Термогигрометр состоит из двух плат – плата дисплея и плата управления. Принципиальная схема дисплея показана на рис. 1. Он содержит в общей сложности 22 светодиода, половина из которых используется для отображения температуры в градусах Цельсия [°C], а другая половина используется 

Эти диоды объединены в шесть групп, включаемых по линиям С1 — С6. В каждой из этих групп имеется по четыре линии А1…А4, кроме последней группы, в которой всего два диода. Ток каждой линии А1 — А4 ограничивается последовательным резистором R1 — R4. Таким образом, управление осуществляется в мультиплексном режиме, группа за группой.для индикации относительной влажности [% относительной влажности]. 

 
   Рис. 1. Принципиальная схема дисплея

Такое решение позволяет сократить количество задействованных выводов управляющего микроконтроллера (МК) до 10. Одновременно внутри каждой группы можно включить не более четырех светодиодов, поэтому не требуется никаких дополнительных буферных элементов, например транзисторов, повышающих ток выходов МК. Это сокращает количество элементов до абсолютного минимума. Ток, протекающий через один светодиод, не превышает 9 мА, поэтому вся группа потребляет не более 36 мА. Типичный МК семейства AVR справляется с нагрузкой, потребляющей такое количество тока.

Также на плате дисплея имеется датчик температуры и влажности DHT11 — микросхема US1. Калибруется на этапе производства, что упрощает пуско-наладку схемы. Резистор R1, подтягивающий линию данных, необходимый для корректной работы, расположен на второй плате.

На рис. 2 представлена принципиальная схема управления, основным элементом которой является МК ATtiny24A-PU. Помимо вышеупомянутого подтягивающего резистора, она содержит резистор R2, который подтягивает вывод сброса МК к + питания.

Рис. 2. Принципиальная схема управления (С1 ошибочно показан как электролитический)

Соединение между этими платами осуществляется с помощью двух разъемов. Третий разъем, J3, используется для питания схемы. Это вертикальный разъем USB типа B. 

Схема собрана на двух двусторонних печатных платах. Плата дисплея имеет размеры 135х48 мм, а плата управления (с МК) — 58х25 мм, которые показаны на рис. 3 и 4 соответственно. Кроме того, в обеих платах имеется еще одно отверстие, о роли которого будет сказано позже. 

Рис. 3. Плата дисплея

Рис. 4. Плата управления

Замечание:

Платы в Sprint Layout представлены верхней и нижней стороной:

Собранное устройство можно увидеть на фото 1.

Фото 1. Внешний вид собранных плат

Стоит отметить, что на плате управления имеется разъем J3, который следует припаять с противоположной от остальных элементов стороны — чтобы к нему был доступ после соединения плат (фото 2).

Фото 2. Подробности соединения плат

Обе платы соединены между собой двумя разъемами по 8 контактов каждый. В схеме-прототипе они были повернуты друг относительно друга (с правой стороны платы дисплея находится гнездовой разъем, а слева — штекерный разъем), чтобы предотвратить случайное вставку этих плат в перевернутом виде, что предотвращает её поломку. Сочленение двух плат можно увидеть на фото 1, а на фото 2 — их соединение, где они дополнительно притянуты через общее отверстие втулкой. Таким образом, относительно толстый и тяжелый USB-кабель не выдернет эти разъемы.

На этапе запуска необходимо запрограммировать МК и изменить ее FUSE BIT. Вот их новые значения:
LOW FUSE = 0xE2
HIGH FUSE = 0xDC

На фото 3 представлен скрин таблицы FUSE BIT 

Правильно запрограммированная схема готова к работе после подключения источника питания к разъему USB. Калибровка не требуется. 
Во время работы количество горящих светодиодов тем больше, чем выше значение данного параметра. Каждый светодиод сигнализирует о достижении заданного значения, поэтому температура, например, 27°С будет обозначаться загоранием светодиодов от D1 (10°С) до D9 (26°С), но без D10 (28°С). То же самое касается и влажности. При температуре ниже 10°С и относительной влажности ниже 20% схема не будет включать никакие светодиоды, но такие условия практически невозможны в обычной бытовой среде.

Цифровой датчик DHT11 связывается с МК каждые 2 секунды, и показания обновляются. Каждый раз предпринимаются четыре попытки связи – если ни одна из них не увенчалась успехом, схема начинает циклически мигать всеми светодиодами. Это может произойти после повреждения датчика, значительного изменения влажности. Устранение неисправности возвращает схему к нормальной работе.

В архиве находятся прошивка для МК и файлы печатных плат в Sprint Layout.

Внешний вид термогигрометра:

Статья из польского журнала ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA за 10.2022

Список радиоэлементов

Обозначение	Тип	Номинал	Количество	Примечание	Магазин	Мой блокнот
	Плата дисплея
R1-R4	Резистор	330 Ом	4	0,25 Вт
С1	Конденсатор	0.1 мкФ	1
D1-D11	Светодиод		11	3 мм зеленый
D12-D24	Светодиод		11	3 мм красный
US1	Датчик температуры	DHT11	1
	Плата управления
R1, R2	Резистор	4.7 кОм	2
С1	Конденсатор	0.1 мкФ	1
С2	Конденсатор	47мкФ 25В	1
US1	МК AVR 8-бит	ATtiny24A-PU	1