Термометр с питанием от солнечных элементов

На базе популярного датчика температуры DS1820, микроконтроллера AtTiny24A, ЖК-индикатора и деталей, добытых из садовых фонариков я собрал несложный термометр, предназначенный для измерения уличной температуры:


Идея возникла, когда я увидел в магазине Оби садовые фонарики стоимостью всего 30 рублей:

Из полезного в фонарике есть: аккумулятор Ni-Cd 2/3 AAA 300mAh 1.2В, плата с преобразователем напряжения на микросхеме YX8018 и, самое ценное, фотоэлемент 25х25мм — все это пригодилось для организации питания термометра.

Блок питания выполнен на той же микросхеме YX8018, взятой из фонарика:

Микросхема является повышающим преобразователем напряжения без стабилизации, работающим на фиксированной частоте. Низкий логический уровень на входе CE выключает преобразователь, иначе — он работает. В фонарике между входом CE и «плюсом» аккумулятора включен солнечный элемент, выключающий преобразователь при высоком уровне освещения. В блоке питания термометра ко входу CE подключен полевой транзистор. Он открывается при превышении порогового напряжения на его затворе, иначе он закрыт и преобразователь повышает напряжение на выходе. Эту идею я позаимствовал из статьи на другом сайте, хотя перед этим была мысль как-нибудь использовать вход CE для обратной связи. Катушку индуктивности пришлось подбирать под конкретный ток нагрузки, с другими или напряжение на выходе было ниже необходимого, или блок питания потреблял лишний ток.

Схема самого термометра довольно простая:

Главный — микроконтроллер AtTiny24A. К нему подключен датчик температуры DS1820 и два сдвиговых регистра MC74HC595, к которым подключен 4-разрядный ЖК индикатор FP1125P. 16-ти бит сдвиговых регистров удачно хватило на два десятичных разряда, знак «минус» и знак градуса после числа.

Все кроме датчика размещено внутри пластикового корпуса:

В лицевой части корпуса установлена плата с микроконтроллером и ЖК индикатором, в задней части — держатель для аккумулятора, взятый из фонарика, блок питания и два солнечных элемента, подключенных параллельно аккумулятору через диод(их не видно за скотчем). Катушка индуктивности на плату не поместилась, так как плата раньше была предназначена для другой катушки, и пришлось разместить катушку отдельно.

Сзади термометр выглядит так:

Белые штуки — это липучки, с помощью которых термометр крепится к окну(на стекле закреплены такие же).

Микроконтроллер тактируется от керамического резонатора на 465кГц, внутри установлен делитель частоты на 2. Максимально отключены все неиспользуемые периферийные модули. Программа построена на прерываниях сторожевого таймера: 62 раза в секунду микроконтроллер просыпается, инвертирует состояние всех входов ЖК индикатора и переходит в режим энергосбережения, а 1 раз в 4 минуты происходит измерение температуры.

Устройство потребляет 36мкА от блока питания при напряжении 5.2В, а сам блок питания потребляет 250мкА от аккумулятора. В результате КПД преобразователя составляет 62%.

  • +8
  • 16 ноября 2014, 22:30
  • Sparker

Комментарии (14)

RSS свернуть / развернуть
А чем не устраивала комбинация встроенного RC -генератора 128 кГц плюс Watchdog?
0
  • avatar
  • PIKI
  • 17 ноября 2014, 19:12
Была такая мысль. Я пробовал делить частоту еще раз на два, т.е. до 116кГц, но, похоже, задержки в 1-Wire выходили за допустимые значения и датчик не отвечал, поэтому пришлось остановиться на 232кГц.
0
На ЖК дисплей нельзя постоянку подавать. Надо драйвить меандром с попеременной полярностью. Иначе сегменты сгниют.
0
А фраза «62 раза в секунду микроконтроллер просыпается, инвертирует состояние всех входов ЖК индикатора» мыслей не наводит?
0
Ооо, извиняюсь, не дочитал. Зачётный девайс.
0
62 раза в секунду микроконтроллер просыпается, инвертирует состояние всех входов ЖК индикатора
0
Здорово. Сам думал использовать фонарики на доноры органов, учитывая цену. Я вот думаю, не для того ли их делают, чтобы утилизировать оставшиеся ненужными кадмиевые аккумуляторы. ИМХО, себестоимость всех материалов и то больше их цены.

PS Фотки лучше бы подгрузить в статью, радикал может глючить или вообще протухнуть.
+2
  • avatar
  • ACE
  • 18 ноября 2014, 19:08
Спасибо. Загрузил картинки сюда — теперь им ничего не грозит.
+1
Ищу ссылку на репозиторий с кодом прошивки и схемой.
0
Кстати, подскажи диаметр ноги у индикатора. Не могу найти по даташитам.
0
Что-то около 0.5мм. Я сверлил сверлом 0.8мм(меньше у меня нет), подошло отлично.
Файлы проекта для DipTrace я выложу чуть позже.

Все-таки где-то через месяц работы аккумулятор у термометра сел, пришлось заряжать. Зимой у меня не очень солнечно, но надеюсь, что летом он все-таки сможет заряжаться от солнца сам.
0
Где можно посмотреть прошивку?
0
Солнечные панели как-то выдирали, или вместе с пластиком аккуратно обрезали? Они там вклеены же :(
0
Я уже не помню, на что были приклеены солнечные элементы, но там не все пространство было заполнено клеем. Даже, возможно, там был просто кусок двусторонней липучки.
0
Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.