Предлагаю Вашему вниманию настенные часы - термометр которые оснащены яркими светодиодными индикаторами белого цвета свечения с высотой знака 126 мм и обладают следующими функциональными возможностями:
- помехозащищённый алгоритм считывания показаний температуры, что позволяет увеличить расстояние между выносным датчиком температуры и часами;
- возможность гашения незначащего нуля в показаниях;
- автоматическое определение датчика температуры
(DS18B20, DS1822, DS18S20, DS1820);
- "умная" коррекция времени;
- автоматическое изменение яркости свечения индикаторов «ДЕНЬ-НОЧЬ»;
Предлагается два варианта прошивки управляющего микроконтроллера, стандартный (c_t_873.hex) и с "солнечной" (c_t_873_sol.hex) коррекцией температуры. Последний вариант используется автором, так как в его случае датчик температуры расположен на солнечной стороне дома и при ясной солнечной погоде, несмотря на меры принятые для защиты датчика от прямых солнечных лучей, погрешность показаний значительно возрастает. Экспериментально была определена эта погрешность и для её снижения в эту версию программы были внесены следующие корректировки:
- в диапазоне температур -21_-25 °С показания снижаются на 1 °С;
- ниже -25 °С на 3 °С;
- в диапазоне температур +21_+25 °С показания снижаются на 1 °С;
- в диапазоне +26_+30 °С на 3 °С;
- выше +30 °С на 4 °С.
Часы - термометр (далее — просто часы) выполнены на базе микроконтроллера PIC16F873A. Они работают с датчиками температуры DS18B20, DS1822, DS18S20, DS1820, тип которых программа определяет автоматически. В случае отсутствия датчика (или обрыва проводов) на индикацию выводится только показание времени. Датчик может быть размещен не только в комнате, но и за окном или на балконе. Особенность примененного в часах индикатора А-501W с большим размером знака заключается в том, что в его элементах установлено по семь последовательно включенных пар светодиодов, суммарное падение напряжения на которых превышает 20 В. Это не позволяет соединять индикатор непосредственно с выводами МК, питаемого напряжением 5 В. Пришлось предусмотреть узлы сопряжения, применив в них транзисторную сборку DD2 (ULN2803A) и транзисторы VT1-VT8.
Часы выполняют следующие функции:
— отображают время в 24-часовом формате с погрешностью не более 1 с в сутки;
— отображают с дискретностью 1 °С температуру в интервале от -55 до +125 °С, измеренную выносным датчиком;
— каждые 3 с автоматически переходят от отображения времени к отображению температуры и обратно. Возможно постоянное отображение величины, выбранной пользователем;
— автоматически изменяют яркость свечения индикаторов «ДЕНЬ-НОЧЬ», пороговое значение которого выбирается пользователем с помощью кнопки SB5 «ПОРОГ». Когда освещённость в помещении такова, что яркость свечения индикаторов желательно снизить, достаточно кратковременно нажать эту кнопку до появления прочерков на индикаторах. При этом в память EEPROM микроконтроллера записывается величина порогового напряжения с фотодиода BL1 (ФД256), работающего в фотогальваническом режиме и подключенного к аналоговому входу МК.
Теперь при снижении освещенности помещения, яркость свечения индикаторов автоматически снизится. Следует помнить, что кнопку SB5 надо разместить в таком месте, чтобы не загораживать фотодатчик в процессе настройки. В авторском варианте эта кнопка вынесена на плату индикаторов, где закреплена термоклеем.
В часах есть функция гашения незначащего нуля. По умолчанию она задействована. Если же появится необходимость выводить незначащий ноль на индикацию, то достаточно замкнуть на корпус перемычкой S1 вывод 25 микроконтроллера DD1.
Предусмотрена ручная установка часов и минут, коррекция показаний по сигналам точного времени. Часы питаются от любого источника постоянного напряжения 28-30 В, потребляя ток не более 60 мА. Автор использовал импульсный источник питания от старого струйного принтера «Lexmark» . В случае отключения этого источника светодиодный индикатор гаснет, но отсчет времени не прерывается, так как питание тактового генератора и микроконтроллера продолжается от резервного источника — литиевого элемента напряжением 3 В.
Схема часов изображена на рис. 1. Для повышения точности хода МК DD1 тактируется от внешнего интегрального кварцевого генератора DD3 частотой 8 МГц. Сигналы с выходов RС0—RС7 МК поступают через транзисторную сборку на катоды светодиодов индикаторов. Cигналы с четырёх линий порта А микроконтроллера управляют транзисторами VT1-VT8, поочередно подключающими аноды индикаторов HG1—HG4 к цепи питания.
Сразу после включения питания на индикаторы выводятся нули, начинается счет времени, и мигают «точки» индикаторов HG2, HG3, разделяющие разряды часов и минут. Следует помнить, что индикаторы HG3 и HG4 устанавливаются на плату перевернутыми. Это связано с тем, что «точка» третьего индикатора используется для разделения часов и минут, а «точка» 4 индикатора выполняет функцию значка градуса в показаниях температуры. Если кнопка SB1 «Режим Ч/Т» не нажата, через 3 с вместо времени на индикаторах будет показано значение температуры, измеренное подключенным к разъему ХР2 выносным датчиком. Номера контактов разъема соответствуют номерам выводов указанных выше датчиков.
Кнопкой SB2 "Часы" при необходимости устанавливают соответствующее точному времени число часов, а кнопкой SB3 "Минуты” — минут. Нажатие на кнопку SB4 "Коррекция" приостанавливает счет времени и выводит на индикатор ноль минут, при этом если показание минут было более 30, то после коррекции минуты обнулятся, а часы прибавят единицу, если менее 30, то только обнуляются минуты. С момента отпускания этой кнопки (обычно по началу шестого сигнала точного времени) счет времени возобновляется.
Нажатие на кнопку SB1 "Режим Ч/Т" и ее фиксация в этом состоянии переводит часы в режим постоянного отображения текущего значения той величины, которая была выведена на индикатор в момент нажатия — времени (рис. 3б) или температуры (рис. 3а). С размыканием контактов кнопки периодическая смена отображаемой величины возобновляется.
Детали часов смонтированы на двух печатных платах размерами 420х140мм и 130х100мм, в авторском варианте платы изготовлены из фольгированного с одной стороны гетинакса, поэтому для жёсткости между платой индикации и самими индикаторами, ввиду её больших размеров, проложена пластмассовая пластина таких же размеров. Лучшим же решением, если удастся найти плату таких размеров и большую ванночку для травления, будет использование стеклотекстолита толщиной не менее 2мм. Не исключен вариант использования вместо платы индикаторов фанерного или пластмассового листа соответствующих размеров и толщины. Соединения между выводами индикаторов в этом случае можно выполнить монтажным проводом. Плата управления (рис.2а) рассчитана на установку кнопки SB1 (с фиксацией) B4003 и кнопок тактовых угловых SB2—SB5 (без фиксации) TS-A6PV-130. Под кнопки других типов топологию платы, возможно придется изменить. Плата индикации (рис.2б) состоит из двух одинаковых по размеру плат, по два индикатора на каждой. Дорожки плат соединены перемычками.
Источником тактовых импульсов для МК является внешний кварцевый генератор КХО-200 8 МГц в корпусе DIL14 (DD3). В качестве его замены, возможно с небольшим ухудшением точности хода часов, можно использовать генератор на элементах ТТЛ с кварцевой стабилизацией частоты [3].
Литиевый элемент CR2032 (G1) помещен в батарейный отсек ВН-642. Для повышения контраста индикаторы закрыты автомобильной тонировочной пленкой.
Правильно собранное устройство налаживания не требует. Необходимо лишь до монтажа МК на плату записать в его память программу.
