Домашняя метеостанция. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Регуляторы мощности, термометры, термостабилизаторы

 Комментарии к статье

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.

(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.

(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.

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

Смотрите другие статьи раздела Регуляторы мощности, термометры, термостабилизаторы.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Атомный секрет вечного блеска золота 20.06.2026

Золото издавна считается символом вечности и благородства не только из-за своей редкости, но и благодаря удивительной химической стойкости. В отличие от большинства металлов, оно не окисляется на воздухе, не тускнеет и не покрывается ржавчиной даже спустя тысячелетия. Эта уникальная инертность позволила золотым артефактам сохранять первозданный блеск с древних времен. Однако точный механизм такой защиты долго оставался загадкой для ученых. Недавнее исследование американских химиков-вычислителей раскрыло, что дело не просто в слабом взаимодействии с кислородом, а в особой атомной структуре поверхности металла. Сотрудники Тулейнского университета Санту Бисвас и Мэтью М. Монтемор провели детальное компьютерное моделирование, чтобы понять, как молекулы кислорода взаимодействуют с поверхностью золота. Ученые сравнили два основных типа атомных структур: "реконструированные" и "нереконструированные" поверхности. Было доказано, что природная способность золота к перестройке атомов играет кл ...>>

Смарфон Realme 16T 5G 20.06.2026

В сегменте доступных смартфонов с акцентом на длительную работу без подзарядки компания Realme представила интересную новинку - модель Realme 16T 5G. Главным преимуществом устройства стала по-настоящему впечатляющая батарея емкостью 8000 мАч, которая способна обеспечить до трех дней автономной работы при умеренном использовании. При этом инженерам удалось сохранить относительно компактный корпус толщиной менее 9 мм и вес всего 224 грамма, что делает смартфон удобным для повседневного ношения несмотря на внушительный аккумулятор. Смартфон оснащен большим 6,8-дюймовым LCD-дисплеем с высокой частотой обновления 144 Гц и пиковой яркостью до 1200 нит. Такое сочетание обеспечивает плавную картинку в динамичных сценах и комфортное восприятие контента даже под прямыми солнечными лучами. За производительность отвечает энергоэффективный процессор MediaTek Dimensity 6300, дополненный оперативной памятью LPDDR4X и накопителем UFS 2.2. Для эффективного отвода тепла во время продолжительных нагру ...>>

Проблема набора веса после 40 19.06.2026

С возрастом многие люди замечают, что поддерживать привычный вес становится все сложнее, даже если рацион и уровень активности существенно не меняются. Ученые из Каролинского института в Швеции раскрыли одну из ключевых биологических причин этого явления. Они показали, что с годами в жировой ткани замедляется процесс обновления липидов, из-за чего организм постепенно накапливает жир. Это естественное возрастное изменение объясняет, почему после 40 лет тело начинает "работать" иначе, способствуя набору веса. В долгосрочном исследовании специалисты наблюдали за жировой тканью 54 мужчин и женщин на протяжении в среднем 13 лет. Независимо от того, набирали участники вес или, наоборот, худели, у всех без исключения скорость липидного обмена в жировых клетках заметно снижалась. Жир в клетках обновляется все медленнее, и этот процесс происходит автоматически с течением времени. Те, кто не компенсировал замедление уменьшением калорийности питания, в среднем набирали около 20% от исходного в ...>>

Случайная новость из Архива Ключевая технология квантовой безопасности на одной микросхеме 30.10.2021 Toshiba Europe объявила о создании первой в мире системы на чипе для распределения квантовых ключей (Quantum Key Distribution (QKD). Это достижение сделает возможным применение технологий квантовой безопасности, защищенных от атак суперкомпьютеров будущих поколений, в самом широком диапазоне сценариев, включая решения для "последней мили" и Интернета вещей (IoT). Миниатюризация оптических схем, используемых для QKD и генераторов квантовых случайных чисел (QRNG), и интеграция в крошечные полупроводниковые микросхемы делает их не только намного меньше и легче, чем оптоволоконные аналоги, но и позволяет уменьшить энергопотребление. Особенно важно, что подобные квантовые устройства можно изготавливать в больших количествах параллельно, на одной полупроводниковой пластине с использованием стандартных технологий полупроводниковой индустрии. Например, чипы квантового передатчика, разработанные Toshiba, имеют габариты всего 2?6 мм, поэтому из одной пластины получается сразу несколько сотен таких устройств. Прогнозируется, что мировой рынок QKD вырастет примерно до 20 млрд долл. в 2035 финансовом году. В настоящее время в Европе и Юго-Восточной Азии строятся крупные оптоволоконные сети с квантовой защитой, и существуют планы по запуску спутников, которые могут расширить эти сети до глобального уровня. В октябре 2020 года Toshiba выпустила два продукта для оптоволоконного QKD, построенные на дискретных оптических компонентах. Совместно с партнерами по проекту Toshiba развернула квантово-защищенные городские сети и магистральные оптоволоконные линии на большие расстояния в Великобритании, Европе, США и Японии.

Другие интересные новости:

▪ Жидкокристаллическая структура человеческой РНК

▪ Пища из насекомых создаст безотходное сельское хозяйство

▪ Передовая технология переработки ненужной оргтехники

▪ Двухместный электросамолет Axe

▪ Нейроимплант - усилитель памяти

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Ваши истории. Подборка статей

▪ статья Лукиан из Самосаты. Знаменитые афоризмы

▪ статья Где показывают друг другу язык? Подробный ответ

▪ статья Продавец мелкорозничной сети. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Автомобильные охранные системы. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Кто там? Секрет фокуса. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026