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MP707 - Termometro digitale USB. Termometro digitale USB master kit mp707r - (termostato) Termometro digitale USB

Termometro USB fai da te

Molto tempo fa ho avuto l'idea di realizzare un termometro USB, ma non ce n'era bisogno e l'idea era rimasta in sospeso. Una volta, mentre visitavo un amico, ho notato un paio di chiavette USB. Uno era morto e l'ho avuto gratis. Ultimamente li vado costantemente a caccia, perché... nella maggior parte dei casi il controller si brucia e il flash NAND è live + quarzo SMD. E queste cose non si trovano sulla strada.
Quindi, da questa chiavetta ho ottenuto: quarzo SMD a 12 MHz, una presa USB per la scheda e una piccola custodia, oltre allo sviluppo dell'idea di un termometro USB.

Nel giro di una settimana sono stati sviluppati:
1. Schema del dispositivo;
2. Layout del circuito stampato per il caso esistente;
3. Programma per MK ATtiny45;
4. Programma host (di seguito semplicemente host) per la ricezione dei dati dal MK.

Il programma per MK è stato sviluppato nell'ambiente AVR Studio utilizzando GCC basato sulla libreria avrusb e sul codice sorgente di un certo Martin Thomas per DS18B20 (non c'era tempo per scriverlo da solo). Il metodo di interazione tra l'host e il dispositivo è implementato sotto forma di invio di un codice condizionale al dispositivo (in base al quale il dispositivo eseguirà le operazioni richieste), nonché di richiesta di un pacchetto dati con il valore di temperatura corrente. Poiché la dimensione dei dati inviati e ricevuti è ridotta, è stato scelto un report futuro (tipo di pacchetto di dati) per la facilità di utilizzo.
Se desideri riparare il programma per MK, leggi prima attentamente il documento USBID-License.txt situato nella cartella usbdrv.
Contiene una serie di regole e restrizioni sull'utilizzo della libreria avrusb.
Il programma host è scritto in Borland Delphi 7 utilizzando la libreria dei componenti JEDI-VCL, che include il componente TJvHidDeviceController, che fornisce un semplice accesso ai dispositivi USB compatibili con HID. Per rendere l'utilizzo del dispositivo il più comodo possibile, si è deciso di implementare l'host come un'icona con il valore della temperatura nella barra delle applicazioni (vicino all'orologio) senza alcuna interfaccia grafica, ad eccezione di un menu contestuale cliccando con il tasto destro su l'icona della barra delle applicazioni.
Ho WinXP SP3, non ho provato il programma su altri sistemi operativi.

In generale, l'host funziona secondo il seguente algoritmo:
1. Utilizzando un timer (ogni 2 secondi), iniziamo a cercare il nostro dispositivo. Criteri di ricerca: nomi testuali del produttore (venditore) e del dispositivo (prodotto);
2. Riceviamo informazioni dal dispositivo con numerosi controlli degli errori. In tal caso, impostare l'icona "NA" - nessun accesso;
3. Dare il comando di leggere la temperatura dal sensore. Aspettiamo;
4. Dare il comando per iniziare la misurazione della temperatura;
5. Ritorna al punto 1 dopo 2 secondi.

Che ha limiti di misurazione della temperatura da -55 a +125 gradi Celsius. In generale, ecco un elenco di tutto il necessario per un termometro:

  1. Microcontrollore ATmega8 (preferibilmente senza la "L" alla fine).
  2. Sensori di temperatura DS18B20, necessari senza l'indice PAR alla fine, altrimenti max. la temperatura sarà di +85 gradi.
  3. Quarzo 12 MHz.
  4. 2 condensatori da 22 pF e un condensatore di alimentazione (10 V e almeno 100 µF, perché l'USB ha terribili cadute di tensione sulla linea di alimentazione).
  5. 2 resistori da 68 Ohm, 1 resistore da 200 Ohm, 1 resistore da circa 2,2 - 4,7 kOhm, 1 resistore da 10 kOhm e 1 resistore da 1,5 kOhm.
  6. 2 diodi zener 3,6V.
  7. Spina o connettore USB.
  8. Diodo ad emissione luminosa.
  9. Bene, e il sigillo o la breadboard su cui verrà assemblato tutto questo.

Schema del dispositivo:

Lo schema è molto semplice. Sulla sinistra ci sono tutti e 4 i pin USB. Il condensatore C3 è lo stesso condensatore di alimentazione. I diodi Zener VD1 e VD2 riducono la tensione sulla linea dati a 3,3 V. Il sensore DS18B20 non può essere posizionato sulla scheda, ma portato nella posizione desiderata in genere la lunghezza del cavo può arrivare fino a 100 metri, ma non consiglio più di 50 m; Il LED cambia stato (si accende/si spegne) ogni volta che si avvia la misurazione della temperatura. Se lampeggia a velocità caotica, il sensore di temperatura funziona normalmente, se si accende costantemente o non si accende, c'è un problema con il sensore (collegato erroneamente, non funzionante o un filo molto lungo vicino al quale non c'è è una forte interferenza elettromagnetica). Sulla destra c'è un connettore per la programmazione in-circuit del microcontrollore. Firmware per questo - Termometro USB\MCU\Termometro_USB\default\main.hex. Dopo aver caricato il firmware, è necessario impostare correttamente i fusibili, altrimenti il ​​dispositivo non funzionerà in STK500 da AVR Studio appare così:

Se hai assemblato correttamente il dispositivo e hai flashato correttamente l'MK, quando ti colleghi a un computer tramite USB, Windows troverà un nuovo dispositivo e ti chiederà dove si trova il driver. Si trova nella cartella Termometro USB\driver di Windows\, dove è necessario indicare il percorso. Una volta installato il driver, riavvia il PC. Quindi eseguire il programma USBThermometer.exe. Se il dispositivo non è connesso, al posto della temperatura verrà scritto "Non connesso". e durante il trascinamento, la finestra si bloccherà un po' ogni secondo perché il programma aggiornerà i dati sui dispositivi collegati ogni secondo finché non trova questo termometro. Se colleghi il dispositivo, apparirà il messaggio “Termometro connesso” nella barra delle applicazioni, la finestra non si bloccherà più e vedrai questo:

Inoltre, cosa molto comoda, c'è la funzione "Mini-finestra" e "Sopra tutte le finestre". Di solito controllo tutte e 2 le caselle e questo è ciò che ottengo:

L'intera area grigia è la finestra del programma in una “mini-visualizzazione” (lo sfondo bianco e blu con le lampadine è il desktop). Come:) ?. Questo è comodo perché la finestra è piccola (96x198), costantemente in primo piano rispetto a tutte le finestre e non interferisce quando si utilizzano altre applicazioni. Inoltre, il programma non viene visualizzato sulla barra delle applicazioni, ma solo nella barra delle applicazioni e, posizionando il cursore sull'icona del programma, puoi vedere la temperatura in gradi Celsius:

Ho testato questo termometro su diversi PC desktop, laptop e netbook con sistemi operativi Windows Home Edition, Windows Professional e Windows Vista. Tutto ha funzionato alla grande! Solo su Vista, quando la temperatura sul sensore di temperatura è inferiore a -9 e superiore a 99 gradi. La lettera “C” (dove la temperatura è in gradi Celsius) non era visibile perché ho scelto il font per visualizzare la temperatura “Comic Sans MS”, ma non credo che questo sia un problema per nessuno.

Programma, firmware, sorgenti, driver, circuito stampato inclusi

PS Se non hai un programmatore e ti serve un microcontrollore già flashato o vuoi acquistare un termometro già pronto, allora contattami via e-mail: devices2000 (stobaka) ya.ru
Accetto anche ordini per lo sviluppo e la produzione di dispositivi su microcontrollori, per questo contattare la stessa email.

Elenco dei radioelementi

Designazione Tipo Denominazione Quantità NotaNegozioIl mio blocco note
MK AVR 8 bit

ATmega8

1 Al blocco note
termometro

DS18B20

1 Al blocco note
VD1, VD2 Diodo Zener

1N4729A

2 3,6 V Al blocco note
C1, C2 Condensatore22 pF2 Al blocco note
C3 Condensatore elettrolitico100 µF1 Al blocco note
R1 Resistore

10 kOhm

1 Al blocco note
R2 Resistore2,2-4,7 kOhm1 Al blocco note
R3, R4 Resistore

68 ohm

2 Al blocco note
R5 Resistore

1,5 kOhm

1 Al blocco note
R6 Resistore

200 ohm

1 Al blocco note
LED1 Diodo ad emissione luminosa 1 Al blocco note
Z1 Quarzo12 MHz1

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MP707
Termometro digitale USB
1410 rubli.

Il blocco consentirà al radioamatore di dotarsi di un termometro digitale multicanale collegato al PC tramite porta USB. Essenzialmente si tratta di un adattatore USB 1wire con funzioni aggiuntive. All'MP707 sono collegati 2 attuatori esterni (ad esempio due BM146) e 2 carichi vengono commutati in base alle variazioni del valore della temperatura da 2 (due) qualsiasi dei 32 sensori di temperatura (viene effettuato il controllo della temperatura), che sono collegati all'MP707 linea in parallelo. La distanza dall'ultimo sensore di temperatura è di 100 metri.
IN modalità offline lavoro MP707 non richiede il collegamento ad un PC e può ricevere alimentazione da qualsiasi adattatore di rete da +5 V con un connettore USB.
La tensione di alimentazione +3,6...5V (ad esempio da una batteria al litio standard) può essere fornita anche tramite il connettore J2 al punto Vdd.

Ho riletto tutte le informazioni, ho visto i file BM1707.cmd e example.ftp. Ma non so cosa inserire in [nome server ftp] o [percorso completo e nome file sul server]. Ho provato diverse cose: non lo vuole. Mostrami: cosa hai scritto in queste righe?
BM1707.cmd:
ftp -n D:\Temp\esempio.ftp
esempio.ftp:
aprire ftp.narod.ru
utente usbsergdev _password_
inserisci D:\Temp\BM1707.html /BM1707/BM1707-html.html
vicino
- Sostituisci il nome utente usbsergdev con il tuo,
- la tua password è anche tua.
- Naturalmente il file html dovrà trovarsi dove indicato,
- Sul server deve esistere anche la directory BM1707.
- Leggi anche dell'accesso FTP sul sito web www.narod.ru, lì hanno cambiato qualcosa per i nuovi utenti...

- Come configurare il termostato da un altro sensore di temperatura esterna?
Assegnare un sensore di temperatura attivo per azionare il termostato, per il quale seguire questi passaggi:
- Selezionare il tipo di programma "Tabella".
- Selezionare il sensore di temperatura desiderato con il tasto sinistro del mouse.
- Fare clic con il tasto destro su "Sensore termostato corrente".

Ho collegato i sensori esterni DS1820 e DS1822, ma non riesco a impostare la precisione della misurazione della temperatura. Dopo aver eseguito la procedura per modificare la precisione, viene visualizzato il messaggio “La precisione della misurazione della temperatura è impostata per tutti i sensori collegati”. Cosa si può fare?
- Ciò è possibile a causa della mancanza di tale impostazione in alcuni sensori di temperatura. Si prega di verificare il funzionamento del dispositivo con i sensori di temperatura DS18B20.

Mi piacerebbe vedere la possibilità di selezionare un sensore di controllo per ciascuna uscita del termostato nelle versioni future.
- È possibile aumentare il numero di canali di controllo utilizzando MP710 insieme a MP701.

Nella modalità standalone MP707, il termostato non funziona: il segnale ON è attivo. (riscaldatore), anche se la soglia superiore è impostata a +30°C e il sensore è riscaldato a +34°C. Collegato al PC va tutto bene. Che cosa sto facendo di sbagliato?
- Se sono stati collegati sensori di temperatura aggiuntivi, è necessario registrarli nel dispositivo. Per fare ciò, inserire: Controllo --- Termostato --- Imposta.

Ho collegato un sensore di temperatura al dispositivo a una distanza di 5 metri: funziona bene. Quindi l'ho collegato a una distanza di 40 metri: il dispositivo non lo vede! Ma la distanza dichiarata dall'ultimo sensore di temperatura è di 100 metri su un cavo a doppino intrecciato di categoria 5. Ma la mia distanza è di 40 metri! Allo stesso tempo, anche TWISTED PAIR o NON TWISTED PAIR, ma il dispositivo non vede il sensore di temperatura! Cosa si può fare?

Quando si collegano i sensori di temperatura a una distanza considerevole (più di 20 metri) dall'unità base, è importante che i cavi di collegamento abbiano la minima resistenza, cioè erano rame e non troppo sottile, ad esempio, MKESH-3x0.5 http://www.cable-msk.ru/catalog/mkesh/. Pertanto, il cavo a doppino intrecciato di categoria 5 per la posa di reti di computer non è l'opzione migliore.

I sensori di temperatura digitali DS18B20 hanno la possibilità di collegarli ad un bus (parallelo tra loro). A ciascun sensore è assegnato in fabbrica un numero di serie univoco durante la produzione. Ciò consente di indirizzare ciascun sensore indipendentemente dalla sua posizione fisica sul bus. Insieme al dispositivo è possibile utilizzare sia DS18B20 che DS18S20, DS1822, DS1820 (con precisione ridotta a +-2 gradi). I sensori termici sono "collegati" a determinati carichi tramite software. La distanza dall'ultimo sensore di temperatura sulla linea è fino a 100 m. Se la lunghezza della linea è superiore a 10 metri, è necessario utilizzare il collegamento dei sensori di temperatura secondo un circuito a TRE FILI(utilizzando tre fili). Cavo consigliato - cavo a doppino intrecciato categoria 5 CAT5 (banda di frequenza 100 MHz) - cavo a quattro coppie per la posa di reti locali e linee telefoniche (supporta velocità di trasferimento dati fino a 100 Mbit/s) - otto linee intrecciate a coppie (doppino intrecciato ) - quattro coppie intrecciate. Per ciascun segnale, utilizzare un doppino intrecciato separato, entrambi i fili sono collegati tra loro. Totale: su quattro doppini intrecciati: un paio è collegato a VCC (alimentazione), un paio è collegato a DQ (dati), un paio è collegato a GND (comune). Vengono utilizzati in totale 3 doppini intrecciati su quattro.

Requisiti per il collegamento dei sensori di temperatura digitali:
- Una linea deve avere un inizio e una fine. In questo caso mancano diverse “estremità” (NON UNA STELLA!).
- All'inizio della linea è installato un controller.
- L'ultimo sensore di temperatura è installato alla fine della linea, la cui distanza è fino a 100 metri;
- Tra di loro ci sono sensori di temperatura intermedi.

- Grazie per il consiglio! Sul cavo da 110 metri funzionava davvero tutto (non funzionava più)!
1) Sostituito R5 con il trimmer R5=5 kOhm (la resistenza alla quale è diventata 1 kOhm).
2) Impostare a fine linea Add.=1 µF ceramico + Cadd.=47 µF elettrolitico.
3) Impostare C=47 uF all'inizio della linea dal lato controller. Non funzionerebbe senza di lui.
4) Il diodo non è andato in cortocircuito.

Qual è il motivo della presenza di due diodi in serie nello schema elettrico dell'MP707 in alto? È possibile cortocircuitarli entrambi per portare la tensione sulla linea del sensore di temperatura ai 5 Volt nominali?
- Il bus USB ha un'alimentazione di +5 V e i livelli logici per D+/D- sono 0...3,3 V. I diodi formano una caduta di tensione di 1,4...1,6 V, che garantisce la corrispondenza dei livelli logici. Ignorarli potrebbe far sì che il driver USB lo percepisca come un cortocircuito sulla linea dati e smetta di funzionare con il dispositivo.

- Il mio programma VM1707.exe presentava problemi. Cosa si può fare?
- In questo caso:
- Elimina il file ini.
- Avviare nuovamente VM1707.exe.

- MP707 funziona bene, i relè commutano (clic), ma i LED non si accendono. Quale potrebbe essere il problema?
- Possibile causa: errata installazione dei led sulla scheda. Si prega di installare i LED rispettando la loro polarità.

- È possibile collegare più MP707 ad un PC e come configurarne correttamente il funzionamento congiunto?
- Sì, puoi collegare più MP707 a un PC. Per questo:
- Crea una cartella separata sul tuo PC.
- Scarica (o copia) BM1707.exe non più recente della versione 11.
- Eseguire BM1707.exe e leggere l'ID del dispositivo andando su Visualizza --- Gestione, Informazioni --- ID USB).
- Chiudere BM1707.exe.
- Aprire BM1707.ini.
- Trova ID=* al suo interno.
- Sostituisci * con il numero del dispositivo (8 caratteri!).
- Salvare il file.
- Chiudere BM1707.ini.
- Eseguire BM1707.exe.
Il file ini può essere utilizzato (copiato) da quello vecchio. In questo caso è necessario aggiungere alla sezione la voce ID=XXXXXXXX.
Per avviare la seconda copia, ripetere i passaggi precedenti.

Quando si riavvia il computer, il programma per MP707 si avvia, ma smette di riconoscere i sensori (13 sensori). È necessario rimuovere e reinserire il termometro stesso dall'USB, dopodiché viene riconosciuto e inizia a funzionare. Poiché il computer è remoto, il riavvio dopo un'interruzione di corrente provoca l'interruzione della misurazione della temperatura, il che non è auspicabile. Come puoi risolvere il problema?
- Installa nel file ini:
SINTONIZZAZIONE AUTOMATICA=1
- Avviare il programma.
- Chiudilo.
- Installa:
AUTOTUNE=0
- Riavvia il PC in modalità normale.

Nella modalità "grafico", la scala della temperatura non viene adattata all'intero intervallo dei valori misurati. Puoi osservare solo un intervallo largo 40-45 gradi e devi spostare i grafici su e giù per vedere le loro parti una per una. Come affrontare questo problema?
- Nel file ini, imposta:
LeftAxis_Automatico=1

- È possibile collegare sensori di pressione atmosferica all'MP707?
- MP707 ha 1 ingresso digitale a 1 filo (nessun ingresso analogico), quindi non è possibile collegarvi sensori di pressione barometrica.

- Come viene implementato l'algoritmo di misurazione della temperatura da ciascuno dei sensori di temperatura nell'MP707?
- Il comando di START della misurazione della temperatura viene trasmesso contemporaneamente per tutti i sensori. Le letture della temperatura vengono quindi lette in sequenza per tutti i sensori.

È noto che nell'MP707, il canale 1 controlla il RISCALDATORE (Inferiore = ON, Superiore = OFF) e il canale 2 controlla il RAFFREDDATORE (Inferiore = OFF, Superiore = ON). È possibile installare il canale 1 per controllare il refrigeratore?
- Sfortunatamente non è possibile impostare la modalità operativa del canale 1 nell'MP707 per controllare il frigorifero.

- L'MP707 conserva un file di registro o è destinato solo al monitoraggio?
- Sì, MP707 scrive le letture su 2 (due) file di registro:
1. Con temperature e orari (Vedi descrizione!!!)
2. Con le operazioni completate (disattivato per impostazione predefinita)

- È consentito utilizzare sensori diversi su un loop: 18B20 sulla scheda e 18S20 sul loop?
- Sì, MP707 funziona contemporaneamente con diversi sensori di temperatura della linea: sia 18B20 che 18S20.

Ho collegato tre sensori di temperatura all'MP707. Sullo schermo del PC le linee di tutti i sensori vengono visualizzate in un unico colore (blu). È possibile cambiare il colore di ogni linea per una migliore percezione?
- Sì, il colore è determinato da una voce nel file ini come:
DD000001A4BB4728_COLOR=16711680
I colori sono specificati in 3 byte, 16711680 (dec) = 0xFF0000 (hex) - questo è blu puro.
Puoi impostarlo in questo modo:
DD000001A4BB4728_COLOR=0xFF0000 Questo sarà blu puro.
O
DD000001A4BB4728_COLOR=0x00FF00
O
DD000001A4BB4728_COLOR=0x0000FF
o combinazioni di essi.

Connesso aggiuntivo Sensore DS18B20 per MP707. La lunghezza dei cavi è di 50 cm. Il sensore viene rilevato dal programma VM1707 e non visualizza errori nei registri, ma la temperatura mostra 127,5 gradi. Quando cambia la precisione della temperatura del sensore, cambiano i decimi del sensore collegato, ovvero 127,5; 127,75; 127.875; 127.9735 Allo stesso tempo, il sensore standard - presente sulla scheda - mostra la temperatura reale. Cosa si può fare?
- Durante la conversione, il DS18B20 aumenta il consumo e semplicemente non ha abbastanza tensione di alimentazione. La tensione diminuisce a causa di R5 e la conversione fallisce. Per il normale funzionamento del sensore di temperatura, installare sulla scheda parallelamente a R5 una resistenza con un valore nominale di R=2,4 kOhm.

L'unità proposta in forma assemblata consente di implementare il principio: acquista - connetti. L'unità consentirà al radioamatore di dotarsi di un termometro digitale multicanale collegato ad un personal computer tramite una porta USB.
Se lo si desidera, è possibile collegare un attuatore esterno (unità relè) e accendere e spegnere il carico al variare della temperatura (effettuare la termostatazione). Il dispositivo sarà utile per l'uso nella vita di tutti i giorni, a casa, in campagna, allo stabilimento balneare. Con il suo aiuto, puoi misurare la temperatura ambiente, controllare la temperatura operativa di congelatori e unità di refrigerazione, gestire vari carichi offline, registrare la temperatura misurata, generare un file con le letture attuali in formato HTML (ovvero monitorare la temperatura e lo stato attuali dei carichi via Internet), gestire il carico tramite un file batch. Specifiche

Tensione di alimentazione, V 3,6…5
(da bus USB o fonte di alimentazione esterna)
Consumo di corrente non più, mA 30*
Intervallo di temperature misurate, C -55…+125
Sensore di temperatura standard DS18B20
Numero consentito di sensori**
(acquistabile separatamente se lo si desidera) Fino a 32 sensori tipo DS18B20, DS18S20, DS1820 o DS1822
Numero di canali di controllo del carico** 2
Precisione, ?С ±0,5
Dimensioni scheda elettronica, mm 38x15
*dipende dal numero di sensori collegati
**Sensori e attuatori di temperatura aggiuntivi, se necessari, devono essere acquistati e collegati in modo indipendente

Progetto

Strutturalmente, il termometro digitale è realizzato su un circuito stampato a doppia faccia in fibra di vetro.
Il dispositivo si collega ad un PC tramite il connettore USB J1.
Se lo si desidera è possibile collegare ulteriori sensori di temperatura e attuatori al connettore J2.
Descrizione del funzionamento del dispositivo e del suo collegamento

Di seguito è riportato lo schema del circuito elettrico.

La parte centrale del dispositivo è un microcontrollore ATtiny45 che funziona ad una frequenza di 16,5 MHz.
I sensori sono collegati tramite il connettore J2 in parallelo tra loro.
La tensione di alimentazione viene fornita tramite la porta USB J1 oppure (in modalità standalone) viene fornita al connettore J2.
Il dispositivo può funzionare sia in modalità autonoma (monitoraggio della temperatura attuale e controllo dei dispositivi) sia sotto il controllo di un programma specializzato per un personal computer.
Il sensore di temperatura DA1 si trova sulla scheda del dispositivo.
I componenti elettronici vicini al sensore potrebbero surriscaldarsi leggermente durante il funzionamento; la precisione della misurazione è influenzata anche dal guscio protettivo termoretraibile, quindi sono possibili piccoli errori nella misurazione della temperatura (non più di 0,5°C).
Misurazioni più accurate possono essere fornite da sensori di temperatura esterni, che possono essere acquistati e collegati ulteriormente se lo si desidera.
La lunghezza consigliata della linea di collegamento non è superiore a 100 metri.
Quando la lunghezza della linea è vicina alla lunghezza massima, è necessario utilizzare un cavo di alta qualità: doppino intrecciato di categoria 5.
In presenza di disturbi elettromagnetici è consigliabile utilizzare cavo schermato.
In modalità standalone, il dispositivo non necessita di connessione a un computer e può ricevere alimentazione da qualsiasi adattatore di rete da 5 V dotato di connettore USB.
Una tensione di alimentazione di 3,6...5 V (ad esempio da una batteria al litio standard) può essere fornita anche tramite il connettore J2 al punto Vdd.
Attraverso lo stesso connettore è possibile implementare il controllo del carico esterno, ad esempio utilizzando il modulo BM146, oppure assemblando personalmente l'attuatore, ad esempio dal kit NK146.

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