电池温度计。方案、说明

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无线电电子与电气工程百科全书 / 功率调节器、温度计、热稳定器

文章评论

气温是重要的环境参数之一，对人类生活的许多过程产生重大影响。因此，它的持续控制无疑带来了便利。所提出的温度计专为室内使用而设计，具有许多优点：

首先，它由一节AA电池供电，一年内不需要更换（组装的温度计已成功运行8个月）；
其次，它使用数字温度传感器。在这种情况下，可实现 ±0,5°C 量级的测量精度。数字传感器在供货时已经经过校准，因此设备不需要任何额外的配置；
第三，这是液晶显示器（LCD）直接与微控制器的连接。在此模式下，指示器消耗的电流约为 10 μA，这有利于电池的连续工作时间。

温度计（图 1）由四个功能块组成。

（点击放大）

温度由Microchip制造的DD1型MCP9803微芯片测量。它包含一个温度传感器和一个将温度值转换为分辨率为0,0625°C的数字代码的装置。该代码存储在微电路的寄存器中，微控制器可以通过 l2C 接口请求该代码。电阻器 R1 和 R2 用于实现该接口。温度传感器的工作范围为 -40 至 +125 C，与所用 LCD 的温度范围（-10 至 +50°C）明显重叠。因此，温度计的测量范围受到LCD的温度范围的限制。需要注意的是，如果没有特殊的加热，几乎所有的液晶显示器都无法在低温下工作。然而，住宅楼宇中出现负温度的情况非常罕见。

大约每 8 秒测量一次温度。其余时间，传感器和微控制器处于睡眠模式（读数继续显示），这显着降低了功耗。数字温度代码传输到 PIC2F16 型 DD916 微控制器进行进一步处理并显示在 HG1 LCD（Varitronix 型号 VI-201）上。 LCD 有两位温度指示和两位小数点。左边的点不使用，右边的点用于分隔 0 到 +9,9°C 范围内的整数和十分之一度。

-9 至 0°C 和 +10 至 +50°C 之间的温度仅显示为整数。 LCD 的左侧数字还用于指示负温度的负号。

实践表明，对于大多数应用来说，以分之一度的精度确定空气温度就足够了。这允许使用广泛使用的大尺寸液晶显示器以方便阅读。

该器件由单节 AA 电池供电，并由 Maxim 的 MAX1 型 DA1724 芯片上的电压转换器供电。 MAX1724微电路有多种版本，输出电压固定在2 ... 5 V范围内。我们使用的是5 V版本。但是，通过使用输出电压为3 V的微电路版本可以进一步延长电池寿命。在这样的压力下。

滤波电容C2和C3是转换器正常工作所必需的，电容C1的作用是抑制转换器的高频纹波，防止单片机自激。该转换器微电路的一个显着特征是没有整流二极管，这是此类电路的特征。这实现了转换器的高效率。电感为 1 ... 10 μH 的电感器 L22 几乎可以采用任何设计，因为转换器消耗的电流非常小。我们使用了 Bourns 的小型扼流圈 SRU5016-100Y。

温度计的印刷电路板是为QFN封装的MAX1724芯片开发的。板上的所有其他元件也都是针对 SMD-MOH（表面）设计的。电阻器 R1 和 R2 可采用封装 0806 或 1206。钽电解电容器 C2 和 C3 - 工作电压为 10 V，电容器 C1 - 陶瓷，采用封装 0806。芯片 DA1 和 DD1 - 分别采用 SOT23-5 和 S08 封装。作为 DD1，您可以使用 MCP9802 传感器。它采用稍小的 5 引脚 SOT23-5 封装。此替换需要对 PCB 进行轻微修正，但是不需要对微控制器代码进行任何更改。微控制器本身可以替换为 PIC16F914。

该印刷电路板是为 QFN 封装的 PIC16F916 芯片设计的，由单面箔玻璃纤维制成，尺寸为 65x39 mm（图 2）。电路板的反面安装了两个跳线，如图 1 所示。布局图。印刷电路板的形状设计用于安装在尺寸为 68x22x42 mm 的标准“JAL-02”外壳中。外壳内有两个柱子，用于用两个螺钉固定电路板。在温度传感器对面的外壳侧壁上钻了一个 XNUMX mm 的孔，以改善热传递。

电池温度计

前面板由 2 毫米厚的有机玻璃制成，并用四个螺钉固定在机箱相应的机架上。 AA 电池的支架粘在外壳底部。电池连接到板上标有“+”和“-”的插座。由于电流消耗低，因此未提供电源开关。

组装温度计时，应先将单片机安装在板上。它是通过热风焊接组装的。安装后，将表中所示的程序写入其中。

（点击放大）

对于编程，您可以使用通过 5 线 ICSP 电缆连接的任何编程器。该电缆通过板上的 LCD 插座临时连接到控制器输出。连接到引脚 26 (MCLR) 的长印刷轨道用于轻松焊接 ICSP 电缆的相应电线。编程后，不再使用该轨道，接线插座仍被 LCD 面板覆盖。

无需调整正确组装的温度计。

作者：S. Bezrukov, V. Artistov, Superior, USA

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