1.5 Описание схемы электрической принципиальной

Нагрузочная способность выходов примененного микроконтроллера — 20 мА при низком уровне напряжения на них и всего 50 мкА при высоком поэтому светодиодные семиэлементные индикаторы HG1 и HG2 выбраны с общими анодами. Чтобы сократить число выводов микроконтроллера, необходимое для подключения индикаторов, программно организована динамическая индикация с длительностью отображения каждого разряда 3 мс Элемент g (знак "минус") индикатора HG1.1 подключей вместо элемента h (десятичной точки) индикатора HG1.2. так что фактически индикация трехразрядная, ее полный цикл занимает 9 мс.

Нередко на время съема показаний датчиков, вычисления температуры, записи данных в EEPROM и других сравнительно длинных операций динамическую индикацию приостанавливают, что воспринимается как мерцание индикаторов. Чтобы исключить это неприятное явление, программа оптимизирована и работает с жесткой привязкой к темпу индикации. Резисторы R7-R14 ограничивают ток катодов индикаторов HG1 и HG2. Транзисторы VT1, VT2, VT4 коммутируют их аноды, подключая поочередно к плюсу источника питания. Резисторы R1, R2 ограничивают ток при случайных замыканиях идущих к датчикам ВК1 и ВК2 проводов, длина которых может достигать нескольких метров. Так как эти провода могут оказаться проложенными в непосредственной близости от силовых кабелей, входы Р3.2 микроконтроллера DD1 и SCL микросхемы памяти DS1 защищены от возможных импульсных помех диодами VD5 и VD6. Использование одного и того же вывода микроконтроллера для связи с датчиком и для управления памятью стало возможным потому, что эти функции никогда не выполняются одновременно. Резистор R4 — нагрузочный для линии интерфейса 1-Wire согласно которому между микроконтроллером и датчиком происходит обмен командами и данными.

Резистор R3 поддерживает высокий логический уровень на входе Р3.3 микроконтроллера, когда ни одна из кнопок управления SB1-SB3 не нажата. Диоды VD7—VD9 устраняют последствии нажатия на несколько кнопок одновременно. Транзистор VT3 по командам микроконтроллера включает и выключает реле К1, управляющее нагревателем (или другим исполнительным устройством), и сигнальный светодиод HL1. Диод VD10 защищает светодиод HL1 от обратного напряжения.

Светодиод HL2, подключенный вместо элемента h индикатора HG2.2, служит дополнительным индикатором. Например, он выключен, когда на индикатор выведены показания датчика ВК1, и включен, когда выведены показания датчика ВК2.

Узел питания прибора состоит из выпрямителя на диодном мосте VD1 —VD4 и стабилизатора напряжения +5 В DA1. Цифровые датчики температуры ВК1, ВК2 — DS1820 или более современные DS18S20 — внесены в Государственный реестр средств измерений под№ 3169-02 и, таким образом, официально допущены к применению в РФ. В некоторых случаях это имеет решающее значение. Датчики работают при напряжении питания 3...5.5 В, потребляя в режиме ожидания ток не более 1 мкА, а во время отсчета температуры и формирования результата (эти процессы занимают не более 750 мс) — приблизительно 1 мА. Дискретность результата измерения (0,5 С) может быть уменьшена, если прочитать значения регистров датчика COUNT_REMAIN (остаток после счета) и COUNT_PERC (число, соответствующее одному градусу Цельсия). Каждому экземпляру датчиков указанных выше типов присвоен уникальный индивидуальный номер длиной 48 двоичных разрядов, хранящийся в его внутреннем ПЗУ. Это позволяет соединять параллельно практически неограниченное число датчиков, взаимодействуя с каждым из них отдельно. В описываемом устройстве микроконтроллер подает датчикам первой команду Skip_ROM (ОССН), предписывающую пропустить процедуру проверки индивидуального номера. Далее команда Convert_T (44Н) запускает процесс измерения температуры сразу в двух датчиках. Через 750 мс, необходимых для завершения этого процесса, микроконтроллер подает команду Match_ROM (55Н), сопровождаемую индивидуальным номером одного из датчиков. В результате на следующую команду Read_Scratchpad (ОВЕН) откликается и сообщает микроконтроллеру результат измерения только этот датчик. Затем (после команды начальной установки) последовательность команд Match_ROM и Read_Scratchpad повторяется для второго датчика. Полученные данные микроконтроллер обрабатывает и выводит на индикатор. Для удобства незначащий нуль на индикатор не выводится, а знак "минус", если он нужен, примыкает слева к старшей значащей цифре. Если при связи с датчиком зафиксирован сбой, что может означать неисправность или отсутствие датчика, вместо значения температуры будет выведено (в стилизованном виде) сообщение "-dAt".Кратковременными нажатиями на кнопку SB1 переключают прибор на индикацию показаний датчика ВК1 или ВК2. Если удерживать эту кнопку нажатой более 5 с, будет включен режим автоматического поочередного вывода показаний датчиков с периодом 5 с. Выходят из этого режима коротким нажатием на ту же кнопку. Терморегулятор всегда работает по показаниям датчика ВК2. Нажатиями на кнопку SB2 на индикатор вызывают значения температуры в такой последовательности: нижняя пороговая (при ней происходит включение нагревателя) — верхняя пороговая (при ее достижении нагреватель будет выключен) — текущая. Вывод на индикатор верхней пороговой температуры сопровождается включением светодиода HL2.

Изменяют значение пороговой температуры, выведенной в данный момент на индикатор, нажатиями на кнопки SB1 (в сторону увеличения) и SВЗ (в сторону уменьшения). Шаг изменения — 0,1 °С. Если удерживать соответствующую кнопку нажатой более 1 с, значение начнет расти или уменьшаться со скоростью 30 шагов в секунду. Если в течение 5 с ни одна из кнопок не нажималась, устройство автоматически переходит к индикации текущей температуры. Чтобы выключить терморегулятор, достаточно установить пороговые значения температуры равными или нижнее больше верхнего.

Прежде чем начать измерение температуры и ее регулирование, устройство должно "зарегистрировать" подключенные к нему датчики — определить и запомнить их индивидуальные номера. Для регистрации датчики подключают поочередно (второй на это время должен быть отключен). Включив прибор, нажмите на кнопку SB2 и удерживайте ее нажатой не менее 5 с до появления на индикаторе стилизованного сообщения "Pr1". свидетельствующего о готовности зарегистрировать подключенный датчик как ВК1. Если необходимо зарегистрировать датчик как ВК2, кратковременно нажмите на кнопку SB2, что приведет к выводу на индикатор сообщения "Pr2". Еще одним нажатием можно вернуть на индикатор сообщение "Pr1" и так далее. Собственно регистрация происходит после нажатия на кнопку SB1. Если девять попыток микроконтроллера связаться с датчиком, определить и запомнить его индивидуальный номер не принесут успеха, будет сделан вывод о неисправности или отсутствии датчика, а на индикатор выведено сообщение "-dAt". После успешной регистрации на индикаторе появится значение измеренной зарегистрированным датчиком температуры. Описанную процедуру необходимо выполнить и в случае замены одного или обоих датчиков. Данные о датчиках и режимах индикации хранятся в микросхеме энергонезависимой памяти DS1