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
Digital LCD Power Timer.
20-555 Tactile Push Button 10 models 250 pcs 20-555 20-555
 ATMEGA8A  TQFP-32 PT2262 coding decoder   ATMEGA128A   ATMEGA328P-DIP Nano Atmega328  
 ATMEGA8A  TQFP-32 10pcs/lot PT2262 DIP-18 Encoding decoder  10pcs Titanium Step Drill Bits 3-20mm  20-555   фото
LCD 20X4 5V Blue nokia 5110 lcd ST7920  NE555N  DIP-8   1602 ЖК (синий экран) 
  LCD 20X4 5V Blue nokia 5110 lcd модуль (2) Titanium Step Drill Bits 3-20mm    NE555 NE555P NE555N 555 DIP-8 20PCS
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  20-555   5V trigger Channel Relay Module 
Плата AD9850 Transmitter-Receive DSO138 2.4  SIM800L GPRS GSM   Генератор до 10МГц
20-555 433Mhz RF transmitter receiver link kit for Arduino DSO138 2.4 SIM800L GPRS GSM Module MicroSIM -TTL Serial Port 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 20-555
Titanium Bits 3-20mm Multi-function electric PCB mini drill Bit carbide  99pcs-Titanium-Steel-Drill.  quartz resonator   
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   
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  фото  20-555 
LM2596s DC-DC 5A DC-DC Step Up MT3608 2A  mini DC-DC 3A    Rotary Encoder  RM-065 5kOm
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" 
Transistor Tester LCR - ESR meter - Frequency Signal Generator Quadcopter Drone Probe Oscilloscope X1 X10  CH340G RS232 to TTL module  10PCS test hook clip
MQ-135 Air Sensor   GL5528

Microphone Sensor

Photosensitive Sensor 

IR Sensor

MQ-135 Air Quality Sensor BSS138LT1G SOT-23 MOSFET
LED  220V  LED DC 12 В  100PCS-5mm-LED  LED-Display 4*4 Matrix Array  
Gerkon дневные ходовые огни DC 12 В 100PCS-5mm-LED-Green-Blue-White-Yellow-Red 20-555 4*4 Matrix Array/Matrix Keyboard 16 Key 
Toroid Ferrite 10 x 6 x 5mm   BNC Connector  Video Balun BNC  DC Power Male- female   BNC Female Connectors  
фото  фото  фото  фото  фото 
Metal Film Resistor  high frequency - capacitor Metal-Resistor-Kit 1206-SMD-Resistors-2000pcs-Kit

0.6mm Tin Lead Solder  

 
фото 220uF 50V 8*16 high frequency - capacitor 50pcs/lot 20-555 20-555 20-555 
DS18B20 TO-92 DHT22 digital 

Crystal Oscillator49S 

Датчик РТ100  Soldering-Kits-T12  
DS18B20 TO-92 - Temperature Sensor 10pcs/lot Digital USB  Tester  charger doctor voltmeter ammeter   20-555  20-555 
Transmitter-Receiver  TF card U disk MP3 Player WIFI модель ESP-12E (Esp8266) Д/У для ворот   HC-SR501  PIR 
2CH-RF-Remote-Control-Switch-Transmitter-Receiver 20-555 20-555 20-555 20-555