В преддверии наступления зимы возник вопрос замера температуры окружающей среды «за бортом», то бишь на улице.  Причем хотелось  это делать не утруждая себя высматриванием наружного спиртового термометра через заиндевевшее окно, а просто наблюдая дистанционно наружную температуру в комфортных домашних теплых условиях. Для этих целей как нельзя лучше подходит электронный термометр. Вот об этом и пойдет речь в статье….

Собственно, цифровой электронный термометр продается уже собранным , и готовым к эксплуатации.

Данный цифровой электронный термометр собран на микроконтроллере ATtiny 2313. Датчиком температуры служит изделие DS18B20 от компании Dallas Semiconductors. Характеристики термометра видны на фото, поэтому повторять их не будем.

Для проверки работоспособности цифрового термометра подключаем его к лабораторному блоку питания и подаем напряжение, ну скажем, 12В (допустимо от 7 до 15В). Эталонных измерителей температуры у меня нет ( да и не нужны они), поэтому сравниваем показания цифрового термометра с обычным бытовым.

Как видно, показания очень близки- почти 19°С на спиртовом термометре, и 18,8°С на цифровом.

Такой точности цифрового термометра более чем достаточно для  бытовых нужд.

Сразу же захотелось проверить работу цифрового термометра и при отрицательных температурах, но, поскольку на улице еще держится температура выше ноля градусов, пришлось искать альтернативный источник отрицательных температур. Им оказалась обычная морозильная камера обычного холодильника. Не долго думая, помещаем датчик температуры в морозильную камеру, выжидаем пару минут для обеспечения стабильности показаний. Термометр показал минус 19 градусов Цельсия.

Отсюда сразу два важных вывода:

1. Цифровой термометр в целом, и датчик температуры в частности исправны;
2. Морозильная камера в холодильнике обеспечивает заявленную производителем температуру))).

Поскольку испытательный этап успешно закончен, приступим к окончательной сборке термометра.

Для корпуса цифрового термометра был выбран валявшийся без дела пластиковый корпус от советского радиоконструктора ( набора) Старт-7176 « Часы электронные». Сами  мною собранные часы из этого набора где-то еще тоже валяются.

Корпус имеет наружные размеры ШхВхГ- 140мм х 90мм х 30мм. Внутренние размеры, соответственно, чуть меньше.

Камнем преткновения оказался выбор источника питания. Имелось три варианта:

1. Батарейка на 9В;
2. Внешний сетевой источник питания;
3. Встроенный во внутрь сетевой источник питания.

От  применения батарейки в качестве источника питания отказался сразу, учитывая тот факт, что цифровой термометр потребляет ток до 40 мА. Батарейки надолго не хватит при таком токе.

Тонкий корпус глубиной всего 30 мм казалось бы не позволит разместить внутри него сетевой источник питания. Поэтому , наиболее вероятным выглядел вариант №3-внешний блок питания на понижающем трансформаторе. Этот вариант мне не нравился-хотелось получить моноблок, без всяких дополнительных коробочек-блочков и проводов.

И решение нашлось!

Перебирая свой радиолюбительский хлам обратил внимание на зарядное устройство от старого мобильного телефона Samsung. Шильдик на нем информировал о том, что зарядка выдает напряжение 5В при токе до 1А. По току все было с запасом, а вот пяти вольт напряжения было недостаточно. Пришлось вскрывать корпус зарядного устройства, с целью посмотреть- а нельзя ли как-нибудь повысить выходное напряжение…

Половинки корпуса были склеены, поэтому корпус был попросту разломан. Внутри оказалась платка импульсного источника питания и, что и как тут делать поначалу казалось непонятным. Габариты платки оказались подходящими для размещения в выбранном корпусе.

Вид со стороны элементов.

Видна маркировка микросхемы, на которой собрана зарядка- SC1009PN. Обратите внимание, что у этой микросхемы отсутствует ножка №6. Это сделано для того чтобы высокое напряжения на ножке №5 не прошивало на рядом расположенные другие ножки микросхемы (это сказал Гугл).

С обратной стороны на платке размещены пара десятков элементов в SMD исполнении, среди которых выделяется своими размерами оптрон РС817 и шестиногая микросхема с двухбуквенной маркировкой.

Поиск  даташита на SC1009PN ничего не дал. Знающие люди пишут что это-специфическая заказная микросхема. Есть аналог-TNY264P.

Удалось найти принципиальную схему на подобное зарядное устройство

И вот тут мы видим, что работой импульсного источника питания через оптрон РС817 управляет  микросхема типа TSM1051. Это и есть вот та шестиногая SMD микросхема с непонятным обозначением.

А вот на TSM1051 даташит имеется в сети. Можно видеть типовую схему включения

Из даташит’а следует, что данная микросхема специально разработана для применения в подобных устройствах. Но, самое важное, выходное напряжения источника питания на данной микросхеме можно менять в некоторых пределах, изменяя номиналы резисторов делителя  R1 и R2(см. типовую схему включения), или R10 и  R11,  R14 ( см. схему зарядки выше).Это как раз то, что нам нужно.

Поиск резисторов  делителя напряжения на конкретной плате показал, что искомый резистор имеет маркировку R15 рядом с микросхемой TSM1051 и соответствует резистору R1 на типовой схеме включения.

Номинал данного резистора был 820 Ом. Методом подбора номинала данного резистора в сторону увеличения ( кажется, до 1,8 кОм) выходное напряжения было поднято с 5 до 8,5 В.

Как раз то, что нужно!! Пробная проверка питания цифрового термометра от модернизированной зарядки была успешной. Осталось поместить все это в корпус. Внутри корпуса закрепляем плату термометра, плату источника питания,  на задней стенке размещаем разьем для подключения  датчика температуры наружного воздуха.

Сборка почти закончена

В ходе работ появилось желание сделать возможность замера температуры воздуха не только снаружи , но и в помещении.

Для этого был использован еще один датчик DS18B20, который установлен прямо на задней стенке корпуса. Для переключения датчиков использован обычный тумблер, который закреплен на передней панели.

Схема переключения выглядит вот так.

Для защиты датчика наружной температуры от механических повреждений делаем вот такой контейнер из кусочка трубки. К трубке прикреплен кронштейн для закрепления контейнера на стене ( либо где удобно) в месте защищенном от прямых солнечных лучей и  атмосферных осадков.

Датчик DS18B20 помещаем внутрь трубки

Выключатель питания закреплен на боковой стенке

Осталось проверить в работе…

Температура наружного воздуха

Температура внутри помещения

Данное устройство было собрано в начале октября 2016 года и на момент написания статьи ( конец октября) прошло, так сказать, полный цикл испытаний. Все работает безотказно.

Единственный важный момент:   нет  данных о том, допускается ли длительная круглосуточная эксплуатация зарядок от мобильных телефонов. Поэтому , во избежание перегрева и воспламенения не рекомендую оставлять без присмотра источник питания на базе зарядного устройства от мобильного телефона.  Я выключаю устройство на ночь. Ради эксперимента-гонял термометр без выключении больше суток-все абсолютно нормально, никакого нагрева элементов не наблюдалось.

P.S. Когда наступят морозы-добавлю фото замера отрицательной температуры наружного воздуха.

Обновление от 30 ноября 2016 года.  Утро, мороз…Вот как отображает термометр отрицательную температуру: