RU212961U1 - Датчик температуры, влажности и давления - Google Patents
Датчик температуры, влажности и давления Download PDFInfo
- Publication number
- RU212961U1 RU212961U1 RU2022108443U RU2022108443U RU212961U1 RU 212961 U1 RU212961 U1 RU 212961U1 RU 2022108443 U RU2022108443 U RU 2022108443U RU 2022108443 U RU2022108443 U RU 2022108443U RU 212961 U1 RU212961 U1 RU 212961U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wire
- interface
- microcontroller
- humidity
- bus
- Prior art date
Links
- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 230000002457 bidirectional Effects 0.000 description 3
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 3
- 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
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Полезная модель относится к технической области измерительных приборов, в частности к датчикам температуры, влажности и давления, и может быть использована в распределенных цифровых системах экологического мониторинга с использованием протокола DALI. Датчик температуры, влажности и давления содержит цифровой сенсор 6, который соединен системной шиной управления 5 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 датчика температуры, влажности и давления в распределенных цифровых системах экологического мониторинга на базе объектов освещения с использованием профильного для них протокола DALI. 1 ил.
Description
Полезная модель относится к технической области измерительных приборов, в частности к датчикам температуры, влажности и давления, и может быть использована в распределенных цифровых системах экологического мониторинга с использованием протокола DALI.
Известен интеллектуальный датчик давления, температуры и влажности, состоящий из сенсора температуры, сенсора давления, сенсора влажности, цифровой схемы и визуального интерфейса (патент CN №104180850 В, опубл. 08.02.2017).
Известный датчик 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.
Наиболее близким к заявленному - прототипом - является датчик температуры, влажности и давления, содержащий цифровой атмосферный сенсор температуры, влажности и давления ВМЕ280 и микроконтроллер ESP32, соединенные системной шиной управления I2C 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).
Упомянутый прототип вполне функционален и прост в изготовлении и обслуживании, однако обладает существенным недостатком - он не может быть интегрирован в распределенные цифровые системы 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 датчиков на опорах, кронштейнах, панелях и т.п. освещения, ее надежность и помехозащищенность.
Технической проблемой является устранение отмеченных недостатков известных технических решений.
Технический результат заключается в обеспечении возможности использования датчика температуры, влажности и давления в распределенных цифровых системах экологического мониторинга на базе объектов освещения с использованием профильного для них протокола DALI.
Проблема решается, а технический результат достигается тем, что датчик температуры, влажности и давления, содержащий цифровой атмосферный сенсор температуры, влажности и давления и микроконтроллер, соединенные системной шиной управления и снабженные общим источником 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.
Полезная модель поясняется чертежом, на котором представлена блок-схема заявленного датчика температуры, влажности и давления.
Цифровые позиции на чертеже означают следующее:
1 - интерфейсный провод DALI+;
2 - интерфейсный провод DALI-, объединенный с схемной землей GND;
3 - схемная земля (GND);
4 - шина интерфейса;
5 - системная шина управления I2C;
6 - цифровой атмосферный сенсор температуры, влажности и давления ВМЕ280;
7 - внешнее напряжение питания сенсора (VDD);
8 - земля/корпус сенсора (GND);
9 - цифровой ввод/вывод сенсора (SDA);
10 - последовательный тактовый вход сенсора (SCL);
11 - микроконтроллер;
12 - встроенный подтягивающий резистор (PULL-UP) входа микроконтроллера;
13 - входной транзисторный ключ;
14 - биполярный n-p-n транзистор;
15 - резистор, шунтирующий эмиттерный переход биполярного транзистора;
16 - токоограничивающий резистор;
17 - стабилитрон;
18 - выходной транзисторный ключ;
19 - полевой транзистор n-типа;
20 - резистор фиксации нулевого уровня;
21 - источник питания.
В соответствии с заявленной полезной моделью, датчик температуры, влажности и давления содержит цифровой сенсор температуры, влажности и давления (ВМЕ280) 6, соединенный системной шиной управления I2C 5 с микроконтроллером 11 (контакты цифрового ввода/вывода (SDA) 9 и последовательного тактового входа (SCL) 10 сенсора 6 соединены с соответствующими контактами микроконтроллера 11). Контакты внешнего напряжение питания (VDD) 7 и земли/корпуса (GND) 8 сенсора 6 и соответствующие контакты микроконтроллера 11 соединены с общим источником питания 21. Микроконтроллер 11 рекомендуется использовать типа STM32 - он совместим с большинством цифровых сенсоров по шине управления I2C и, имея интерфейсный вход с включаемым встроенным подтягивающим резистором, 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.
Заявленный датчик температуры, влажности и давления работает следующим образом.
Датчик температуры, влажности и давления (множество датчиков температуры, влажности и давления) устанавливается на элементах осветительной инфраструктуры, преимущественно на опорах дорожного освещения. Опрос и сбор данных датчика температуры, влажности и давления (множества датчиков 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 датчика температуры, влажности и давления двунаправленно передаются битовые потоки данных. В свою очередь сенсор 6 соответственно измеряет температуру, влажность и давление окружающей среды. Микроконтроллер 11 периодически опрашивает сенсор 6 по системной шине управления I2C 5, 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-p-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.
Проведенные натурные эксперименты и результаты компьютерного моделирования показали, что сформированный заявленным образом в датчике температуры, влажности и давления двунаправленный цифровой интерфейс позволяет использовать заявленный датчик (множество датчиков) в распределенных цифровых системах мониторинга на базе объектов освещения с использованием профильного для них протокола DALI, обеспечивая требуемое качество измерений.
Изложенное позволяет сделать вывод о том, что выявленная проблема решена, а заявленный технический результат - обеспечение возможности использования датчика температуры, влажности и давления в распределенных цифровых системах экологического мониторинга на базе объектов освещения с использованием профильного для них протокола DALI - достигнут.
Claims (1)
- Датчик температуры, влажности и давления, содержащий цифровой атмосферный сенсор температуры, влажности и давления и микроконтроллер, соединенные системной шиной управления и снабженные общим источником питания, отличающийся тем, что он снабжен двухпроводным интерфейсом, первый провод которого предназначен для подключения к положительному проводу DALI+ внешнего интерфейса DALI, а второй, объединенный с схемной землей - к отрицательному проводу DALI- внешнего интерфейса DALI, а микроконтроллер содержит интерфейсные вход с включенным встроенным подтягивающим резистором и выход и снабжен входным и выходным транзисторными ключами, из которых входной ключ выполнен в виде биполярного n-p-n транзистора, коллектор которого соединен с интерфейсным входом микроконтроллера с включенным встроенным подтягивающим резистором, эмиттер соединен с вторым проводом упомянутого двухпроводного интерфейса, при этом эмиттерный переход транзистора шунтирован резистором, включенным между эмиттером и базой, а база соединена через последовательно включенные токоограничивающий резистор и стабилитрон с первым проводом упомянутого двухпроводного интерфейса, а выходной ключ выполнен в виде полевого транзистора n-типа, сток которого соединен с первым проводом упомянутого двухпроводного интерфейса, исток соединен с вторым проводом упомянутого двухпроводного интерфейса, а затвор соединен с интерфейсным выходом микроконтроллера.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU212961U1 true RU212961U1 (ru) | 2022-08-15 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2799970C1 (ru) * | 2022-10-04 | 2023-07-14 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Микроконтроллерное устройство измерения метеофакторов и вычисления эффективной температуры для цифровых систем управления микроклиматом |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104848896B (zh) * | 2015-05-15 | 2016-03-23 | 卡乐电子(苏州)有限责任公司 | 一种机房空调机组温湿度压差传感器 |
| RU172281U1 (ru) * | 2016-04-06 | 2017-07-03 | ООО "Оконная мануфактура" | Светопрозрачный элемент для закрывания проема в здании с датчиками и подсвечиваемой шкалой |
| CN109059981A (zh) * | 2018-10-24 | 2018-12-21 | 北京机械设备研究所 | 一种温度、压力和湿度监测传感器 |
| RU198172U1 (ru) * | 2019-06-07 | 2020-06-22 | Общество с ограниченной ответственностью "МГБот" | Датчик температуры и влажности почвы |
| US11197360B1 (en) * | 2020-11-23 | 2021-12-07 | Ubicquia, Inc. | High-power DALI |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104848896B (zh) * | 2015-05-15 | 2016-03-23 | 卡乐电子(苏州)有限责任公司 | 一种机房空调机组温湿度压差传感器 |
| RU172281U1 (ru) * | 2016-04-06 | 2017-07-03 | ООО "Оконная мануфактура" | Светопрозрачный элемент для закрывания проема в здании с датчиками и подсвечиваемой шкалой |
| CN109059981A (zh) * | 2018-10-24 | 2018-12-21 | 北京机械设备研究所 | 一种温度、压力和湿度监测传感器 |
| RU198172U1 (ru) * | 2019-06-07 | 2020-06-22 | Общество с ограниченной ответственностью "МГБот" | Датчик температуры и влажности почвы |
| US11197360B1 (en) * | 2020-11-23 | 2021-12-07 | Ubicquia, Inc. | High-power DALI |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2799970C1 (ru) * | 2022-10-04 | 2023-07-14 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Микроконтроллерное устройство измерения метеофакторов и вычисления эффективной температуры для цифровых систем управления микроклиматом |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6747498B1 (en) | CAN receiver wake-up circuit | |
| US20230292419A1 (en) | Monolithic bus slave circuit structure | |
| CN102594300B (zh) | 光控信号发生电路 | |
| RU212961U1 (ru) | Датчик температуры, влажности и давления | |
| RU211313U1 (ru) | Измеритель температуры, влажности и давления | |
| RU211609U1 (ru) | Датчик радиации | |
| RU211317U1 (ru) | Датчик температуры дорожного покрытия | |
| RU211278U1 (ru) | Датчик шума | |
| CN104991198A (zh) | 一种基于arm平台多通道切换的电池巡检处理电路 | |
| CN206388311U (zh) | 下雨报警器 | |
| CN213244437U (zh) | 单片式总线从机电路结构 | |
| RU212962U1 (ru) | Датчик подтопления | |
| CN211702477U (zh) | 无线弱电干接点适配器 | |
| CN103413394A (zh) | 一种防火探测装置 | |
| CN203912096U (zh) | 低成本楼宇对讲装置 | |
| RU211197U1 (ru) | Датчик газа | |
| CN207410344U (zh) | 一种非接触式设备检测识别装置 | |
| CN208459474U (zh) | 用于电压门限监控电路的转换电路 | |
| CN202797865U (zh) | 一种m-bus通讯总线的短路保护器 | |
| CN207456644U (zh) | 一种矿用温度传感器 | |
| CN107256199A (zh) | 一种低功耗的单总线电路 | |
| CN205540076U (zh) | 一种智能监控电路 | |
| CN108387773A (zh) | 电压监控电路 | |
| RU211749U1 (ru) | Датчик пыли | |
| CN203930411U (zh) | 一种开关量采集转换电路 |