PIC16F628A および DS18B20 (DS18S20) マイクロコントローラーの温度計 - メモリ温度計回路の詳細な説明を含む記事に加え、以前に Yandex サイト pichobbi.narod.ru で公開した記事の論理的な続きです。 この温度計は非常に優れていることが証明されており、少し近代化することが決定されました。 この記事では、スキームと動作するプログラムにどのような変更が加えられたかを説明し、新しい機能について説明します。 この記事は初心者にとって役立ちます。 その後、現在のバージョンの温度計を に変換しました。
PIC16F628A および DS18B20 (DS18S20) マイクロコントローラーの温度計は次のことができます。
- 範囲内の温度を測定して表示します。
-55...-10 および +100...+125、精度 1 度 (ds18b20 および ds18s20)
--9.9...+99.9 の範囲で、精度は 0.1 度 (ds18b20)
- -9.5...+99.5 の範囲で、精度は 0.5 度 (ds18s20)。 - DS18B20 または DS18S20 センサーを自動的に検出します。
- センサーの故障を自動的にチェックします。
- 測定された最高温度と最低温度を覚えておいてください。
また、温度計は7セグメントインジケーターをOKからOA付きインジケーターに簡単に交換できます。 マイクロコントローラーの EEPROM メモリに書き込むための穏やかな手順が体系化されています。 この記事では、十分に実績のある電圧計について説明します。
マイクロコントローラー上のデジタル温度計の回路図は、信頼性が高く長期間使用できるように開発されました。 回路に使用されるすべての部品が不足しているわけではありません。 パターンは理解しやすく、初心者に最適です。
温度計の概略図を図 1 に示します。
図 1 - PIC16F628A + ds18b20/ds18s20 の温度計の回路図
非常に簡単なので、温度計の回路図全体については説明しません。機能についてのみ説明します。
マイクロコントローラーとして使用 PIC16F628Aマイクロチップ社製。 これは安価なコントローラーであり、品薄でもありません。
デジタルセンサーは温度測定に使用されます DS18B20または DS18S20マキシムから。 これらのセンサーは安価でサイズが小さく、測定された温度に関する情報はデジタルで送信されます。 このソリューションにより、ワイヤーの断面や長さなどを気にする必要がなくなります。 センサー DS18B20、DS18S20-55 ～ +125 °C の温度範囲で動作可能。
温度は7セグメント3桁LED表示器にカソードコモン(OK)または(OA)で表示されます。
最高測定温度と最低測定温度を指示計に表示するには、SB1 ボタンが必要です。 メモリをリセットするにはSB1ボタンも必要です
SA1 ボタンを使用すると、センサー (街路、住宅) をすばやく切り替えることができます。
LEDインジケーターのコモン線を切り替えるにはジャンパーが必要です。 重要！インジケーターに問題がない場合は、図に従ってジャンパーを下の位置に置き、p-n-p 導電性のトランジスタ VT1 ～ VT3 をはんだ付けします。 LED インジケータが OA の場合は、図に従ってジャンパーを上の位置に移動し、n-p-n 導電性のトランジスタ VT1 ～ VT3 をはんだ付けします。
表 1 では、部品の全リストと、類似品との置き換えの可能性を確認できます。
| 位置指定 | 名前 | アナログ/置き換え |
| C1、C2 | セラミックコンデンサ - 0.1μFx50V | - |
| C3 | 電解コンデンサ - 220μFx10V | |
| DD1 | マイクロコントローラー PIC16F628A | PIC16F648A |
| DD2、DD3 | 温度センサー DS18B20 または DS18S20 | |
| GB1 | 1.5V 単三電池 3 本 | |
| HG1 | 7セグメントLEDインジケーター KEM-5631-ASR (OK) | 動的表示および接続に適したその他の低電力。 |
| R1、R3、R14、R15 | 抵抗 0.125W 5.1オーム | SMDサイズ0805 |
| R2、R16 | 抵抗 0.125W 5.1 kΩ | SMDサイズ0805 |
| R4、R13 | 抵抗 0.125W 4.7 kΩ | SMDサイズ0805 |
| R17-R19 | 抵抗 0.125W 4.3 kΩ | SMDサイズ0805 |
| R5-R12 | 抵抗 0.125W 330オーム | SMDサイズ0805 |
| SA1 | 任意の適切なスイッチ | |
| SB1 | タクトボタン | |
| VT1-VT3 | OK付きインジケーター用トランジスタBC556B/OA付きインジケーター用トランジスタBC546B | KT3107/KT3102 |
| XT1 | 3極用の端子台です。 |
デジタル温度計の初期デバッグには、Proteus に組み込まれた仮想モデルが使用されました。 図 2 に、Proteus の簡略化されたモデルを示します。
図 2 – Proteus の PIC16F628A マイクロコントローラー上の温度計のモデル
図 3-4 にデジタル温度計の回路基板を示します。
図 3 – PIC16F628A マイクロコントローラーの温度計のプリント基板 (下) 縮尺は正確ではありません。
図 4 – PIC16F628A マイクロコントローラーの温度計のプリント基板 (上) 縮尺は正確ではありません。
温度計は組み立てられた動作部品であり、すぐに動作を開始するため、デバッグは必要ありません。
作業の結果が図 5 ～ 7 です。
図5 - 温度計の外観
図6 - 温度計の外観
図 7 - 温度計の外観
重要！体温計ファームウェア内 縫い付けられていない広告はあなたの楽しみのために使用できます。
作業プログラムに加えられた修正:
1 DS18B20 または DS18S20 センサーの自動検出;
2. EEPROMの書き換え時間(書き換え条件を満たした場合)を5分から1分に短縮しました。
3. ドットの点滅頻度が増加しました。
温度計の操作の詳細については、この記事の最後からダウンロードできる文書に記載されています。 ダウンロードしたくない場合はウェブサイトから www.pichobbi.narod.ru装置の操作も完璧に説明されています。
完成したボードは中国の目覚まし時計にぴったりと収まりました (図 8、9)。
図 8 – 中国の目覚まし時計に詰め込まれたすべての要素
図 9 - 中国の目覚まし時計のすべての記入
ビデオ - PIC16F628A での温度計の操作
PIC16F676 用途: はんだ付けステーション、高温プロセスの制御など。 発熱体のPID制御機能付き
ラミネーターに温度計、K型熱電対温度計を挿入することにしました。 さらに有益なことを言えば、アマチュア無線家は、このような機器で「POWER」と「READY」という 2 つの LED が点灯するだけでは満足できないと思います。 スカーフをディテールにアレンジしています。 念のため、半分にカットする機能も備えています（これはある程度の汎用性があります）。 すぐにサイリスタの電源部分用の場所ができますが、今のところこの部分は使用しません。これははんだごて用の回路になります（先端に熱電対を取り付ける方法がわかったら）
ラミネーターには十分なスペースがありません (中国では機構が非常に密に配置されています)。私は小さな 7 セグメント インジケーターを使用していますが、それだけではありません。ボード全体も収まりません。ここで汎用性が高まります。ボードの部分が便利なので、半分に切りました（コネクタを使用する場合、上部はur5kbyのチップの多くの開発に適合します）。
セットアップします。まずフォーラムに記載されているとおりに行い、熱電対をはんだ付けせず、400 に設定します (ただし、このパラメーターがメモリ内にある場合、この項目は消えます)。変数をほぼ室温に設定し、まさに沸点まで、
このようなコントローラーは理論的には999℃まで動作しますが、家庭ではそのような温度は見つからず、せいぜい直火程度ですが、この熱源は強い非線形性があり、外部条件に敏感です。
これがサンプルテーブルです。 
そして明確にするために 
したがって、コントローラーの読み取り値を調整するためのソースを選択する選択肢はほとんどありません。
ボタンで遊ぶ必要はもうありません。すべてを収集できます。
中華テスターの熱電対を使用しました。 そして、フォーラムの投稿は、この熱電対は増やすことができる、その長さはほぼ0.5メートルである、私は2cmを切り取ることができるとアドバイスしました。
木炭でねじって変圧器を作り、ボールを作り、銅線に沿って両端までまったく同じにし、ワイヤーにうまくはんだ付けします。
Arduino コントローラーを使用した温度測定に関する一連の記事は、熱電対の話なしでは不完全になります。 さらに、高温を測定するものは他にありません。
熱電対（熱電変換器）。
これまでのレッスンで使用したすべての温度センサーにより、-55 ... + 150 °C 以下の範囲の温度を測定できるようになりました。 より高い温度を測定する場合、最も一般的なセンサーは熱電対です。 彼らは：
- -250 ～ +2500 °C という非常に広い温度測定範囲を備えています。
- 誤差が 0.01 °C 以下になるまで、高い測定精度を実現するように校正できます。
- 通常は低価格です。
- 信頼性の高い温度センサーとみなされます。
熱電対の主な欠点は、以下を提供するかなり複雑な精密メーターが必要なことです。
- 熱起電力の低い値の測定。上限値は数十、場合によっては mV 単位の範囲です。
- 冷接点の熱起電力の補償。
- 熱電対特性の線形化。
熱電対の動作原理。
このタイプのセンサーの動作原理は、熱電効果 (ゼーベック効果) に基づいています。 したがって、熱電対の別名は熱電変換器です。
回路内では、接続された異種金属間に電位差が形成されます。 その値は温度に依存します。 したがって、それは熱起電力と呼ばれます。 材料が異なれば、熱起電力値も異なります。
回路内で異なる導体の接合部（接合部）がリング状に接続されており、同じ温度である場合、熱起電力の合計はゼロに等しくなります。 ワイヤ接合部の温度が異なる場合、それらの間の合計電位差は温度差に依存します。 その結果、熱電対の設計にたどり着きました。
2 つの異なる金属 1 と 2 が 1 点で動作接合を形成します。 動作接点は、温度を測定する必要がある点に配置されます。
冷接点は、熱電対の金属が別の金属 (通常は銅) に接続される点です。 これらは、測定器の端子台または熱電対への銅製通信線である可能性があります。 いずれの場合も、冷接点の温度を測定し、測定温度の計算にそれを考慮する必要があります。
熱電対の主な種類。
最も広く使用されている熱電対は、XK (クロメル - コペル) および XA (クロメル - アルメル) です。
| 名前 | 指定 NSKh | 材料 | 測定範囲、℃ | 感度、μV/°C (温度、°C) | 熱起電力、mV、100 °C |
| THC (クロメルコペル) | L | クロメル、コペル | - 200 … + 800 | 64 (0) | 6,86 |
| TCA（クロメルアルメル） | K | クロメル、アルメル | - 270 … +1372 | 35 (0) | 4,10 |
| TPR(プラチナロジウム) | B | プラチナロジウム、プラチナ | 100 … 1820 | 8 (1000) | 0, 03 |
| TVR (タングステンレニウム) | あ | タングステンレニウム、タングステンレニウム | 0 … 2500 | 14 (1300) | 1,34 |
熱電対を使用して実際に温度を測定する方法。 測定技術。
熱電対の公称静特性 (NSC) は、動作接点の温度と熱起電力の 2 つの列を含む表の形式で示されます。 GOST R 8.585-2001 には、度ごとに指定されたさまざまなタイプの熱電対の NSCH が含まれています。 こちらのリンクからPDF形式でダウンロードできます。
熱電対を使用して温度を測定するには、次の手順に従います。
- 熱電対の熱起電力 (Etotal) を測定します。
- 冷接点 (T 冷接点) の温度を測定します。
- 熱電対 NSH テーブルを使用して、冷接点 (E 冷接点) の温度を使用して冷接点の熱起電力を決定します。
- 動作接点の熱起電力を決定します。つまり、 冷接点の起電力を合計熱起電力に加算します (E 動作接点 = E 合計 + E 冷接点)。
- NSH テーブルを使用して、動作接点の熱起電力を使用して動作接点の温度を決定します。
以下は、TXA 熱電対を使用してはんだごての先端の温度を測定した例です。
- 動作中の接点をはんだごての先端に当てて、熱電対の端子の電圧を測定しました。 結果は10.6mVでした。
- 周囲温度、つまり 冷接点温度は約 25 °C です。 GOST R 8.585-2001 表による K タイプ熱電対の 25 °C での冷接点 EMF は 1 mV です。
- 動作接合部の熱起電力は 10.6 + 1 = 11.6 mV です。
- 同じ表からの 11.6 mV の温度は 285 °C です。 これが測定値です。
この一連のアクションを Arduino 温度計プログラムに実装する必要があります。
TXA タイプの熱電対を使用して高温を測定するための Arduino 温度計。
TP-01A熱電対を見つけました。 テスターからの、広く使用されている典型的な TCA 熱電対。 こちらは温度計に使用するものです。
パッケージに記載されているパラメータは次のとおりです。
- タイプK。
- 測定範囲 – 60 … + 400 °C;
- 400℃までの精度±2.5%。
測定範囲はグラスファイバーケーブルに基づいています。 同様の熱電対 TP-02 もありますが、プローブの長さは 10 cm です。
TP-02の測定上限は700℃です。 そこで、温度計を開発します。
- 熱電対タイプ TXA の場合。
- 測定範囲は – 60 … + 700 °C。
デバイスのプログラムと回路図を理解すると、任意の測定範囲の任意のタイプの熱電対用のメーターを作成できます。
温度計の残りの機能は、温度変化を記録する機能など、前の 3 つのレッスンで使用したデバイスと同じです。
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