Измеритель наружной и внутренней температуры с токовыми выходами 0-5мА

Идея собрать данное устройство пришла когда у нас на производстве чуть не сгорела подстанция, ну может быть «сгорела» и в кавычках но париться там точно можно было, а все по тому что некоторые люди просто забыли переключить отопление на «авто». К сожалению было испорчено много оборудования, на n-сумму деревянных. Задача стояла вывести в программу «ОИК» информацию о температуре. На подстанции стоит АКП «Уктус» с блоком который может принимать аналоговые измерения 8 разрядами по средством токовой петли от 0 до 5 мА (соответственно 0-это ноль квантов, а 5мА – это 255 квантов, 250-255 служебные). Хотелось бы подметить что все датчики температуры распространенные в сети интернет имеют как правило токовый выход 4-20мА, и не имеют 0-5мА. Собственно под это АКП и была разработана печатная плата с отверстиями для установки в ПКП, на место переходной платы, я делал по технологии ЛУТ на односторонней глянцевой фотобумаге. Решено было измерять температуру наружного и внутреннего воздуха.

Ну и так как точность и оперативность отладки не мало важна, решено было сделать, контроль токовых выходов с самокоррекцией, и индикацию неисправностей. Контроль токовых выходов сделал так: измеряется падение напряжения на резисторе и заворачивается на АЦП МК который измеряет отклонение от реального значения и корректирует программно выхода. Индикацию неисправностей сделал так – красный светодиод моргнул кратковременно один раз – значит отсутствует цепь токовой петли №1, 2 раза кратковременно – цепь второй токовой петли, загорелся продолговато (1 сек) один раз -  отсутствует связь с одним датчиком DS18B20, соответственно 2 раза – с двумя датчиками. 

Так же решено поставить перемычки для задания режимов работы устройства и отладки. 1-перемычка(на фото считать от светодиода) просто для сброса МК(RESET), 2-я калибровка нуля(по нажатию МК выставляет 125 квантов что соответствует 0-градусов по Цельсию, ну а на выходе необходимо откалибровать на 2,5мА, при хорошей работе устройства калибровка проводится один раз и навсегда, после калибровки нужно возвратить перемычку в нормальное положение и МК запомнит состояние выходов и в последующей работе будет отталкиваться от этого значения, считая это состояние нулями градусов) 3-я перемычка не столь важна и нужна для проверки работы устройства, исключая датчики DS18B20 (если перемычка установлена то устройство имитирует на выходах 20 градусов по Цельсию) 4-я перемычка включает и отключает программную корректировку токовых выходов(при включенной перемычке МК контролирует токовые выхода относительно реальных значений и корректирует если значение на выходе отличается от реального значения на 0,5 градуса)

Для наглядности приведу фото обратной стороны устройства:

И собственно ЦАП R2R крупным планом:

Функциональная схема измерителя температуры:

Принципиальная схема:

Обращаю ваше внимание, к статье прикреплены все необходимые файлы, в том числе файл протеуса в котором вы сможете запустить и посмотреть как работает устройство.

Обязательное условие – наличие на линии 1-Wire двух датчиков (Нужно это для того чтобы в случае выхода из строя измерение температуры наружного воздуха не превратилось в температуру внутреннего. По объективным причинам)  если на линии остается один исправный DS18B20, то на токовых выходах передается значение 255 квантов, что в «ОИК» означает недостоверность измерений. Так же срабатывает светодиодная индикация сигнализирующая об отсутствии 1-го датчика на линии.

Внимание: в данной схеме есть упущение применительно к АКП "Уктус", при разработке не учтено, что в АКП «Уктус» измерительные каналы на одном блоке телеизмерений имеют одну общую массу, поэтому на подобных устройствах не будет работать функция программной корректировки ее следует либо отключить (соответствующей перемычкой, читать выше) либо токовые выхода заводить на разные субблоки (этот недостаток был замечен при обкатке и в будущем планируется это исправить )

Сокращения:
АКП - Аппаратура контролируемого пункта
ОИК - Оперативно-информационный комплекс

По всем вопросам пишите в личку автору.

Список радиоэлементов

^{Скачать список элементов (PDF)}

Теги:

• DS18B20
• Sprint-Layout
• Proteus
• Термометр
• Микроконтроллер
• AVR