Вимірювач зовнішньої та внутрішньої температури з токовими виходами 0-5мА

Ідея зібрати даний пристрій з'явилася, коли у нас на виробництві ледь не згоріла підстанція, ну може бути «згоріла» і в лапках, але паритися там точно можна було, а все через те, що деякі люди просто забули переключити опалення на «авто». На жаль, було зіпсовано багато обладнання на n-суму дерев'яних. Завдання полягало вивести в програму «ОІК» інформацію про температуру. На підстанції стоїть АКП «Уктус» з блоком, який може приймати аналогові вимірювання 8 розрядами за допомогою токової петлі від 0 до 5 мА (відповідно 0 - це нуль квантів, а 5 мА – це 255 квантів, 250-255 службові). Хотілося б відзначити, що всі датчики температури, розповсюджені в мережі Інтернет, зазвичай мають токовий вихід 4-20 мА, і не мають 0-5 мА. Власне, під це АКП і була розроблена друкована плата з отворами для встановлення в ПКП, на місце перехідної плати, я робив за технологією ЛУТ на односторонньому глянцевому фотопапері. Було вирішено вимірювати температуру зовнішнього та внутрішнього повітря.

Ну і так як точність і оперативність налагодження не менш важливі, було вирішено зробити контроль токових виходів з самокорекцією, і індикацію несправностей. Контроль токових виходів зробив так: вимірюється падіння напруги на резисторі і передається на АЦП МК, який вимірює відхилення від реального значення і коригує програмно виходи. Індикацію несправностей зробив так – червоний світлодіод моргнув короткочасно один раз – значить відсутня ланка токової петлі №1, 2 рази короткочасно – ланка другої токової петлі, загорівся продовгувато (1 сек) один раз -  відсутня зв'язок з одним датчиком DS18B20, відповідно 2 рази – з двома датчиками. 

Також вирішено поставити перемички для задання режимів роботи пристрою і налагодження. 1-перемичка (на фото вважати від світлодіода) просто для скидання МК (RESET), 2-а калібрування нуля (по натисканню МК виставляє 125 квантів, що відповідає 0 градусів за Цельсієм, ну а на виході необхідно відкалібрувати на 2,5 мА, при хорошій роботі пристрою калібрування проводиться один раз і назавжди, після калібрування потрібно повернути перемичку в нормальне положення, і МК запам'ятає стан виходів і в подальшій роботі буде відштовхуватися від цього значення, вважаючи це стан нулями градусів) 3-я перемичка не настільки важлива і потрібна для перевірки роботи пристрою, виключаючи датчики DS18B20 (якщо перемичка встановлена, то пристрій імітує на виходах 20 градусів за Цельсієм) 4-я перемичка вмикає і вимикає програмну корекцію токових виходів (при увімкненій перемичці МК контролює токові виходи відносно реальних значень і коригує, якщо значення на виході відрізняється від реального значення на 0,5 градуса)

Для наочності наведу фото зворотної сторони пристрою:

І, власне, ЦАП R2R крупним планом:

Функціональна схема вимірювача температури:

Принципова схема:

Звертаю вашу увагу, до статті прикріплені всі необхідні файли, у тому числі файл протеуса, в якому ви зможете запустити і подивитися, як працює пристрій.

Обов'язкова умова – наявність на лінії 1-Wire двох датчиків (Це потрібно для того, щоб у разі виходу з ладу вимірювання температури зовнішнього повітря не перетворилося в температуру внутрішнього. З об'єктивних причин)  якщо на лінії залишається один справний DS18B20, то на токових виходах передається значення 255 квантів, що в «ОІК» означає недостовірність вимірювань. Також спрацьовує світлодіодна індикація, що сигналізує про відсутність 1-го датчика на лінії.

Увага: у даній схемі є упущення стосовно АКП "Уктус", при розробці не враховано, що в АКП «Уктус» вимірювальні канали на одному блоці телеізмірювань мають одну загальну масу, тому на подібних пристроях не буде працювати функція програмної корекції, її слід або відключити (відповідною перемичкою, читати вище), або токові виходи заводити на різні субблоки (цей недолік був помічений під час обкатки і в майбутньому планується це виправити)

Скорочення:
АКП - Апаратура контрольованого пункту
ОІК - Оперативно-інформаційний комплекс

По всіх питаннях пишіть в особисті повідомлення автору.

Список радіоелементів