Для наблюдения за погодой обычно используют несколько приборов, каждый из которых измеряет один параметр. В последнее время в продаже появились портативные электронные метеостанции зарубежного производства, но они довольно дороги. Автор предлагаемой статьи попытался разработать любительскую конструкцию подобного устройства.

Метеостанция может измерять три параметра: скорость ветра, температуру и атмосферное давление. Информация поочередно (через 6 с) выводится на четырехразрядный семиэлементный светодиодный индикатор. Еще четыре разряда постоянно отображают текущее время: часы и минуты с мигающей децимальной точкой.

Схема метеостанции показана на рис. 1.

Домашняя метеостанция

(нажмите для увеличения)

В основе устройства - микроконтроллер (однокристальная микроЭВМ) КМ1816ВЕ51 или КМ1816ВЕ751 (DD1). Трехканальный мультиплексор на микросхемах DD5, DD6 обеспечивает поочередное подключение одного из трех датчиков. Далее сигнал поступает на усилитель DA2, а затем - на вход преобразователя напряжение-частота DA3.

Конфигурация метеостанции может быть различна. Например, по двум каналам можно измерять температуру (на улице и в доме), а по третьему - давление

Информация на восьмиразрядный дисплей поступает с контроллера по последовательному каналу. Это позволяет выносить дисплей (вместе с регистрами и дешифраторами DD2-DD4) на значительное расстояние.

Все управление (установка часов, минут, включение и отключение каналов) осуществляется тремя кнопками SB1-SB3. Кнопкой SB1 производят выбор часов, минут, канала измерения, установку часов или минут в сторону уменьшения или отключение канала, если мигают децимальные точки выбранного параметра. Кнопкой SB3 корректируют часы в сторону увеличения и включают канал, если мигают децимальные точки выбранного параметра. Кнопка SB2 выполняет функцию "установка/выбор". Она работает в триггерном режиме. Если после выбора параметра (одной из кнопок SB1, SB3) нажать SB2, децимальные точки у выбранного параметра начинают мигать, теперь возможна установка параметра кнопками SB1 и SB3.

Сигналы от контроллера последовательно, через 6 с, подключают очередной датчик к входу усилителя DA2. Синхронно с выбором датчика на входе DA3 изменяется положительное смещение. Эта микросхема формирует на выходе сигнал, частота которого линейно зависит от напряжения на входе.

Задавать начальное смещение необходимо всем датчикам, в том числе и датчикам, работающим от нуля (датчик скорости ветра), так как для определения знака температуры из полученного результата программно вычитается константа 3000 (десятичное), а программа обработки результата измерения одинакова для всех трех каналов. Это делает прибор более гибким: нет жесткой привязки датчиков к определенным каналам, возможно подключение на двух или трех каналах датчиков температуры, можно использовать любой из каналов для самодельных экспериментальных датчиков (датчик влажности, например).

С выхода микросхемы DA3 импульсный сигнал поступает на вход первого таймера/счетчика микроконтроллера. При этом второй таймер запрограммирован как делитель тактовой частоты и формирует сигнал 625 Гц для динамической индикации (сканирование дисплея) и интервал времени 1 с, в течение которого первый таймер подсчитывает импульсы от DA3. Далее из полученного двухбайтового числа в первом таймере вычитается константа 3000 (десятичное), абсолютное значение результата делится на 4, округляется, производится десятичная коррекция и гашение незначащих нулей.

Вывод информации производится через последовательный порт в режиме синхронной передачи (сдвиговый регистр). Канальная информация, меняясь каждые 6 с, отображается на правом четырехразрядном индикаторе (HG3, HG4), а часы и минуты - на левом (HG1,HG2).

Конденсатор С9 является частотозадающим, отсюда особые требования к его точности и ТКЕ. Можно применить К31-10. Емкость конденсатора С9 - 4020±40 пФ. Конденсатор С8 - с допуском 5%. Дорогую микросхему КМ1816ВЕ751 (керамический корпус УФПЗУ) можно заменить на AT89S52 с флэш-памятью программ. В таблице дана прошивка контроллера DD1.

Домашняя метеостанция

(нажмите для увеличения)

Датчиком температуры RK1 служит медный резистор ЭСМ-03-ГР23. Его легко изготовить и самому: из медного провода диаметром 0,15 мм намотать бухту диаметром 50 мм и, придав ей удлиненную форму, поместить в футляр от шариковой ручки, предва рительно залив туда герметик ВГО-1. Если в приборе предполагается использовать только один термодатчик, нет необходимости в точной подгон кг его сопротивления: R = 50 ± 5 Ом. Можно применить и интегральный термодатчик К1019ЕМ1, но так как при номинальном токе 1 мА и нулевой температуре напряжение на датчике, равное 2,73 В, введет усилитель DA2 в насыщение, то начальное смещение нужно подать на инвертирующий вход DA2. При этом нужно установить резистор R' и отпаять R18.

Датчики абсолютного атмосферного давления производят отечественные фирмы: МИДА-ДА-53 (МИДА, г. Ульяновск), ТДМ2-А, ПАД-К01 (ЗАО "ИЦНТ", г. Зеленоград). Датчики иностранных фирм Bosch и Motorola стоят дороже отечественных. Например, датчик МРХ 2200АР фирмы Motorola стоит 15 долларов и уступает нашим датчикам по основным параметрам: чувствительности и температурной зависимости Такой датчик можно купить на радиорынках.

Возможная конструкция датчика скорости ветра показана на рис. 2.

Домашняя метеостанция

Здесь: 1 - конус из оцинкованного железа (диаметр в основании - 80 мм, высота - 75 мм); 2 - защитный экран из оцинкованного железа (припаян к оси); 3 - капролоновые подшипники; 4 - ось диаметром 8 мм из нержавеющей стали; 5 - тахогенератор G1 (электродвигатель ДПН-ЗОН-19); 6 - муфта из резинового шланга (лучше применить вакуумную резину); 7 - кронштейн; 8 - цилиндр; 9 - стальные спицы диаметром 4 и длиной 320 мм.

Налаживание метеостанции заключается в ее калибровке с помощью промышленных термометров и барометров. Сложнее (из-за отсутствия образцового прибора) откалибровать канал измерения скорости ветра. При указанных на рис. 2 размерах и использовании в качестве тахогенератора электродвигателя ДПМ-ЗОН-19 экспериментально получена следующая зависимость: U-740·n, где U - вырабатываемое тахогенератором напряжение в милливольтах; n - скорость ветра в метрах в секунду.

Подстроечными резисторами R24-R26 регулируют смещение, a R12-R14 - крутизну преобразования.

Анемометр будет намного точнее и сделать его проще, если вместо тахогенератора использовать оптопару светодиод-фотодиод с вращающимся между ними обтюратором, Сигнал с фотодиода можно подать непосредственно на вход микроконтроллера.

Таблица прошивки

Автор: С.Семилетников, г.Москва

Добавить комментарий

Защитный код
Обновить

Навигация

Инструкции по эксплуатации

Модуль RP023 питания 5/3,3 В для беспаечных макетных плат.
Модуль питания для беспаечных плат
Плата представляет собой модуль питания, имеющий в своем составе два стабилизатора напряжений 5 и 3,3 В. Модуль имеет форму и размеры, позволяющие его устанавливать на стандартные макетные платы, используемые на начальном этапе разработки электронных устройств. При этом значительно экономится драгоценное место на макете, которого, как известно, много не бывает. Напряжение каждой шины питания выбирается с помощью установленного на ней переключателя, что позволяет независимо устанавливать требуемое напряжение на каждой из линий питания. Входное напряжение в диапазоне от 5 до 12 В может подаваться на любой из имеющихся разъемов: стандартный круглый разъем типа DJK-02A или miniUSB. Для контроля выходных напряжений на плате имеется индикатор. Технические характеристики: Входное напряжение постоянное, В - 5…12 Нагрузочная способность каждого выхода, А - 1 Габаритные размеры без
Цена 300.00 руб.
Copyright © 2017 Электрические принципиальные схемы.