporairement connecté aux sorties du contrôleur via les prises d'installation LCD sur la carte. La longue trace PCB connectée à la broche 26 (MCLR) est fournie pour faciliter le soudage du fil du câble ICSP correspondant. Après programmation, cette piste n'est plus utilisée et la prise de connexion filaire reste recouverte par le panneau LCD.

Un thermomètre correctement assemblé n'a pas besoin d'être ajusté.

Auteurs : S. Bezrukov, V. Artistov, Superior, États-Unis

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