RU211313U1 - Temperature, humidity and pressure meter - Google Patents
Temperature, humidity and pressure meter Download PDFInfo
- Publication number
- RU211313U1 RU211313U1 RU2022108442U RU2022108442U RU211313U1 RU 211313 U1 RU211313 U1 RU 211313U1 RU 2022108442 U RU2022108442 U RU 2022108442U RU 2022108442 U RU2022108442 U RU 2022108442U RU 211313 U1 RU211313 U1 RU 211313U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wire
- interface
- dali
- bus
- microcontroller
- Prior art date
Links
- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 241000220450 Cajanus cajan Species 0.000 claims 1
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 3
- 230000002457 bidirectional Effects 0.000 description 2
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000036039 immunity Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Полезная модель относится к технической области измерений физических величин, в частности к измерительным приборам температуры, влажности и давления окружающей среды, и может быть использована в распределенных цифровых системах экологического мониторинга на базе объектов освещения с использованием профильного для них протокола DALI. Измеритель температуры, влажности и давления содержит цифровые сенсоры 5 и 6, которые параллельно соединены системной шиной управления I2C 22 с микроконтроллером 11, в качестве внешнего интерфейса использован интерфейс DALI, реализованный в шине 4, включающей первый 1 интерфейсный провод DALI+ и второй 2 интерфейсный провод DALI-, объединенный с схемной землей GND 3, микроконтроллер 11, имеющий интерфейсные вход с встроенным подтягивающим резистором PULL-UP 12 и выход, снабжен взаимодействующими с ними входным 13 и выходным 18 транзисторными ключами, из которых входной ключ 13 выполнен на биполярном n-p-n транзисторе 14, эмиттер которого соединен с вторым 2 проводом шины 4, коллектор соединен с интерфейсным входом микроконтроллера 11 с включенным встроенным подтягивающим резистором PULL-UP 12, а эмиттер соединен с вторым проводом 2 упомянутой шины 4, при этом эмиттерный переход транзистора 14 шунтирован резистором 15, включенным между эмиттером и базой, а база соединена через последовательно включенные токоограничивающий резистор 16 и стабилитрон 17 с первым проводом 1 упомянутой шины 4, а выходной ключ 18 выполнен на полевом транзисторе n-типа 19, сток которого соединен с первым 1 проводом шины 4, исток соединен с вторым 2 проводом шины 4, а затвор соединен с интерфейсным выходом микроконтроллера 11. Технический результат - обеспечение возможности использования измерителя температуры, влажности и давления в распределенных цифровых системах экологического мониторинга на базе объектов освещения с использованием профильного для них протокола DALI. 1 ил. The utility model relates to the technical field of measuring physical quantities, in particular to measuring instruments for ambient temperature, humidity and pressure, and can be used in distributed digital environmental monitoring systems based on lighting objects using the DALI profile protocol for them. The temperature, humidity and pressure meter contains digital sensors 5 and 6, which are connected in parallel by the system control bus I 2 C 22 with the microcontroller 11, as an external interface, the DALI interface is used, implemented in bus 4, including the first 1 interface wire DALI + and the second 2 interface wire DALI-, combined with the circuit ground GND 3, the microcontroller 11, which has an interface input with a built-in pull-up resistor PULL-UP 12 and an output, is equipped with input 13 and output 18 transistor switches interacting with them, of which the input switch 13 is made on a bipolar npn transistor 14, the emitter of which is connected to the second 2 wire of the bus 4, the collector is connected to the interface input of the microcontroller 11 with the built-in pull-up resistor PULL-UP 12 turned on, and the emitter is connected to the second wire 2 of the mentioned bus 4, while the emitter junction of the transistor 14 is shunted by the resistor 15, included between the emitter and the base, and the base is connected through a series the current-limiting resistor 16 and the zener diode 17 are switched on with the first wire 1 of the said bus 4, and the output switch 18 is made on an n-type field-effect transistor 19, the drain of which is connected to the first 1 wire of the bus 4, the source is connected to the second 2 wire of the bus 4, and the gate connected to the interface output of the microcontroller 11. EFFECT: enabling the use of a temperature, humidity and pressure meter in distributed digital environmental monitoring systems based on lighting objects using the DALI profile protocol for them. 1 ill.
Description
Полезная модель относится к технической области измерений физических величин, в частности к измерительным приборам температуры, влажности и давления окружающей среды, и может быть использована в распределенных цифровых системах экологического мониторинга на базе объектов освещения с использованием профильного для них протокола DALI.The utility model relates to the technical field of measuring physical quantities, in particular to measuring instruments for ambient temperature, humidity and pressure, and can be used in distributed digital environmental monitoring systems based on lighting objects using the DALI profile protocol for them.
Известен измеритель температуры, влажности и давления, содержащий цифровой атмосферный сенсор температуры, влажности и давления ВМЕ280 и микроконтроллер ESP32, соединенные системной шиной управления 12С и снабженные общим источником питания (Вольтик [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://voltiq.ru/web-server-sp32-with-bme280-weather-station/, вход свободный - (10.03.2022).A temperature, humidity and pressure meter is known, containing a BME280 digital atmospheric temperature, humidity and pressure sensor and an ESP32 microcontroller connected by a 12 C system control bus and equipped with a common power source (Voltik [Electronic resource]. - Access mode: https://voltiq. ru/web-server-sp32-with-bme280-weather-station/, admission is free - (03/10/2022).
Известный измеритель в достаточной степени прост и надежен. К его недостаткам следует отнести невозможность его интегрирования в распределенные цифровые системы экологического мониторинга на базе объектов освещения (дорожного, городского, сельского и т.п.) с использованием профильного для них протокола DALI.The well-known meter is sufficiently simple and reliable. Its disadvantages include the impossibility of integrating it into distributed digital environmental monitoring systems based on lighting objects (road, urban, rural, etc.) using the DALI protocol profiled for them.
Наиболее близким к заявленному - прототипом - является измеритель давления, температуры и влажности, содержащий микроконтроллер, параллельно соединенные с ним системной шиной управления цифровые атмосферные сенсоры температуры, влажности и давления, общий для сенсоров и микроконтроллера источник питания и визуальный интерфейс (патент CN №104180850 В, опубл. 08.02.2017).Closest to the claimed - the prototype - is a pressure, temperature and humidity meter containing a microcontroller, digital atmospheric sensors of temperature, humidity and pressure connected in parallel with it by the system control bus, a power source common to the sensors and the microcontroller and a visual interface (CN patent No. 104180850 B , published on February 8, 2017).
Упомянутый прототип вполне функционален и прост в изготовлении и обслуживании, однако обладает существенным недостатком - он не может быть интегрирован в распределенные цифровые системы экологического мониторинга на базе объектов освещения (дорожного, городского, сельского и т.п.) с использованием профильного для них протокола DALI ввиду отсутствия у него соответствующего интерфейса. Информационно: такая распределенная цифровая система мониторинга реализована в рамках программы КУЛОН ООО «Сандракс» (www.kulon.su [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.kulon.su/catalog/products-QULON/, свободный - (10.03.2022). К преимуществам использования системы управления освещением в целях экологического мониторинга следует отнести собственно ее наличие практически повсеместно (нет необходимости создавать сеть заново), весьма широкую и плотную разветвленность, удобство размещения соответствующих измерителей на опорах, кронштейнах, панелях и т.п. освещения, ее надежность и помехозащищенность.The mentioned prototype is quite functional and easy to manufacture and maintain, however, it has a significant drawback - it cannot be integrated into distributed digital environmental monitoring systems based on lighting objects (road, urban, rural, etc.) using the DALI profile protocol for them. due to the lack of an appropriate interface. Informational: such a distributed digital monitoring system was implemented as part of the KULON program of Sandraks LLC (www.kulon.su [Electronic resource]. - Access mode: https://www.kulon.su/catalog/products-QULON/, free - (03/10/2022) The advantages of using a lighting control system for environmental monitoring include its actual presence almost everywhere (there is no need to create a new network), a very wide and dense branching, the convenience of placing the corresponding meters on supports, brackets, panels, etc. lighting, its reliability and noise immunity.
Технической проблемой является устранение отмеченных недостатков известных технических решений.The technical problem is to eliminate the noted shortcomings of the known technical solutions.
Технический результат заключается в обеспечении возможности использования измерителя температуры, влажности и давления в распределенных цифровых системах экологического мониторинга на базе объектов освещения с использованием профильного для них протокола DALI.The technical result consists in enabling the use of a temperature, humidity and pressure meter in distributed digital environmental monitoring systems based on lighting objects using the DALI protocol profiled for them.
Проблема решается, а технический результат достигается тем, что измеритель температуры, влажности и давления, содержащий микроконтроллер, параллельно соединенные с ним системной шиной управления цифровые атмосферные сенсоры температуры, влажности и давления и общий для сенсоров и микроконтроллера источник питания, снабжен интерфейсной шиной, включающей положительный провод DALI+ и отрицательный провод DALI-, объединенный с схемной землей, а микроконтроллер содержит интерфейсные вход с включенным встроенным подтягивающим резистором и выход и снабжен входным и выходным транзисторными ключами, из которых входной ключ выполнен на биполярном n-p-n транзисторе, коллектор которого соединен с интерфейсным входом микроконтроллера с включенным встроенным подтягивающим резистором, эмиттер соединен с проводом DALI- интерфейсной шины, при этом эмиттерный переход транзистора шунтирован резистором, включенным между эмиттером и базой, а база соединена через последовательно включенные токоограничивающий резистор и стабилитрон с проводом DALI+интерфейсной шины, а выходной ключ выполнен на полевом транзисторе n-типа, сток которого соединен с проводом DALI+ интерфейсной шины, исток соединен с проводом DALI- интерфейсной шины, а затвор соединен с интерфейсным выходом микроконтроллера.The problem is solved, and the technical result is achieved by the fact that the temperature, humidity and pressure meter, containing a microcontroller, digital atmospheric sensors of temperature, humidity and pressure connected in parallel with it by the system control bus and a power source common to the sensors and the microcontroller, is equipped with an interface bus that includes a positive the DALI+ wire and the negative DALI- wire connected to the circuit ground, and the microcontroller contains an interface input with a built-in pull-up resistor and an output and is equipped with input and output transistor switches, of which the input switch is made on a bipolar n-p-n transistor, the collector of which is connected to the interface input of the microcontroller with the built-in pull-up resistor enabled, the emitter is connected to the DALI interface bus wire, while the emitter junction of the transistor is shunted by a resistor connected between the emitter and the base, and the base is connected through series-connected current-limiting th resistor and a zener diode with a DALI+ interface bus wire, and the output switch is made on an n-type field effect transistor, the drain of which is connected to the DALI+ interface bus wire, the source is connected to the DALI-interface bus wire, and the gate is connected to the microcontroller interface output.
Полезная модель поясняется чертежом, на котором представлена блок-схема заявленного измерителя температуры, влажности и давления.The utility model is illustrated by a drawing, which shows a block diagram of the claimed temperature, humidity and pressure meter.
Цифровые позиции на чертеже означают следующее:Numerical positions in the drawing mean the following:
1 - интерфейсный провод DALI+;1 - DALI+ interface wire;
2 - интерфейсный провод DALI-, объединенный с схемной землей GND;2 - interface wire DALI-, combined with circuit ground GND;
3 - схемная земля (GND);3 - circuit ground (GND);
4 - шина интерфейса;4 - interface bus;
5 - цифровой атмосферный сенсор влажности и температуры HTS221;5 - digital atmospheric humidity and temperature sensor HTS221;
6 - цифровой атмосферный сенсор давления LPS22HB;6 - digital atmospheric pressure sensor LPS22HB;
7 - внешнее напряжение питания сенсора (VDD);7 - external sensor supply voltage (VDD);
8 - земля/корпус сенсора (GND);8 - ground/sensor case (GND);
9 - цифровой ввод/вывод сенсора (SDA);9 - digital input / output of the sensor (SDA);
10 - последовательный тактовый вход сенсора (SCL);10 - serial clock input of the sensor (SCL);
11 - микроконтроллер типа STM32;11 - microcontroller type STM32;
12 - встроенный подтягивающий резистор (PULL-UP) входа микроконтроллера;12 - built-in pull-up resistor (PULL-UP) of the microcontroller input;
13 - входной транзисторный ключ;13 - input transistor key;
14 - биполярный n-р-n транзистор;14 - bipolar n-p-n transistor;
15 - резистор, шунтирующий эмиттерный переход биполярного транзистора;15 - resistor shunting the emitter junction of the bipolar transistor;
16 - токоограничивающий резистор;16 - current limiting resistor;
17 - стабилитрон;17 - zener diode;
18 - выходной транзисторный ключ;18 - output transistor key;
19 - полевой транзистор n-типа;19 - n-type field effect transistor;
20 - резистор фиксации нулевого уровня;20 - zero-level fixing resistor;
21 - источник питания;21 - power supply;
22 - системная шина управления I2C22 - system control bus I 2 C
В соответствии с заявленной полезной моделью, измеритель температуры, влажности и давления содержит цифровые сенсоры (на чертеже - сенсор 5 температуры и влажности HTS221 и сенсор 6 давления LPS22HB). Упомянутые сенсоры параллельно соединены системной шиной управления I2C 22 с микроконтроллером 11 (контакты цифрового ввода/вывода (SDA) 9 и последовательного тактового входа (SCL) 10 сенсоров 5 и 6 соединены с соответствующими контактами микроконтроллера 11). Контакты внешнего напряжения питания (VDD) 7 и земли/корпуса (GND) 8 сенсоров 5 и 6 и соответствующие контакты микроконтроллера 11 соединены с общим источником питания 21. Микроконтроллер 11 рекомендуется использовать типа STM32 - он совместим с цифровыми сенсорами по шине управления I2C и, имея интерфейсный вход с включаемым встроенным подтягивающим резистором, гарантированно может быть адаптирован для взаимодействия с вышестоящим контроллером по протоколу DALI описанным ниже образом. Соответственно, в качестве интерфейса использован интерфейс DALI, реализованный в шине 4, включающей первый 1 интерфейсный провод DALI+ и второй 2 интерфейсный провод DALI-, объединенный с схемной землей GND 3. Микроконтроллер 11 типа STM32, имеющий интерфейсные вход с встроенным подтягивающим резистором PULL-UP 12 и выход, снабжен взаимодействующими с ними входным 13 и выходным 18 транзисторными ключами. Входной ключ 13 выполнен на биполярном n-p-n транзисторе 14, эмиттер (здесь и далее называемые элементы транзисторов соответствуют их стандартным символам на обозначениях, использованных на представленном чертеже) которого соединен с вторым 2 проводом шины 4, коллектор соединен с интерфейсным входом микроконтроллера 11 с включенным встроенным подтягивающим резистором PULL-UP 12, а эмиттер соединен с вторым проводом 2 упомянутой шины 4, при этом эмиттерный переход транзистора 14 шунтирован резистором 15, включенным между эмиттером и базой, а база соединена через последовательно включенные токоограничивающий резистор 16 и стабилитрон 17 (информационно: последовательность установки резистора 16 и стабилитрона 17 друг за другом не существенна) с первым проводом 1 упомянутой шины 4. Выходной ключ 18 выполнен на полевом транзисторе n-типа 19, сток которого соединен с первым 1 проводом шины 4, исток соединен с вторым 2 проводом шины 4, а затвор соединен с интерфейсным выходом микроконтроллера 11.In accordance with the claimed utility model, the temperature, humidity and pressure meter contains digital sensors (in the drawing - temperature and humidity sensor 5 HTS221 and pressure sensor 6 LPS22HB). Said sensors are connected in parallel by the system control bus I 2
Заявленный измеритель температуры, влажности и давления работает следующим образом.The claimed temperature, humidity and pressure meter operates as follows.
Измеритель температуры, влажности и давления (множество измерителей температуры, влажности и давления) устанавливается на элементах осветительной инфраструктуры, преимущественно на опорах дорожного освещения. Опрос и сбор данных измерителя температуры, влажности и давления (множества измерителей температуры, влажности и давления) осуществляется через интерфейс DALI с вышестоящего контроллера (не показан), осуществляющего одновременно и функцию управления освещением. Напомним, что интерфейс DALI представляет собой двунаправленный двухпроводный цифровой интерфейс, ориентированный для преимущественного использования в осветительной технике. DALI провода (DALI+ и DALI-) запитываются извне специальным источником питания 12-22 В с функцией ограничения тока, нормированного по величине в пределах, оговоренных в стандарте (0,25 А). По DALI проводам 1 и 2 между вышестоящим контроллером и микроконтроллером 11 измерителя температуры, влажности и давления двунаправлено передаются битовые потоки данных. В свою очередь сенсоры 5 и 6 соответственно измеряют температуру, влажность и давление окружающей среды. Микроконтроллер 11 периодически опрашивает сенсоры 5 и 6 по системной шине управления I2C 22, а сам при этом работает под управлением вышестоящего контроллера (не показан), общаясь с ним по шине 4 DALI посредством входного транзисторного ключа 13 и передавая ему измеренные значения температуры, влажности и давления посредством выходного транзисторного ключа 18. Как указывалось выше, в выходной транзисторный ключ 18 входит полевой транзистор 19 n-типа. При поступлении на затвор транзистора 19 ключа 18 от микроконтроллера 11 высокого уровня, ключ 18 открывается и замыкает провод DALI+ на GND, формируя низкий уровень на шине 4. Поскольку источник питания шины 4, как указывалось выше, имеет нормированное ограничение по току, то ток, протекающий через ключ 18, также нормирован по величине. При поступлении на затвор ключа 18 от микроконтроллера 11 низкого уровня, ключ 18 закрывается и размыкает провода DALI+ и GND, на шине 4 формируется высокий уровень. Соответственно, последовательность высоких и низких уровней (битов) образует последовательный двоичный код. Сам битовый поток формируется микроконтроллером 11. В входной ключ 13 входит биполярный n-р-n транзистор 14. При низком уровне на проводе DALI+ напряжение на базе транзистора 14 ключа 13 также низкое, ключ 13 закрыт и на интерфейсном входе микроконтроллера 11, имеющем включенную подтяжку к высокому уровню (включенный встроенный подтягивающий резистор PULL UP 12), наличествует высокий уровень. При высоком уровне на проводе DALI+, превышающем сумму напряжения стабилизации стабилитрона 17 и падения напряжения на эмиттерном переходе ключа 13, через входную цепь ключа 13 течет базовый ток, ключ 13 открыт, и на интерфейсном входе микроконтроллера 11 формируется низкий уровень. Обработка принимаемого битового потока так же осуществляется микроконтроллером 11.A temperature, humidity and pressure meter (a plurality of temperature, humidity and pressure meters) is installed on the elements of the lighting infrastructure, mainly on road lighting poles. Interrogation and data collection of the temperature, humidity and pressure meter (a plurality of temperature, humidity and pressure meters) is carried out via the DALI interface from a higher-level controller (not shown), which simultaneously performs the lighting control function. Recall that the DALI interface is a bidirectional two-wire digital interface, oriented for primary use in lighting technology. DALI wires (DALI+ and DALI-) are powered from the outside by a special 12-22 V power supply with a current limiting function, normalized in value within the limits specified in the standard (0.25 A). The DALI wires 1 and 2 between the higher-level controller and the
Проведенные натурные эксперименты и результаты компьютерного моделирования показали, что сформированный заявленным образом в измерителе температуры, влажности и давления двунаправленный цифровой интерфейс позволяет использовать измеритель (множество измерителей) в распределенных цифровых системах экологического мониторинга на базе объектов освещения с использованием профильного для них протокола DALI, обеспечивая требуемое качество измерений.The conducted field experiments and the results of computer simulation showed that the bidirectional digital interface formed in the claimed manner in the temperature, humidity and pressure meter allows the meter (a plurality of meters) to be used in distributed digital environmental monitoring systems based on lighting objects using the DALI profile protocol for them, providing the required measurement quality.
Изложенное позволяет сделать вывод о том, что выявленная проблема решена, а заявленный технический результат - обеспечение возможности использования измерителя температуры, влажности и давления в распределенных цифровых системах экологического мониторинга на базе объектов освещения с использованием профильного для них протокола DALI - достигнут.The foregoing allows us to conclude that the identified problem has been solved, and the claimed technical result - enabling the use of a temperature, humidity and pressure meter in distributed digital environmental monitoring systems based on lighting objects using the DALI protocol profiled for them - has been achieved.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU211313U1 true RU211313U1 (en) | 2022-05-31 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101420813A (en) * | 2008-11-21 | 2009-04-29 | 浙江大学 | Digital addressable illumination control system and method thereof |
US20140306609A1 (en) * | 2013-04-16 | 2014-10-16 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Led lighting control apparatus and led lighting control system using the same |
CN104180850A (en) * | 2013-05-24 | 2014-12-03 | 何永 | Micro pressure-temperature-humidity intelligent meter |
US20150130365A1 (en) * | 2013-11-14 | 2015-05-14 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Lighting system and signal converting device therefor |
BR102016010315A2 (en) * | 2016-04-28 | 2017-10-31 | Antônio Carvalho Braga Henrique | Unreliable system of control, monitoring and management of a set of luminaires with capacity of analysis of the quality of energy. |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101420813A (en) * | 2008-11-21 | 2009-04-29 | 浙江大学 | Digital addressable illumination control system and method thereof |
US20140306609A1 (en) * | 2013-04-16 | 2014-10-16 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Led lighting control apparatus and led lighting control system using the same |
CN104180850A (en) * | 2013-05-24 | 2014-12-03 | 何永 | Micro pressure-temperature-humidity intelligent meter |
US20150130365A1 (en) * | 2013-11-14 | 2015-05-14 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Lighting system and signal converting device therefor |
BR102016010315A2 (en) * | 2016-04-28 | 2017-10-31 | Antônio Carvalho Braga Henrique | Unreliable system of control, monitoring and management of a set of luminaires with capacity of analysis of the quality of energy. |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU2002301216B2 (en) | Fire alarm system, fire sensor, fire receiver and repeater | |
CN209446181U (en) | Digital temperature sensor circuit with long-range and local temp sensing function | |
CN107256626A (en) | Based on MBUS standard agreements collection water, heat, the method for gas meter | |
RU211313U1 (en) | Temperature, humidity and pressure meter | |
CN102594300B (en) | Light-operated signal generating circuit | |
RU212961U1 (en) | Temperature, humidity and pressure sensor | |
CN104122814B (en) | Switch acquisition transition detection circuitry and detection method thereof | |
US10251240B1 (en) | DC concentrated illumination system and method for measuring the state of the lamps thereof | |
US20230292419A1 (en) | Monolithic bus slave circuit structure | |
Islam | An intelligent system on environment quality remote monitoring and cloud data logging using Internet of Things (IoT) | |
CN102401875A (en) | Test circuit for flexible printed circuit board | |
CN106154017A (en) | A kind of DC current sensor | |
CN202720285U (en) | Detection system of electric power terminal | |
RU211317U1 (en) | Pavement temperature sensor | |
CN112197824A (en) | Direct-reading water meter based on Hall sensing coding and implementation method thereof | |
RU211609U1 (en) | Radiation sensor | |
RU211278U1 (en) | Noise sensor | |
RU212962U1 (en) | flood sensor | |
CN206388311U (en) | Rain alarm | |
RU211197U1 (en) | Gas sensor | |
RU211749U1 (en) | Dust sensor | |
CN201463962U (en) | Direct-reading meter system | |
CN208156855U (en) | A kind of infrared communication turns the electronic device of Mbus communication | |
CN207456644U (en) | A kind of mining temperature sensor | |
CN104483955B (en) | A kind of long-range monitoring and warning system of energy consumption |