ТермоМонитор (начало)

Список разделов РАДИОТЕХНИЧЕСКИЙ ФОРУМ Источники питания и цифровая техника

Описание: Конструкции любых блоков питания, источников тока для любых назначений. Микроконтроллеры и все, что с ними связано
Модераторы: Алаев Ян, poty

#1 Алаев Ян » 25 января 2017, 8:05

ThermoMonitor

Изображение

Технические характеристики:
1. Количество измерительных каналов: 8 (базовое);
2. Температурный диапазон измерений: -55...+125°С;
3. Точность измерений: ±0,5°С (для диапазона -10...+85°С);
4. Тип датчиков: DS18B20 Dallas Semiconductor;
5. Питание - от шины mini USB.

Содержание:
Спойлер
1. Начало /viewtopic.php?p=13650#p13650
2. Контроллер /viewtopic.php?f=79&t=312#p13714
3. Принципиальная схема /viewtopic.php?f=79&t=312&p=13716#p13716
4. Прошивка контроллера /viewtopic.php?f=79&t=312&p=13719#p13719
5. Программа верхнего уровня в среде LabView /viewtopic.php?f=79&t=312&p=13725#p13725
6. Как узнать серийный номер DS18B20? /viewtopic.php?f=16&t=312&p=13990#p13990
7. Перенес схему на монтажную плату /viewtopic.php?f=16&t=312&p=14185#p14185
8. Верхняя крышка корпуса /viewtopic.php?f=16&t=312&p=14185#p14229
9. Первый корпус /viewtopic.php?p=14341#p14341
10. FTDI vs Bluetooth /viewtopic.php?f=16&t=312&p=19193#p19193
11. Соображения по поводу использования ТермоМонитора вер. 3 /viewtopic.php?f=16&t=312&start=20#p19202
12. Опытный образец ТермоМонитора вер. 3 /viewtopic.php?f=16&t=312&p=19218#p19218
13. Внедряю CAM/CAD системы в разработку проектов /viewtopic.php?f=16&t=312&start=20#p19373
14. Коррекция кривизны платы - супер опция! /viewtopic.php?f=16&t=312&p=19389#p19389
15. Базовое ПО для TermoATtiny /viewtopic.php?f=16&t=312&p=19394#p19394
16. Не будем засорять эфир... /viewtopic.php?f=16&t=312&p=19434#p19434

Datasheet:
Спойлер
DS18B20 описание работы с датчиком температуры
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 34
Откуда: Саратов
Репутация: 63 (+63/−0)
Лояльность: 177 (+178/−1)
Сообщения: 2284
Темы: 2
С нами: 4 года 6 месяцев


#21 Алаев Ян » 9 февраля 2018, 18:01

poty писал(а):Реле питается от нестабилизированного напряжения?
Да
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 34
Откуда: Саратов
Репутация: 63 (+63/−0)
Лояльность: 177 (+178/−1)
Сообщения: 2284
Темы: 2
С нами: 4 года 6 месяцев

#22 Алаев Ян » 11 февраля 2018, 9:06

Еще пару полезных для работы картинок...

ATTiny85.jpg

attiny85-pinout.png


Алаев Ян писал(а):poty писал(а):
Реле питается от нестабилизированного напряжения?
Да
Владислав, почему появился такой вопрос? Это чем-то плохо?
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 34
Откуда: Саратов
Репутация: 63 (+63/−0)
Лояльность: 177 (+178/−1)
Сообщения: 2284
Темы: 2
С нами: 4 года 6 месяцев

#23 poty » 11 февраля 2018, 13:18

Я не знаю, что будет источником питания для этого блока. Судя по тому, что в него входит реле аварийного отключения, этот блок должен питаться от отдельного дежурного блока питания, иначе реле аварийного отключения выключит самоё себя. Я сильно сомневаюсь, что этот дежурный блок будет стабилизированным или хорошо зафильтрованным. Это значит, что реле будет жужжать в момент сработки (параллельно ему тоже конденсатор не предусмотрен). Напряжение дежурного блока изначально непонятно, я имею в виду - выбор реле по напряжению. Теоретически можно загнать транзистор в область источника тока, тогда напряжение на реле будет почти стабилизированным. В-общем, обычные брюзжалки.
Владислав
poty
Профи
Профи
Аватара
Возраст: 52
Откуда: Россия, Москва
Репутация: 79 (+79/−0)
Лояльность: 42 (+43/−1)
Сообщения: 3217
Темы: 1
С нами: 4 года 5 месяцев

#24 Алаев Ян » 12 февраля 2018, 6:29

poty писал(а):Я не знаю, что будет источником питания для этого блока.
Предполагается, что этого никто не знает, кроме разработчика, который собирается применять ТермоМонитор. К примеру, в моем случае это будет дежурный БП /viewtopic.php?p=17151#p17151

poty писал(а):Судя по тому, что в него входит реле аварийного отключения, этот блок должен питаться от отдельного дежурного блока питания, иначе реле аварийного отключения выключит самоё себя.
Разумеется. Ранее я писал
Алаев Ян писал(а):формируется логическая единица в цепи "D4_ALARM", которая открывает полевой транзистор Q1 и приводит к срабатыванию реле RL1, через контактные группы которого заведено напряжение питания основной нагрузки прибора. Цепи аварийного отключения также являются опциональными и используются при необходимости.
этим я хотел сказать, что через, например, нормально замкнутые контакты реле может проходить основная нагрузка (все кроме дежурного БП). Вообще, эта функция опциональная и я не знаю насколько она может быть востребована, хотелость полностью реализовать потенциал контроллера. Если есть другие идеи или пожелания - я с радостью их рассмотрю. Если в аварийном отключении нет необходимости или схемотехника не позволяет сделать такое подключение - цепи можно не использовать.

poty писал(а):Я сильно сомневаюсь, что этот дежурный блок будет стабилизированным или хорошо зафильтрованным. Это значит, что реле будет жужжать в момент сработки (параллельно ему тоже конденсатор не предусмотрен).
Это мы отдаем на усмотрение разработчика. В моем случае (ссылка выше) стоит выходной конденсатор 2200 мкФ и этого вполне достаточно для нормальной фильтрации. Реле не жужжит при срабатывании.

poty писал(а):Напряжение дежурного блока изначально непонятно, я имею в виду - выбор реле по напряжению.
Ну почему не понятно?
Вот тут приведена принципиальная схема /viewtopic.php?f=16&t=312#p19155
Указано, что VIN=9...15В DC. Предполагается, что номинальное напряжение дежурного БП 12В. Диапазон напряжений 9...15В указан для оптимальной работы примененного стабилизатора напряжения. 9В может быть маловато для срабатывания реле, хотя большая часть тех реле, что есть у меня на 12В уже срабатывают при 9В - но в любом случае эта функция опциональная и напряжение дежурного БП выбирается под установленное реле, если в нем есть необходимость. По умолчанию это 12В.
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 34
Откуда: Саратов
Репутация: 63 (+63/−0)
Лояльность: 177 (+178/−1)
Сообщения: 2284
Темы: 2
С нами: 4 года 6 месяцев

ТермоМонитор (версия 3)

#25 Алаев Ян » 12 февраля 2018, 14:12

Повозившись с модулем Bluetooth, решил, что лучше вывести все его пины на модуль для будущих возможных применений.
Их там не 4, а 6. Поэтому схему пришлось немного доработать.

2018-02-12 14.57.45.jpg
Модуль Bluetooth
2018-02-12 14.57.55.jpg
Модуль Bluetooth


TermoMonitor_ver.3.jpg
ТермоМонитор (вер. 3)


TermoMonitor_ver.3.pdsprj
Размер: 24.27 КБ
Скачиваний: 13
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 34
Откуда: Саратов
Репутация: 63 (+63/−0)
Лояльность: 177 (+178/−1)
Сообщения: 2284
Темы: 2
С нами: 4 года 6 месяцев

FTDI vs Bluetooth

#26 Алаев Ян » 14 февраля 2018, 16:43

Как жаль, что китайцы не догадались сделать модули FTDI и Bluetooth pin to pin совместимыми. Было бы удобно...

2018-02-14 17.21.45.jpg


Ну раз такая возможность не представилась, буду использовать вот такой конвертер сигналов.

2018-02-14 17.29.45.jpg


https://ru.aliexpress.com/item/USB-To-UART-TTL-RS ... l?spm=2114.13010708.0.0.9zLLz7
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 34
Откуда: Саратов
Репутация: 63 (+63/−0)
Лояльность: 177 (+178/−1)
Сообщения: 2284
Темы: 2
С нами: 4 года 6 месяцев

Соображения по поводу использования ТермоМонитора вер. 3

#27 Алаев Ян » 15 февраля 2018, 15:18

По мере разработки проекта я обдумываю различные способы применения данного устройства и прихожу к выводу, что аварийная уставка может быть весьма полезной для различных применений.
1. Применение для разработчиков различных электронных устройств. Допустим мы разместили термодатчики по контрольным зонам и оставили устройство на всю ночь для "термопрогона" (я часто так делаю). Где вероятность, что ночью процесс не выйдет из под контроля и радиатор не раскалится медленно но верно до красна? В этом случае наличие аварийного отключения может быть очень полезным, чтобы обесточить тестируемое устройство до момента его осмотра настройщиком. Если по утру устройство по прежнему работает и не горит сигнал (это может быть просто светодиод D5) выхода температуры за установленный диапазон - значит все испытания прошли успешно. Если есть желание посмотреть текущую температуру - включаем свой телефон/планшет и запускаем приложение Bluetooth, которое подхватит передаваемые данные измерений по радиоканалу.
2. Применение оптрона для гальванической развязки тоже может быть весьма полезным. К примеру, для термостата в режиме ПИД-регулятора может потребоватья весьма высокочастотный выход управления, который невозможен для исполнения электромеханического реле. Было бы интересно попробовать.

В моем видении - проект делится на три типовых направления использования:
1. Встроенный малогабаритный модуль для контроля технического состояния устройства.
2. Внешнее устройство для проведения различных стендовых испытаний с построением графиков и контролем температуры. Как вариант, можно выводить температуру на ЖК-дисплей и, например, индицировать тренд температуры за некоторый промежуток времени, чтобы без графиков понимать происходящие процессы. Пример, на каждый канал использовать трехцветный светодиод: красный цвет - температура растет, зеленый цвет - температура стабилизировалась, синий цвет - температура падает.
3. Применение модуля в термостатах, камерах тепла или сушильных камерах в режимах позиционного или ПИ/ПД/ПИД-регулирования.
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 34
Откуда: Саратов
Репутация: 63 (+63/−0)
Лояльность: 177 (+178/−1)
Сообщения: 2284
Темы: 2
С нами: 4 года 6 месяцев

Опытный образец ТермоМонитора вер. 3

#28 Алаев Ян » 20 февраля 2018, 11:13

Собрал на монтажной плате для проведения предварительных испытаний.

2018-02-20 08.54.47.jpg
2018-02-20 08.57.49.jpg
2018-02-20 08.58.28.jpg
2018-03-30 08.32.53.jpg


Исходник: https://cloud.mail.ru/public/4piZ/LRY72a4pX
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 34
Откуда: Саратов
Репутация: 63 (+63/−0)
Лояльность: 177 (+178/−1)
Сообщения: 2284
Темы: 2
С нами: 4 года 6 месяцев

Внедряю CAM/CAD системы в разработку проектов

#29 Алаев Ян » 5 марта 2018, 15:27

TermoATtinyDIP.jpg
Принципиальная схема


Скриншот 2018-03-05 11.38.55.png
Top
Скриншот 2018-03-05 11.39.11.png
Bottom


Скриншот 2018-03-05 11.49.31.png
Предполагаемый вид платы
Скриншот 2018-03-05 11.48.18.png
Предполагаемый вид платы


Попробуем изготовить плату с помощью фрезеровки на ЧПУ /viewtopic.php?p=19278#p19278
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 34
Откуда: Саратов
Репутация: 63 (+63/−0)
Лояльность: 177 (+178/−1)
Сообщения: 2284
Темы: 2
С нами: 4 года 6 месяцев

Коррекция кривизны платы - супер опция!

#30 Алаев Ян » 8 марта 2018, 16:04

Когда дошло до настоящего дела - кривизна платы дала о себе знать! Если бы не было коррекции, ничего бы не получилось.
Смотрите...

Скриншот 2018-03-07 18.37.06.png

Разница между минимальным и максимальным значением более 100 мкм, при глубине фрезеровки в 50 мкм.

Вот мой результат, все получилось как надо! :twisted:

2018-03-08 15.58.25.jpg
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 34
Откуда: Саратов
Репутация: 63 (+63/−0)
Лояльность: 177 (+178/−1)
Сообщения: 2284
Темы: 2
С нами: 4 года 6 месяцев

Базовое ПО для TermoATtiny

#31 Алаев Ян » 10 марта 2018, 16:29

На отладочной плате я изготовил первый опытный образец ТермоМонитора с контроллером ATtiny85.

2018-03-08 18.49.21.jpg
ТермоМонитор на ATtiny85


И на его основе была отлажена базовая версия внутренней прошивки контроллера.
ТермоМонитор может работать полностью автономно или с передачей данных (по желанию пользователя) на внешний ПК или портативное устройство (смартфон/планшет) с использованием модуля Bluetooth (устанавливается опционально).

Скриншот 2018-03-10 15.04.48.png
Передача данных на ПК
2018-03-10 16.10.12.png
Передача данных на смартфон


Базовая версия ПО передает данные следующей структурой:
TermoMonitor - начало посылки передаваемых данных.
Measured: (Измеренные значения:) - начало передачи измеренных значений устройства.
Zone0 - Zone8 - измеренные значения в контрольных зонах/температуры каналов 0 - 8 соответственно (термодатчики могут быть сконфигурированы на измерение температуры с дискретностью 0,5; 0,25; 0,125 и 0,0625 °С - по умолчанию 0,0625 °С).
Наименования Zone0 - Zone8 указаны по умолчанию, могут быть переименованы по желанию пользователя (например, Canal, Trans, Radiator, Heatsink - любое наименование, понятное и удобное для пользователя, написанное латиницей).
Status: (Статус:) - начало передачи статусной информации о приборе.
OVERHEAT (ПЕРЕГРЕВ) - принимает значения Normal (если все измеренные значения каналов 0 - 8 меньше значений уставок перегрева set0 - set8 - по умолчанию 70°С, уставки индивидуальны на каждый канал и задаются пользователем в прошивке) или Fault (если одно и более из измеренных значений каналов 0 - 8 больше или равно значению уставок перегрева set0 - set8).
ALARM (ТРЕВОГА) - принимает значения Normal (если все измеренные значения каналов 0 - 8 меньше значения аварийной уставки set_alarm - по умолчанию 85°С, уставка единая для всех измерительных каналов и задается пользователем в прошивке) или Fault (если одно и более из измеренных значений каналов 0 - 8 больше или равно значению аварийной уставки set_alarm).

На основе базового ПО будет создаваться персональная прошивка под конкретные условия применения модуля в устройстве.
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 34
Откуда: Саратов
Репутация: 63 (+63/−0)
Лояльность: 177 (+178/−1)
Сообщения: 2284
Темы: 2
С нами: 4 года 6 месяцев

Не будем засорять эфир...

#32 Алаев Ян » 23 марта 2018, 10:30

Решил немного доработать прошивку ТермоМонитора и сделать ее более универсальной.
В ранней версии прошивки ТермоМонитора последовательный интерфейс UART независимо ни от чего отправлял "посылку" на выход, см. здесь /viewtopic.php?f=16&t=312&start=20#p19394. Я решил, что неправильно выдавать что-то наружу, если для этого не было соответствующего запроса. Поэтому, я переделал структуру программы по принципу "Запрос" - "Ответ". Изменения коснулись только данных, передаваемых на внешнее устройство, автономная работа ТермоМонитора осталась без изменения. Сейчас по умолчанию при включении ТермоМонитор не передает данные на внешнее устройство. Для возможности написания внешнего ПО на ПК, я предусмотрел вывод отдельной переменной по индивидуальной команде (чтобы не приходилось "парсить" общую посылку, как это было здесь, например, /viewtopic.php?f=79&t=312&p=13725#p13725).
Итак, структура команд "Запрос" - "Ответ" (приведенные символы соответствуют таблице ASCII):
Команда "A" - возвращает измеренное значение Zone0;
Команда "B" - возвращает измеренное значение Zone1;
Команда "C" - возвращает измеренное значение Zone2;
Команда "D" - возвращает измеренное значение Zone3;
Команда "E" - возвращает измеренное значение Zone4;
Команда "F" - возвращает измеренное значение Zone5;
Команда "G" - возвращает измеренное значение Zone6;
Команда "H" - возвращает измеренное значение Zone7;
Команда "I" - возвращает измеренное значение Zone8.
Команды "А"-"I" удобны для создания внешнего ПО на ПК. Этим мы займемся немного позже.

Команда "K" - зарезервирована;
Команда "L" - включает режим непрерывной передачи всех измеренных значений и статусов без предварительного запроса.
Период обновления данных по умолчанию около 1 секунды (может быть изменен по желанию пользователя).
Этот режим удобен для просмотра данных в терминальной программе.
Повторная команда "L" или перезагрузка/отключение питания переводят ТермоМонитор в режим молчания и ожидания внешней команды.

В завершение темы...
Ранее я писал:
Алаев Ян писал(а):В моем видении - проект делится на три типовых направления использования:
1. Встроенный малогабаритный модуль для контроля технического состояния устройства.
2. Внешнее устройство для проведения различных стендовых испытаний с построением графиков и контролем температуры. Как вариант, можно выводить температуру на ЖК-дисплей и, например, индицировать тренд температуры за некоторый промежуток времени, чтобы без графиков понимать происходящие процессы. Пример, на каждый канал использовать трехцветный светодиод: красный цвет - температура растет, зеленый цвет - температура стабилизировалась, синий цвет - температура падает.
3. Применение модуля в термостатах, камерах тепла или сушильных камерах в режимах позиционного или ПИ/ПД/ПИД-регулирования.
поэтому, я планирую закрыть эту тему, которая стала для меня вводной и которая помогла разобраться в истоках того, что же я хочу получить от этого устройства. По мере разработки я открою отдельные темы, посвященные этому проекту с более узконаправленным назначением. А в завершение темы хочется показать несколько финальных фотографий того, что получилось и от чего мы будем отталкиваться в дальнейшем.

Так уж получилось, что опытный образец ТермоМонитора я изготавливал с помощью фрезеровки на ЧПУ /viewtopic.php?f=74&t=362, поэтому и результаты работы выкладываю здесь.
2018-03-13 08.28.23.jpg
ПП плата после фрезеровки
2018-03-13 11.36.56.jpg
ПП после ошкуривания

Несколько соображений по поводу того, что получилось. В целом, я очень доволен результатом. На этапе проектирования и экспериментальных работ такая технология изготовления плат очень хороша. На изготовление платы ушло приблизительно 1,5 часа работы станка. Это совсем не долго по сравнению с пайкой монтажной платы, ну а финальный результат в разы удобнее тестировать, нежели монтажку. Полученный результат далеко не идеален, но я сделал работу над ошибками и в следующий раз многое учту. Например, зазоры между дорожками и выборку меди в тонких местах.
Когда смотришь на плату с масштаба монитора, то зазоры порой кажутся огромными, когда дело доходит до пайки - сам себе задаешь вопрос, почему не убрал лишнюю медь, которая тебе же и мешает? В общем, это первый блин который отлично работает и вышел даже совсем не комом.

2018-03-17 16.37.26.jpg
Без модуля Bluetooth
2018-03-17 16.38.01.jpg
С установленным модулем Bluetooth


2018-03-17 16.38.40.jpg
Вид снизу


Ну и в заключение - образовавшаяся коллекция ТермоМониторов, работа над которыми позволила разобраться в вопросе и сформировать понимание того, что же я хочу получить в конечном устройстве.

2018-03-17 16.56.13.jpg
ТермоМониторы разных версий


Продолжение этого проекта будет в отдельных темах.

ТермоМонитор - модуль контроля температурного режима технического устройства /viewtopic.php?f=16&t=410
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 34
Откуда: Саратов
Репутация: 63 (+63/−0)
Лояльность: 177 (+178/−1)
Сообщения: 2284
Темы: 2
С нами: 4 года 6 месяцев

Пред.

Вернуться в Источники питания и цифровая техника



Кто сейчас на форуме (по активности за 5 минут)

Сейчас этот раздел просматривают: 1 гость