Термометр для измерения температуры воздуха
на базе светодиодной ленты ws2811, ws2812b (sk6812)

Содержание

Общее описание
Схема подключения
Конфигурирование WiFi-модуля SC120 (v1.01)
Конфигурирование WiFi-модуля SC120 (v1.02)
Конфигурирование WiFi-модуля SC120 (v1.03)
Конфигурирование WiFi-модуля SC120 (v2.01)
Конфигурирование WiFi-модуля SC120 (v3.01)

Общее описание

Термометр предназначен для измерения и отображения значения температуры.

В качестве датчика температуры используется датчик DS18B20. Для отображения значения температуры применяется адресная светодиодная лента ws2811, ws2812b или sk6812, состоящая из 91 светодиода:
- 50 светодиодов для отображения отрицательной температуры;
- 1 светодиод для отображения нулевого значения температуры;
- 40 светодиодов для отображения положительной температуры.

Термометр на базе WiFi-модуля SC120

В качестве управляющего контроллера используется стандартный WiFi-модуль SC120, сконфигурированный для работы с датчиком температуры DS18B20 и адресной светодиодной лентой ws2811, ws2812b или sk6812.

Характеристики термометра

- Диапазон измеряемых и отображаемых значений температуры: от минус 50˚С до +40˚С;
- Погрешность измерения: ±0,5˚С;
- Разрешение измерения: 1°С;
- Период измерения температуры: 3сек.;
- Цифровая фильтрация результата для повышения стабильности показаний: вкл./откл.;
- Коррекция измеренной температуры: минус 7,0ºС ... +7,0ºС (по умолчанию 0,0ºС);
- Напряжение питания контроллера: 5...9В;
- Ток потребления контроллера при следующих режимах работы:
1. Радио-модуль WiFi в включен постоянно: 60мА, пиковое значение 200мА;
2. Радио-модуль WiFi в sleep-режиме: 11мА;
- Рабочая температура контроллера: от минус 20˚С до +85˚С.

Так как минимальная рабочая температура контроллера составляет минус 20˚С, то необходимо предусмотреть обогрев контроллера при температурах меньше минус 20˚С.

Беспроводная локальная сеть WiFi используется для связи с WiFi-модулем SC120 для:
- включения/отключения цифровой фильтрации результатов измерения температуры для повышения стабильности показаний;
- коррекции измеряемой температуры;
- задания режимов индикации значения температуры на светодиодной ленте.

Светодиод "ИНД" используется для индикации процесса работы контроллера термометра.

Схема подключения

Так как к WiFi-модулю SC120 могут быть подключены два типа светодиодной ленты ws2811 или ws2812b (sk6812) используется две схемы подключения.

Подключение датчика DS18B20 и светодиодной ленты ws2812b (sk6812) к WiFi-модулю SC120

Smacont. Электрическая схема подключения датчика DS18B20 и светодиодной ленты ws2812b (sk6812)

Электрическая схема подключения датчика температуры DS18B20 и светодиодной ленты ws2812b (sk6812) к WiFi-модулю SC120

Для повышения яркости свечения одного пикселя, допускается параллельное соединение адресных светодиодных лент (A2...An).

При использовании адресной светодиодной ленты ws2812b (sk6812) используется источник питания с выходным напряжением +5В.

Подключение датчика DS18B20 и светодиодной ленты ws2811 к WiFi-модулю SC120

Smacont. Электрическая схема подключения датчика DS18B20 и светодиодной ленты ws2811

Электрическая схема подключения датчика температуры DS18B20 и светодиодной ленты ws2811 к WiFi-модулю SC120

При использовании адресной светодиодной ленты ws2811 используется источник питания с выходным напряжением +12В. Для получения напряжения +5В, необходимого для питания WiFi-модуля SC120, используется понижающий DC-DC преобразователь на базе чипа MP1583, MP1584EN, MP2365, MP360, XL7015 и т.д. Все перечисленные выше понижающие DC-DC преобразователи выполнены в виде готовых модулей, которые можно приобрести в интернет-магазинах.

Конфигурирование WiFi-модуля SC120 (v1.01)

Файл конфигурации

Файл конфигурации: thermometer-v1_01.zip.

Файл конфигурации, можно загрузить в WiFi-модуль SC120 при помощи "Программы архивирования и восстановления конфигурации".

Индикация значения температуры в виде линии

Общее описание

1. Радио-модуль WiFi включен постоянно (ток потребления 60мА, пиковое значение 200мА), WiFi-модулю SC120 можно подключиться в любой момент.
2. Индикация значения температуры в виде линии;
3. Цвет линии - желтый (красный + зеленый, можно изменить при необходимости);
4. Цифровая фильтрация результата: откл. (можно изменить при необходимости);
5. Коррекция измеренной температуры: 0,0ºС (можно изменить при необходимости);
6. Тип адресной светодиодной ленты: ws2811 (можно изменить при необходимости);
7. Светодиод "ИНД" не используется.

Настройка сетевого соединения

Перед началом работы с "Программой Конфигурирования" необходимо выполнить настройку сетевого соединения с WiFi-модулем (для Windows, для Android). После настройки сетевого соединения необходимо запустить "Программу Конфигурирования". Далее необходимо выполнить процедуру выбора IP-адреса контроллера SC120 и ввода пароля. При этом, необходимо вводить пароль "Администратора". При изготовлении модуля, для «Администратора» установлен следующий пароль «admin».

Конфигурация Входов

Входы сконфигурированы в соответствии со схемой подключения. Для "Вход0" ("IN0") модуля SC120, присвоен тип "DS18B20: температура". Для данного входа подключена "подтяжка" к +3,3В.

Конфигурация Входов

Остальные входы модуля SC120 ("Вход1"..."Вход5") не задействованы и имеют тип "Цифровой: инверсия". На каждый незадействованный вход подключена "подтяжка" к +3,3В, чтобы исключить их переключение в случайное положение.

В данном окне производится включение/отключение цифровой фильтрации результатов измерения температуры для повышения стабильности показаний. Для этого необходимо изменить параметр "Фильтр" для "Вход0". Параметр "Фильтр" имеет два состояния "Откл." и "Вкл.", которое соответствует отключению или включению цифровой фильтрации.

Конфигурация Выходов

Выходы сконфигурированы в соответствии со схемой подключения. "Выход0", "Выход1", "Выход2" сконфигурированы для работы с лентой ws2811.

Конфигурация Выходов

Параметр "Кол-во пикселей (1...255)" имеет значение "91", что соответствует 91-му светодиоду ленты.

Параметр "Режим "шкала"" имеет значение "линия" для каждого "Выход0"..."Выход2".

Параметры "Скважность (заполнение) установленное/текущее", "Время изменения", "Упр. вкл./откл." для "Выход0"..."Выход2" определяются автоматически в обработчиках событий.

Примечание: параметр "Время изменения", для "Выход0"..."Выход2", сконфигурированных как "линия", содержит значение "длины" линии.

Конфигурация Таймеров

В данной конфигурации задействованы два таймера из четырех.

Конфигурация Таймеров

"Таймер0" запускается при подаче питания и используется для считывания значения температуры и задания крайней позиции линии шкалы.

"Таймер1" не используется.

"Таймер2" не используется.

"Таймер3" однократно запускается при подаче питания и используется для задания цвета линии шкалы.

Обработчики событий

В контроллере задействованы:
- два обработчика событий из 16-ти;
- 6-ть действий из 34-х.

Обработчики событий

"Событие8"
Событие происходит циклически, при переходе "Таймер0" в активное состояние.
При этом выполняются следующие действия:

"Действие0": масштабирование шкалы.
Цифровое значение "Вход0" может находиться в диапазоне от 25000 до 34000, что соответствует диапазону температур от минус 50ºС до +40ºС.
Для перевода цифровых значения "Вход0", к которому подключен датчик температуры ds18b20, в значение температуры используется следующая формула:
Т = (val - 30000) / 100,
где: Т - значение температуры в градусах Цельсия; val – цифровое значение "Вход0".
По итогом выполнения "Действие0" получаем "Переменная0", в которой содержится разность цифрового значения "Вход0" и минимального цифрового значения температуры (25000).

"Действие1": удаление дробной части значения температуры.
Для удаления дробной части из числового значения производится деление на 100.
По итогом "Действие1" получаем "Переменная0", в которой содержится значения от 0 до 90, что соответствует температуре от минус 50ºС до +40ºС на шкале.

"Действие2": компенсация нулевого значения "Переменная0".
Так как, нулевое значение при работе со шкалой, соответствует выключенному состоянию шкалы (пиксели не светятся), то, необходимо к значению, хранящемуся в "Переменная0", прибавить единичку. Данное действие можно сразу учесть в "Действие0" - произвести вычитание не с числом "25000", а с числом "24999".

"Действие3": присвоение значения положения шкалы.
Крайняя позиция линии шкалы определяется только для "Выход0" (красный) и "Выход1" (зеленый).

"Событие11"
Событие происходит при переходе "Таймер3" в активное состояние, после включения питания.
При этом выполняются два действия.

"Действие4": включение "Выход0", "Выход1";

"Действие5": для "Выход0", "Выход1" устанавливается максимальная яркость свечения, что соответствует желтому цвету свечения светодиодной ленты.

Конфигурирование WiFi-модуля SC120 (v1.02)

Файл конфигурации

Файл конфигурации: thermometer-v1_02.zip.

Отличие от версии 1.01

1. Период работы "Таймер0" увеличен до 1000мс (было 500мс);
2. При переходе "Таймер0" в активное состояние, производится включение светодиода "ИНД" на время 50мс ("Событие9").

Конфигурация Таймеров

Обработчики событий

"Событие9"
Событие происходит при переходе "Таймер0" в активное состояние.
При этом выполняются "Действие6": включение "Выход5" на 50мс.

Конфигурирование WiFi-модуля SC120 (v1.03)

Файл конфигурации

Файл конфигурации: thermometer-v1_03.zip.

Индикация значения температуры в виде линии с точкой

Отличие от версии 1.02

1. Параметр "Режим "шкала"" для "Выход3" имеет значение "точка".
2. В "Действие4" и "Действие5" добавлена активация "Выход3".

Общее описание

1. Индикация значения температуры в виде линии с точкой;

Конфигурирование WiFi-модуля SC120 (версия 2.01)

Файл конфигурации

Файл конфигурации: thermometer-v2_01.zip.

Изменение цвета линии шкалы в зависимости от температуры

Общее описание

1. Индикация значения температуры в виде линии;
2. Цвет линии шкалы меняется в зависимости от значения текущей температуры: при отрицательной температуре - синий цвет, при положительной температуре - красный цвет;
3. Цифровая фильтрация результата: откл. (можно изменить при необходимости);
4. Коррекция измеренной температуры: 0,0ºС (можно изменить при необходимости);
5. Тип адресной светодиодной ленты: ws2811 (можно изменить при необходимости).

Изменение цвета линии шкалы в зависимости от температуры

Конфигурирование WiFi-модуля SC120 (версия 3.01)

Файл конфигурации

Файл конфигурации: thermometer-v3_01.zip.

Общее описание

1. Индикация значения температуры в виде линии;
2. Периодическое изменение цвета линии шкалы;
3. Цифровая фильтрация результата: откл. (можно изменить при необходимости);
4. Коррекция измеренной температуры: 0,0ºС (можно изменить при необходимости);
5. Тип адресной светодиодной ленты: ws2811 (можно изменить при необходимости).