Серия модулей MP8037

В предлагаемом вашему вниманию обзоре мы рассмотрим три модуля, очень похожих друг на друга внешне, но очень разных по функционалу:

• MP8037R – цифровой термометр/термостат;
• MP8037ADC – цифровой модуль защиты и управления;
• MP8037time – многорежимный таймер.

На самом деле выражение «очень похожие внешне» не совсем точно – устройства внешне и схемотехнически просто идентичны! Что же позволяет им выполнять столь разные функции?

В основе всех трех модулей лежит микроконтроллер (МК или MCU – Micro Controller Unit) – микросхема, предназначенная для управления электронными устройствами. Микроконтроллер не следует путать с микропроцессором, который отвечает за выполнение арифметических, логических и других вычислительных операций.

Микропроцессор небольшой мощности является одной из обязательных составных частей микроконтроллера. Также неотъемлемыми составляющими микроконтроллера являются оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), нередко постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), и периферийные устройства, такие как порты ввода-вывода, таймеры, аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи (АЦП и ЦАП), широтно-импульсные модуляторы (ШИМ), интерфейсы ввода-вывода (UART, I²C, SPI, USB, CAN, Ethernet) и т.д.

По сути, микроконтроллер представляет собой однокристальную микро-ЭВМ, предназначенную для решения задач вычисления и управления.

Первый патент на такое устройство был выдан в 1971 году, и почти за 50 лет микроконтроллеры стали основой для построения практически всех электронных устройств, чьи функции хоть немного сложнее простого тумблера. Хотя и тумблер может быть сейчас заменен на микроконтроллерное устройство с беспроводным интерфейсом, позволяющим включать люстру с помощью смартфона (ну, если кому-то это очень необходимо). И стоить такое устройство будет не намного дороже упомянутого тумблера.

Если программа микроконтроллера (так называемое firmware, или прошивка) не предполагает изменений в процессе эксплуатации прибора, в который встроен МК, то она записывается в кристалл микросхемы МК однократно на этапе его изготовления. Такие МК подходят для массового производства и стоят очень недорого. Немногим дороже стоят микроконтроллеры, в которых возможно перепрограммирование (перепрошивка) практически неограниченное количество раз.

Как раз такие МК и положены в основу трех рассматриваемых модулей серии MP8037. В них применен микроконтроллер ATMega168 (или ATMega328 в более поздних модификациях). Микроконтроллеры этих двух серий отличаются только объемом оперативной и постоянной памяти. У ATMega328 память в 2 раза больше.

Микроконтроллеры ATMega168 (ATMega328) в корпусе TQFP.

Применение перепрограммируемых МК позволило разработать единую схемотехническую платформу для трех модулей MP8037, а также заложить возможность их развития с помощью замены прошивки. Мало того, освоив начала программирования микроконтроллеров на основе платформы Arduino, вы сможете сами разрабатывать прошивки для этих модулей, ведь именно МК ATMega328 является основой для популярнейших Arduino UNO и Arduino NANO.

Написание своей собственной программы и перепрошивка модуля MP8037 с помощью Arduino рассмотрены в отдельной статье.

Итак, сравним столь похожие и непохожие устройства.

Для начала укажем их общие черты, то есть внешние признаки, которым модули обязаны своим сходством.

1. Каждый модуль имеет четырехразрядный семисегментный светодиодный индикатор для отображения информации о значениях измеряемых параметров и режимов работы, а также для настройки необходимых пределов измерений и других переменных.
    
2. Две кнопки, расположенные на верхней поверхности печатной платы, служат для управления режимами работы и настройки изменяемых параметров.
    
3. Установленное на плате реле предназначено для управления относительно сильноточными цепями (до 50 Вт потребляемой мощности). Реле имеет один нормально замкнутый и один нормально разомкнутый контакты (переключающие) с общим проводом. Значительно увеличить мощность нагрузки можно с помощью дополнительных силовых реле MP146 или MP246.
    
4. Распаянные разъемы обеспечивают подключение источника питания 12 В постоянного тока, датчиков температуры, входного напряжения, расстояния, других датчиков, а также управляемых устройств.
    
5. Нераспаянный разъем для перепрограммирования модуля.

Модули MP8037 поставляются без корпуса для более широкого применения в проектах DIY.

Для всех модулей мы рекомендуем источник питания PW1245 и, если необходимо, корпус BOX-M8037.

Тем же, кто является счастливым обладателем 3D-принтера, можно порекомендовать напечатать корпус по предлагаемой модели.

 

Теперь рассмотрим отличия, определяемые микропрограммой, прошитой в микроконтроллере.

1. MP8037time является универсальным таймером для решения многих задач, связанных с отсчетом времени.

С помощью таймера можно управлять освещением, электрическими насосами, приводными механизмами, системами полива, нагрева, охлаждения и.т.п.

Таймер имеет 10 режимов работы, которые могут быть установлены с помощью кнопок:

• СТАРТ при подаче питания. Стоп по таймеру.
   
• СТАРТ/СТОП при нажатии любой кнопки.
   
• *СТАРТ при нажатии левой кнопки. СТОП при нажатии правой кнопки.
   
• СТАРТ при изменении состояния входа TTL 1 и 0 (разъем Х1, контакты 2) или на входе АЦП при появлении на входе напряжения в диапазоне 1…5 В. Стоп по таймеру. С проверкой условий срабатывания.
   
• 2 входа TTL – ИЛИ (разъем Х1, контакты 2 и 3) При переходе с 1 на 0: активный 0. Стоп по таймеру. С проверкой условий срабатывания.
   
• 2 входа TTL – И (разъем Х1, контакты 2 и 3) При переходе с 1 на 0: активный 0. С проверкой условий срабатывания.
   
• СТАРТ при изменении состояния входа TTL 1 и 0
  (разъем Х1, контакты 2) или на входе АЦП при появлении на входе напряжения в диапазоне 4…5 В Стоп по таймеру. С проверкой условий срабатывания только при запуске счетчика задержки, после этого условия запуска счетчиков не учитываются, таймер дорабатывает до конца.
   
• 2 входа TTL – ИЛИ (разъем Х1, контакты 2 и 3) При переходе с 1 на 0: активный 0. С проверкой условий срабатывания только при запуске счетчика задержки, после этого условия запуска счетчиков не учитываются, таймер дорабатывает до конца.
   
• 2 входа TTL – И (разъем Х1, контакты 2 и 3) При переходе с 1 на 0: активный 0. С проверкой условий срабатывания только при запуске счетчика задержки, после этого условия запуска счетчиков не учитываются, таймер дорабатывает до конца.
   
• СЧЕТЧИК – задается значение счетчика, додостижения которого реле остается включено. Когда значение достигает заданного (прямой отсчет), реле отключается. Максимальное число счетчика составляет 9999. Вход счетчика находится на разъем Х1, контакты 1 и 2.

* – режим по умолчанию.

Когда встроенное реле включено, на индикаторе горит крайняя правая точка.

2. MP8037ADC – цифровой модуль защиты и управления с функцией измерения (реле напряжения).

В данном модуле используется встроенный аналого-цифровой преобразователь микроконтроллера ATMega. При этом наличие цифрового индикатора и кнопок управления значительно расширяют функции АЦП.

На основе модуле можно построить различные варианты систем автоматики и защиты от превышения или понижения постоянного или переменного напряжения до 1000 вольт.

Так как устройство может измерять напряжение, формируемое практически любым датчиком с аналоговым выходом, то к нему можно подключить датчики давления, температуры, положения, уровня и другие. Модуль также поддерживает цифровой датчик влажности DHT11 и датчик термопары типа К (MAX6675).

Ознакомьтесь с материалами с описанием практического использования устройства:

• MP8037ADC - измеряем что угодно, управляем чем хотим
• Автоматизация вытяжки в ванной комнате

Режимы работы модуля:

• измеряемое напряжение на входе АЦП от 0 до 1 В,
  отображение значения на LED индикаторе от 0 до 1.00;
   
• измеряемое напряжение на входе АЦП от 0 до 1 В,
  отображение значения на LED индикаторе от 0 до 100.0;
   
• измеряемое напряжение на входе АЦП от 0 до 5 В,
  отображение значения на LED индикаторе от 0 до 10.00;
   
• измеряемое напряжение на входе АЦП от 0 до 5 В,
  отображение значения на LED индикаторе от 0 до 100,0;
   
• измеряемое напряжение на входе АЦП от 0 до 5 В,
  отображение значения на LED индикаторе от 0 до 350;
   
• измеряемое напряжение на входе АЦП от 0 до 5 В,
  отображение значения на LED индикаторе от 0 до 500;
   
• измеряемое напряжение на входе АЦП от 0 до 5 В,
  отображение значения на LED индикаторе от 0 до 1000;
   
• измеряемое напряжение на входе АЦП от 5 до 0 В,
  отображение значения на LED индикаторе от 0 до 10.00;
   
• измеряемое напряжение на входе АЦП от 5 до 0 В,
  отображение значения на LED индикаторе от 0 до 100;
   
• измеряемое напряжение на входе АЦП от 5 до 0 В,
  отображение значения на LED индикаторе от 0 до 500;
   
• измеряемое напряжение на входе АЦП от 5 до 0 В,
  отображение значения на LED индикаторе от 1000 до 0;
   
• измеряемое напряжение на входе АЦП от 0 до 5 В,
  отображение значения на LED индикаторе от –99 до 400;
   
• измеряемое напряжение на входе АЦП от 5 до 0 В,
  отображение значения на LED индикаторе от 450 до –50
   
• термопара типа К (МАХ6675) шкала показаний от 0
  до 1000 °С, точность измерения 1 °С шина I²C;
   
• поддержка цифрового датчика влажности и температуры DHT11, шина 1WIRE:
  Определяемая влажность: 20-80% ± 5%
  Определяемая температура: 0-60 °С ± 2%

Режимы работы реле:

• гистерезис;
• триггер;
• защита.

3. MP8037R – это цифровой термометр/термостат.

Модуль позволяет контролировать температуру от –55 до +125 градусов.

В качестве датчика температуры используется распространенный и хорошо себя зарекомендовавший цифровой датчик DS18B20. Один такой датчик входит в комплект поставки модуля, но в ассортименте Мастер Кит можно найти и другие совместимые датчики: MP18B20, герметичный SN18B20, набор из двух датчиков NM18B20.

Устройство будет полезно для применения в быту, дома, на даче, бане или погребе. С его помощью можно производить измерения температуры окружающей среды,

контролировать и регулировать рабочую температуру электрических котлов, теплого пола, теплиц, холодильных установок или морозильных камер. Устройство запоминает настройки гистерезиса при отключении питания.

В ближайшее время в продаже появится новая модификация модуля, в которой реализованы функции многоканального термометра и многорежимного терморегулятора.

Следите за обновлениями на нашей сайте и подписывайтесь на рассылку!

masterkit.ru