Универсальная схема для построения измерительных устройств, МК Atmega8 – LED 2х3.

Автор: Сергей. Опубликовано в Измерения

На основе этой базовой схемы, можно сделать несколько устройств для автоматики:

освещения,  влажности, давления, термостата, вольтметра, амперметра, различные  варианты комбинаций 2 в 1. 

Базовая схема.

Эта схема представляет собой двухканальную измерительную схему, работающая с применением резистивных датчиков. Каждый датчик управляет соответствующим каналом нагрузки с задаваемым порогом срабатывания, что делает эту схему реально полезной. Практическое применение – измерение давления, уровня жидкости, освещенности, влажности, температуры, тока, напряжения и т.д. и их сочетаний,  два в одном устройстве.

Принципиальная схема базового блока выглядит так: (МК, кнопки, светодиодные индикаторы) и аналоговой части измерения. Порты МК PC5 и PC4 задействованы как аналоговые входы для датчиков. Можно подключать как отдельные резистивные датчики, так и схему с операционными усилителями.

По существу здесь изображена схема двух канального вольтметра.

Но не во всех измерительных приборах достаточно двух резисторов на измерительных входах чтобы получить полнофункциональную схему.

Поэтому дополнительно к этой схеме в зависимости от поставленной задачи добавляем некоторые части схем, вот несколько примеров:

Программа МК.

Программа для этой схемы создана  с помощью BASCOM-AVR. 

Используя исходник (исходник  автор хорошо откомментировал, находится в авторской статье ), нетрудно  добавлять варианты применения этого устройства подставляя значения, это - инверсия измерения на входах АЦП, изменение  коэффициента  деления АЦП, управление незначащими   нулями,  в случае надобности несложно перераспределить пины сегментов, и кроме этого не внося изменения в код программы,  все пользователи  этим устройством имеют возможность через меню управлять  уставками  каналов, точками разрядности показаний, ОА и ОК выбор индикаторов, и плюс выход на исполнительные устройства.

МАСТЕРок писал: описание функций и меню.

ОПИСАНИЕ:


* 2 независимые канала АЦП, управляющие соответствующим каналом нагрузки;


* 2 светодиодных дисплея, каждый отвечает за свой канал;


* программное переключение типа индикаторов (ОА или ОК);


* диапазон значений уставок от 0 до 100, от 0 до 999 (в отдельных файлах прошивок);


* при неверном вводе уставок, появляется сообщение ошибки на дисплее соответствующего канала;


* осуществлен автоматический выход из меню через ~5 сек;


* автоматическое определение рабочего режима (нагреватель/охладитель)  -    при tont>toff - режим охладителя (для варианта термостат);                        
* возможность изменения положения точки на обоих индикаторах (разделительная запятая);


* все настройки сохраняются в энергонезависимой памяти EEPROM.


УПРАВЛЕНИЕ:


В основном режиме осуществляется индикация показаний датчиков на соответствующем индикаторе.

Нажатием кнопки "Выбор”  происходит выбор уставок порога срабатывания каждого канала нагрузки. 

Кнопками "+” и "-” изменение значения уставок. Каждый пункт меню поясняется подсказкой (On1, Of1, On2, Of2).

Для удобства настройки на каждом индикаторе отображаются уставка только своего канала, причем, второй индикатор продолжает показывать измеряемую величину.

Переход в основной режим поясняется подсказкой "---”. 


В случае неверного ввода уставок (On1 = Of1, либо On2 = Of2), появляется сообщение ошибки "Err” на дисплее соответствующего канала;


* В схеме применяются однотипные семисегментные светодиодные индикаторы как с ОА, так и с ОК.

Переключение типа индикаторов программное. Удерживая кнопку "Выбор” , подаем питание на устройство, переключение подтверждается зажиганием всех сегментов индикаторов. (Удерживать кнопку  "Выбор”  не менее 5 секунд , после подачи питания)

По умолчанию в прошивке установлен тип индикаторов с ОА.


* Для индикации дробной части показаний предусмотрена возможность изменения положения точки на обоих индикаторах.

Переключение по кругу для каждого индикатора.

Для первого индикатора: в основном режиме удерживая кнопку "+”, нажать на кнопку "Выбор”.

Для второго индикатора: в основном режиме удерживая кнопку "-”, нажать на кнопку "Выбор”.

Режимы уставок ton<t<toff ,  или  ton>t>toff:


Рассмотрим работу уставок одного канала режим  для варианта термостат :  при ton< t <toff - режим нагревателя, при ton>t>toff - режим охладителя .   
 ( на выходе МК РС4(РС5)  подключен светодиод который имитирует включение нагрузки)                 
Пример нагреватель ton<t<toff:
•    Установим уставку  ton=24,0°С  < t = 2,0°С (гистерезис)  <  toff=26,0°С
•    Текущая температура 22 градусов. (РС4(РС5) = 1, светодиод ВКЛ.).
•    Такое состояние будет сохранятся пока температура не достигнет  toff = 26,0°С.
•    Когда температура достигнет 26,0°С состояние выходе МК изменится (РС4(РС5) = 0, светодиод ВЫКЛ.).
•    Такое состояние будет сохранятся пока температура не опустится до toff. = 24,0°С.
•    Когда температура опустится до 24,0°С состояние выходе МК изменится (РС4(РС5) = 1, светодиод ВКЛ.).
•    И так далее....
Пример охладитель ton>t>toff:
•    Установим уставку  ton=26,0°С  > t = 2,0°С >  toff=24,0°С
•    Текущая температура 22 градусов. (РС4(РС5) = 0, светодиод ВЫКЛ.)
•    Такое состояние будет сохранятся пока температура не достигнет  ton = 26,0°С.
•    Когда температура достигнет 26,0°С состояние выходе МК изменится(РС4(РС5) = 1, светодиод ВКЛ.).
•    Такое состояние будет сохранятся пока температура не опустится до toff. = 24,0°С.
•    Когда температура опустится до 24,0°С состояние выходе МК изменится (РС4(РС5) = 0, светодиод ВЫКЛ.)
•    И так далее....

Практическое применение схемы. 

Вольтамперметр 0 – 50,0V , 0 – 9,99А с раздельно настраиваемой защитой по напряжению и току ( здесь возможно изменение положения точки разрядности пользователем из меню,   светодиоды имитируют включение исполнительных устройств).

Схема:

Проект в протеус.

Плата для корпуса DIP-28:

 

Плата для корпуса TQFP-32 :

Для схемы приведенной выше, с данными печатными платами, вывод информации осуществляется так:

 - плата для корпуса DIP-28, верхний индикатор V, нижний индикатор  А
 - плата для корпуса TQFP-32, верхний А, нижний V

Детали: LED индикаторы 0.36" (9мм) ОА или ОК, смд резисторы 1206, рекомендуемые подстроечные резисторы 3266 или 3296.

Архив файлов для  сборки Универсальной схема для построения измерительных устройств.

-    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    - 

Версия II вольтамперметра  с  автоматическим  выбором измеряемого диапазона силы тока, подробнее Вольтамперметр II МК Atmega8 

-    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    - 

# На основе базовой  схемы собран так же, Цифровой манометр  - на автомобильном датчике давления ММ393а и второй канал температура - датчик NTC термистор 640-10k. 

 

-    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    - 

# Применение базовой схемы с выводом на LED,

в статье Отрицательные показания на универсальной схеме, МК Atmega8 – LED 2х3.

-    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -  

FUSE:

Программа написана для работы МК на тактовой частоте 8 МГц. МК тактируется от внутреннего RS осциллятора.

  

 

Вообще-то количество практических схем  сделанных на основе этой схемы  разнообразно, поэтому чтобы легче было понять, варианты применения, воспользуемся такой таблицей.

                                         Таблица прошивок к устройствам  измерительных устройств.   

  in1  PC5 
in2
PC4 
  ток   напряжение  температура   давление   уровень   влажность    освещение  отриц.
показания

 
1 ток  0-5V_999
0-5V_999
0-5V_500
0-5V_999
  5-0V_100
0-5V_999
       
2 напряжение  0-5V_999
0-5V_999
0-5V_500
0-5V_500
  5-0V_100
0-5V_500
      0-5V_500
0-5V-99+400
 
3 температура   0-5V_999
5-0V_999
5-0V_999
5-0V_999
5-0V_100
5-0V_999
5-0V_999
5-0V_999
0-5V_999
0-5V_999
  5-0V-50+450
5-0V-50+450
4 давление         5-0V_100
5-0V_100
        
5 уровень   0-5V_500
5-0V_999
        5-0V_100
5-0V_999
 
6 влажность       5-0V_999
5-0V_999
    5-0V_999
5-0V_999
   
7 освещение          5-0V_100
0-5V_999
  0-5V_100
0-5V_100
 
 

 

Что означает эта таблица?

Например: прошивка к описаному выше вольтамперметру находится в ячейке 1.В.

Упомянутое там же давление + термостат ячейка 3.D.

Что записано в ячейках?

0-5V_999  на вход РС5 поступает от 0 до 5V, отображение значения на LED индикаторе от 0 до 999
0-5V_999
 на вход РС4 поступает от 0 до 5V, отображение значения на LED индикаторе от 0 до 999

0-5V_500  на вход РС5 поступает от 0 до 5V, отображение значения на LED индикаторе от 0 до 500
5-0V_999
 на вход РС4 поступает от 5 до 0V, отображение значения на LED индикаторе от 0 до 999

5-0V_100  на вход РС5 поступает от 5 до 0V, отображение значения на LED индикаторе от 0 до 100
5-0V_999
 на вход РС4 поступает от 5 до 0V, отображение значения на LED индикаторе от 0 до 999

**********************************************************************************

Если после включения устройства , показания на индикаторах имеют такой вид

Значит нужно программно выбрать другой тип индикаторов (описание выбора смотрим выше)

 

Автор этой программы MACTEPok, огромное ему спасибо!

Началось все отсюда, форум здесь http://bascomavr.3bb.ru

Статья от автора здесь  http://bascom.at.ua

 

                             Электронные компоненты на http://aliexpress.com
Digital LCD Power Timer  Д/У три канала. Часы + будильник. DC 100V 10A V / A AC-Digital-V.A.-LED Таймер- таблетки
Digital LCD Power Timer.
20-555 20-555 20-555 20-555 20-555
           
 ATMEGA8A  TQFP-32 PT2262 coding decoder   ATMEGA128A   ATMEGA328P-DIP Микросхема AD9850  NE555N  DIP-8  
 ATMEGA8A  TQFP-32 10pcs/lot PT2262 DIP-18 Encoding decoder  10pcs Titanium Step Drill Bits 3-20mm  20-555  20-555   NE555 NE555P NE555N 555 DIP-8 20PCS 
           
LCD 20X4 5V Blue nokia 5110 lcd ST7920  Сдвиговый регистр 74HC595D  1602 ЖК (синий экран)  Шаг. двиг. 28BYJ-48 5V 
  LCD 20X4 5V Blue nokia 5110 lcd модуль (2) Titanium Step Drill Bits 3-20mm  20-555  20-555  20-555 
           
RELAY-12V-DC 8-channel  relay 5V SLA-12VDC Relay 30A T90  SRA-12VDC-CL 20A  5V  Relay Module   
20-555  8-channel  relay 5V SLA-12VDC-SL-C   Relay 30A T90    5V trigger Channel Relay Module   
           
Плата AD9850 Transmitter-Receive DSO138 2.4  SIM800L GPRS GSM   Генератор до 10МГц Генератор NE555 
20-555 433Mhz RF transmitter receiver link kit for Arduino DSO138 2.4 SIM800L GPRS GSM Module MicroSIM -TTL Serial Port 20-555  20-555 
           
Клемник 2Pin 5.0 мм  Plastic  Box Red Light 250V 40 Pin Single 40Pin 2.54 Single   
20-555 Plastic Electronic Project Box Red Light 250V AC 15 AMP 125/20A Duplex Switch 40 Pin Single Row Straight Female 2.54mm 10Pcs/Lot 40Pin 2.54 Single Row Pin Male  
           
BTA41-600V L7805-TO220 AMS1117 3.3V 1A    Ams1117-5.0 SOT-223  78L05  SOT-89 5V  BTS443P  TO252 
20-555 L7805-TO220-L7805-TO-220 AMS1117 3.3V 1A SOT-223     78L05 SOT89 SOT-89 5V 50PCS   10pcs/lot BTS443P  TO252  
           
Titanium Bits 3-20mm Multi-function electric PCB mini drill Bit carbide  99pcs-Titanium-Steel-Drill.    9mm Hole White Plastic 
Titanium Step Drill Bits 3-20mm Multi-function electric machine soldering 10pcs 0.3mm to 1.2mm PCB mini drill Bit tungsten steel carbide   20-555    9mm Hole White Plastic 
           
PCB  thermal  paper PCB DIY  TQFP - DIP Adapter PCB   8 pin DIP Round IC socket   6-28-pins-DIP-IC   
PCB  thermal  paper Ccl-PCB-DIY  TQFP - DIP Adapter PCB  8 pin DIP Round IC socket  20-555   
           
LM2596s DC-DC 5A DC-DC Step Up MT3608 2A  mini DC-DC 3A    Rotary Encoder  RM-065 5kOm quartz resonator  
20-555 DC-DC Step Up Power MT3608 2A Max    Rotary Encoder  Переменный резистор RM-065 502    
           
12V 5A 60W 110V-220V  12V 5A 60W LNK305PN DIP-7   Драйвер светодиодов рег. напр. DC-DC LCD   
12V 5A 60W 110V-220V Lighting Transformer High quality LED driver 12V 5A 60W LED Driver  20-555  20-555  20-555   
           
           
           
           
Transistor Tester ESR  Quadcopter Drone  Probe Oscilloscope X1 X10  RS232 to TTL Parking Camera 170"  test hook clip 
Transistor Tester LCR - ESR meter - Frequency Signal Generator Quadcopter Drone Probe Oscilloscope X1 X10  CH340G RS232 to TTL module 20-555  10PCS test hook clip
           
MQ-135 Air Sensor   GL5528

Microphone Sensor

Photosensitive Sensor 

IR Sensor

HC-SR505 sensor switch 
MQ-135 Air Quality Sensor HC-SR505 Mini sensing module - sensor switch
           
ОУ  SOT23-5

BC847 NPN SOT-23 

SS8050+SS8550

BSS138 SOT-23 MOSFET Gerkon    
45 BSS138LT1G SOT-23 MOSFET Gerkon   
           
LED  220V  LED DC 12 В  100PCS-5mm-LED  LED-Display 4*4 Matrix Array   Button  250 pcs  
LED лампы 220V дневные ходовые огни DC 12 В 100PCS-5mm-LED-Green-Blue-White-Yellow-Red 20-555 4*4 Matrix Array/Matrix Keyboard 16 Key  Tactile Push Button 10 models 250 pcs  
           
           
           
           
Metal Film Resistor  high frequency - capacitor Metal-Resistor-Kit 1206-SMD-Resistors-2000pcs-Kit

0.6mm Tin Lead Solder  

 
 
1220pcs 0.33R~4.7M 1% Metal Film Resistor Assorted Kit 220uF 50V 8*16 high frequency - capacitor 50pcs/lot 20-555 20-555 20-555   
           
Sensor Module ZMCT103C HC-SR501  PIR Датч.уличный USB  Tester volt-ammeter Soldering-Kits-T12   
Transformer Sensor Module ZMCT103C 5A/5mA FZ0809 HC-SR501  PIR module  Sensor 20-555 Digital USB  Tester  charger doctor voltmeter ammeter 20-555   
           
DS18B20 TO-92 DHT22 digital 

Crystal Oscillator 49S 

 
Датчик РТ100     
DS18B20 TO-92 - Temperature Sensor 10pcs/lot DHT22 digital temperature and humidity sensor   20-555     
           
Transmitter-Receiver  TF card U disk MP3 Player WIFI модель ESP-12E (Esp8266) Д/У для ворот      
2CH-RF-Remote-Control-Switch-Transmitter-Receiver 20-555 20-555 20-555