SHT21センサーとNokia 3310電話のLCDに基づく家庭用温度計湿度計。

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Nokia 21 携帯電話の SHT3310 センサーと LCD をベースにした家庭用温度計/湿度計。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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この記事の著者は、タイトルに示されているコンポーネントを基礎として、日常生活に役立つポータブルデバイスを作成するよう読者に勧めています。

現在、アマチュア無線の文献には電子温度計に関する膨大な数の記述が登場しています。これらのデバイスのほとんど ([1-3]) は、DS18B20 デジタル温度センサーを使用しています。これは、広く入手可能であること、比較的低コストであること、0,5 つのピンのみを使用してマイクロコントローラーに簡単に接続できること、および高精度 (約 XNUMX °) によるものです。 C)。

しかし、人間の環境条件を評価するには、温度に加えて、他のパラメータ、特に相対湿度も重要です。最近まで、測定には別個のセンサーが使用されていましたが、そのほとんどはアナログであり、骨の折れる校正が必要でした。しかし現在では、温度と湿度の両方を測定する複合デジタルセンサーがアマチュア無線家に利用できるようになりました。

例としては SHT21 センサーがあります [4]。メーカーによると、これは世界最小の湿度および温度センサーです。小型の 2 ピン表面実装パッケージで製造され、広く使用されている I0C インターフェイスを介してマイクロコントローラーに接続します。相対空気湿度の測定間隔は 100 ～ 2% で、一般的な誤差は ±40% です。 -125 ～ +0,3 °C の範囲の温度は、標準誤差 ±3 °C で測定されます。これらすべてにより、家庭用温度計/湿度計のセンサーとして使用するのに非常に魅力的です。欠点としては、寸法が小さすぎること (3x1,1x2011 mm) が挙げられます。すべてのアマチュア無線家が基板への取り付けに簡単に対応できるわけではないこと、およびコストがかなり高いことが挙げられます。しかし、XNUMX 年に Sensirion (センサーの開発者) が宣伝目的でこれらのセンサーをすべての人に送り、多くのウクライナとロシアのアマチュア無線家がそれらを受信することができました。著者らによれば、提案された論文は彼らにとって非常に役立つだろうという。

情報を表示するために、ほとんどのアマチュアマイクロコントローラーデバイスは LED または液晶上の符号合成インジケーターを使用します。前者は多くのエネルギーを消費しますが、後者はマイクロコントローラーとの複雑なペアリングが必要か、大きな桁がないため、遠く離れた場所や視覚障害のある人にとって測定値を読み取ることが困難になります。最近、アマチュア無線家は、携帯電話のグラフィック LCD を設計に使用し始めています。これにより、小型かつ高効率で、画面上でかなり大きな数値を合成することが可能になります。その中で最も人気があったのは、Nokia 3310 携帯電話の LCD でした。これは、マイクロコントローラーへの接続が簡単 (必要なワイヤは 84 ～ 48 本のみで、情報交換プロトコルは非常にシンプルです) と、簡単な方法で説明されます。 XNUMXxXNUMX ピクセルの解像度で画面上に画像を生成します。さらに、この LCD は Winstar や MELT の一般的な製品よりもはるかに安価です。

ATtiny2313 マイクロコントローラは、その普及率、低コスト、小型寸法、および広い許容電源電圧範囲 (2,7 ～ 5,5 V) により、提案されたデバイスを制御するために選択されました。

家庭用体温計-SHT21センサーとNokia3310電話のLCDをベースにした湿度計
図。 1

温度計・湿度計の図を図に示します。 1. 非常にシンプルです。すでに述べたセンサー (B1)、LCD (HG1)、およびマイクロコントローラー (DD1) に加えて、XNUMX つのコンデンサー、XNUMX つの抵抗、および XNUMX つのコネクターだけがあります。

センサー B1 は、前述したように、現在の空気の温度と湿度を測定し、受信した情報を I2C インターフェイス経由でマイクロコントローラーに送信します。 ATtiny2l23 マイクロコントローラにはハードウェア I3C モジュールがないため、情報交換はソフトウェアによって組織されます。インターフェース仕様に従って、SDA および SCL ラインに接続される抵抗 R1 および R2 が必要です。インターフェーストランスミッタの出力トランジスタが閉じているとき、それらは高論理レベルを維持します。コンデンサ C1 と C2 は、センサーとマイクロコントローラーの電源回路をブロックしています。これらは、それぞれセンサー B1 とマイクロコントローラー DD1 のできるだけ近くに配置する必要があります。コンデンサ C3 は LCD が正しく動作するために必要であり、図に示すものが必要です。コンテナ1個。

センサー B1 とコンデンサ C1 は別の基板に配置されており、2 線フラットケーブルとコネクタ X1 を介してメイン基板に接続されています。これは、温度と湿度を測定するのに便利な場所にセンサーを配置できるようにするために行われます。 LCD HG3 は、フラット 1 線ケーブルとコネクタ X5 を使用してマイクロコントローラーに接続されます。情報は、ソフトウェア実装された SPI インターフェイスを介してインジケーターに送信されます。 X2 プラグは 1x200 ピン配列の 300 列です。これは、マイクロコントローラーのプログラミングと、VCC および GND 回路を介してデバイスに電源電圧を供給することを目的としています。 XXNUMX プラグのピンの割り当ては、それに接続される STKXNUMX/XNUMX 開発ボードのケーブルソケットの割り当てと同じです。

家庭用体温計-SHT21センサーとNokia3310電話のLCDをベースにした湿度計
図。 2

温度計・湿度計は、メイン基板 (図 2) とセンサー基板 (図 3) の XNUMX 枚のプリント基板に組み立てられています。どちらも片面が PCB フォイルでできています。

家庭用体温計-SHT21センサーとNokia3310電話のLCDをベースにした湿度計
図。 3

Nokia 3310 電話機のインジケーターは、通常、キーボードユニットおよびマイクとともに、図に示すアセンブリの形式で販売されます。 4. PCD8544 コントローラーが組み込まれています。詳細については [5] を参照してください。インジケータモジュールの裏側にはスプリングコンタクトがあり、その番号は図に示されています。 5. LCD をコネクタ X3 に接続するフラットケーブルのワイヤは、それらに半田付けする必要があります。

家庭用体温計-SHT21センサーとNokia3310電話のLCDをベースにした湿度計
図。 4

家庭用体温計-SHT21センサーとNokia3310電話のLCDをベースにした湿度計
図。 5

もちろん、サイズを小さくするために、インジケーターをケースから取り外し、ガラスに適用された接触パッドにワイヤーを直接はんだ付けすることもできます。ただし、誤って損傷する危険性が非常に高いため、このオプションはお勧めできません。インジケーター本体の上部と下部を切り落とした方が良いです。同時に、はんだ付けがより安全になり、インジケーターが損傷から保護されます。ただし、この場合でも、はんだ付け時にスプリング接点が過熱できないことを覚えておく価値があります。プラスチックホルダーが溶けると、接触不良やショートの原因となります。

メインボードを組み立てた後、ht_meter.hex ファイルのコードを DD1 マイクロコントローラーのプログラムメモリにロードする必要があります。マイクロコントローラーの構成は図に従って設定する必要があります。 6.

家庭用体温計-SHT21センサーとNokia3310電話のLCDをベースにした湿度計
図。 6

センサーと LCD の最大電源電圧は 3,6 V であるため、電源電圧 2 V のプログラマーを使用してマイクロコントローラーをプログラミングする前に、センサーと LCD をコネクタ X3 および X5 から切り離す必要があることに注意することが重要です。プログラマー、LCD、センサーを再度接続し、コネクタ X3,6 のピン 2 と 4 に電圧 (1 V 以下) を供給します。著者らは、デバイスに電力を供給するために、直列接続された XNUMX つの単三サイズのガルバニ電池を使用しました。

家庭用体温計-SHT21センサーとNokia3310電話のLCDをベースにした湿度計
図。 7

正しく組み立てられた温度湿度計は調整の必要がありません。 HG1 の動作中のボタン押下は 7 行で表示されます (図 1): 温度値 (摂氏) と相対湿度 (パーセント)。デバイスのフロントパネルの LCD の下に窓が切り取られ、布で覆われており、そのすぐ後ろにセンサー BXNUMX を備えたボードが取り付けられています。デバイスの消費電流が極めて小さいため、デバイスに電源スイッチは必要ありません。そのため、XNUMX セットのガルバニ電池で XNUMX か月間連続して動作することができます。

Diptrace 形式の PCB ファイルとマイクロコントローラープログラムは、ftp://ftp.radio.ru/pub/2013/09/ht-meter.zip からダウンロードできます。

文学

Melnikov A. LCD と DS18B20 センサーを備えた温度計。 - ラジオ、2007 年、No. 1、p. 46.
フロロフ D. DS18B20 センサーを備えたコンピューター温度計。 - ラジオ、2004 年、第 9 号、p. 28、29。
ソコル S. デジタル温度計。 - sokolsp.at.ua/publ/cifrovoj_termom etr/1-1-0-6。
SHT21 湿度および温度センサー IC。 - sensirion.com/fileadmin/user_upload/customers/sensirion/Dokume nte/Humidity/Sensirion_Humidity_SHT21_D atasheet_V3.pdf。
PCD8544 48 84 ピクセルマトリックス LCD コントローラー/ドライバー。 -chipfind.ru/datasheet/pdf/philips/pcd8544.pdf。

著者: P. クズネツォフ、S. ソコル

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