19.12. - 20.12. 2020
Měřič teploty - datalogger
Úvod
Účel zařízení je jednoduchý - měřit teplotu a naměřené hodnoty ukládat a to pokud možno při minimální spotřebě, aby mohlo být uloženo v jeskyni delší dobu.
Popis
Zařízení bylo postaveno na platformě Arduino a to z jednoho prostého důvodu - pro všechno (teplotní čidlo, komunikace po i2c sběrnici, ukládání do ext. paměti...) existují již naprogramované knihovny, takže stačí jenom to poskládat dohromady.
Modul Arduina sám o sobě má jednu podstatnou nevýhodu a to že obsahuje další obvody, které o dost navyšují jeho spotřebu, což při dlouhodobém umístění v jeskyni není žádoucí. Po odladění byl tedy použit pouze mikroprocesor ATMEGA328 + k němu nezbytné součásti.
Pro měření teploty je použit dobře známý snímač DS18B20 (přesnost 0,5°C, rozlišení 12b). Jako paměť byla použita seriová EEPROM 12LC512 - tedy velikost 512kb. Každopádně je možné použít i menší či větší. Jedno měření zabírá v paměti 2B, takže do výše uvedené paměti lze uložit 32768 měření. S periodou měření 15 minut je možné ukládat hodnoty po dobu 341 dnů.
Zařízení se ovládá jedním tlačítkem. Dlouhý stisk tlačítka smaže paměť - smazání je indikováno dvojím zablikáním diody. Krátkým stiskem se aktivuje měření. Během měření bliká dioda - jedno krátké probliknutí za 24 sekund.
Kvůli minimalizování odebíraného proudu je zařízení po většinu času v režimu spánku. V tomto reřimu odebírá cca 30uA. Během měření které trvá cca 1s se spotřeba zvýší na jednotky mA.
Čtení hodnot do počítače z teploměru se provádí pomocí seriového portu. Po připojení nájení je po dobu 5s zobrazena výzva ke stisknutí klávesy "r". Po stisknutí jsou vypsány všechny naměřené hodnoty.
Pokud během provozu dojde k vybití napájecí baterie, zůstavají hodnoty stále uloženy a po výměně baterií se pokračuje v měření od poslední uložené hodnoty - dokud nedojde k ručnímu smazání paměti dlouhým stiskem tlačítka.
Schéma, plošný spoj, SW
Schéma - obrázek
Schéma ve formátu Eagle
Gerber data pro výrobu plošňáku
Zdrojový program do IDE Arduina
Zkompilovaný program - perioda měření je v něm nastavena na 5 minut
Shrnutí
Zařízení je datalogger, který měří teplotu a naměřené hodnoty ukládá do paměti. Tyto hodnoty se po ukončení měření v jeskyni přenesou do počítače pomocí seriového portu. Zařízení je zamýšleno pro delší umístění v jeskyni (řádově měsíce) a automatické měření teploty.
Napájení: max 5.5V, min 3V; já použil 3xAA 1,5V - pro delší umístění v jeskyni jsou vhodnější lithiové tužkovky kvůli jejich velké kapacitě a malému samovybíjení.
Odběr: cca 30uA, jednou za 15min se zvýší na pár mA po dobu cca 1s - to když probíhá měření
Počet měření: 32768 při použití paměti 512kb, což při periodě měření každých 15 minut umožňuje měřit po dobu 341 dnů.
Pozn.: V praxi má smysl použít několik těchto zařízení kvůli možnosti srovnání naměřených dat. Při vyhodnocování naměřených dat jsem zjistili, že perioda měření 5 minut je zbytečně krátká. Proto jsme teploměry umístěné v jeskyni (i na povrchu) přenastavily na měření 1x za 30min.