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:

Лабораторная модель прогнозирования землетрясений 30.11.2025

Предсказание землетрясений остается одной из самых сложных задач геофизики. Несмотря на развитие сейсмологии, ученые все еще не могут точно определить момент начала разрушительного движения разломов. Недавние эксперименты американских исследователей открывают новые горизонты: впервые удалось наблюдать микроскопические изменения в контактной зоне разломов, которые предшествуют землетрясению. Группа под руководством Сильвена Барбота обнаружила, что "реальная площадь контакта" - участки, где поверхности разлома действительно соприкасаются - изменяется за миллисекунды до высвобождения накопленной энергии. "Мы открыли окно в сердце механики землетрясений", - отмечает Барбот. Эти изменения позволяют фиксировать этапы зарождения сейсмического события еще до появления традиционных сейсмических волн. Для наблюдений ученые использовали прозрачные акриловые материалы, через которые можно было отслеживать световые изменения в зоне контакта. В ходе искусственного моделирования примерно 30% ко ...>>

Музыка как естественный анальгетик 30.11.2025

Ученые все активнее исследуют немедикаментозные способы облегчения боли. Одним из перспективных направлений становится использование музыки, которая способна воздействовать на эмоциональное состояние и когнитивное восприятие боли. Новое исследование международной группы специалистов демонстрирует, что даже кратковременное прослушивание любимых композиций может значительно снижать болевые ощущения у пациентов с острой болью в спине. В эксперименте участвовали пациенты, обратившиеся за помощью в отделение неотложной помощи с выраженной болью в спине. Им предлагалось на протяжении десяти минут слушать свои любимые музыкальные треки. Уже после этой короткой сессии врачи фиксировали заметное уменьшение интенсивности боли как в состоянии покоя, так и при движениях. Авторы исследования подчеркивают, что музыка не устраняет саму причину боли. Тем не менее, она воздействует на эмоциональный фон пациента, снижает уровень тревожности и отвлекает внимание, что в сумме приводит к субъективном ...>>

Алкоголь может привести к слобоумию 29.11.2025

Проблема влияния алкоголя на стареющий мозг давно вызывает интерес как у врачей, так и у исследователей когнитивного старения. В последние годы стало очевидно, что границы "безопасного" употребления спиртного размываются, и новое крупное исследование, проведенное международной группой ученых, вновь указывает на это. Работы Оксфордского университета, выполненные совместно с исследователями из Йельского и Кембриджского университетов, показывают: даже небольшие дозы алкоголя способны ускорять когнитивный спад. Команда проанализировала данные более чем 500 тысяч участников из британского биобанка и американской Программы миллионов ветеранов. Дополнительно был выполнен метаанализ сорока пяти исследований, в общей сложности включавших сведения о 2,4 миллиона человек. Такой масштаб позволил оценить не только прямую связь между употреблением спиртного и развитием деменции, но и влияние генетической предрасположенности. Один из наиболее тревожных результатов касается людей с повышенным ге ...>>

Случайная новость из Архива Батареи из крабов и креветок 07.09.2022 Ученые из американских университетов Хьюстона и Мэриленда нашли способ создавать батареи из переработанных панцирей крабов. Сейчас наиболее распространенным типом аккумуляторов являются литиевые - они имеют высокую плотность хранения энергии при достаточно компактном размере, но очень дороги в производстве и могут загореться. Кроме того, они несут значительный ущерб для экологии, например полипропиленовые и поликарбонатные сепараторы, входящие в состав таких аккумуляторов, разлагаются сотни или тысячи лет. Команда во главе с Лянбинг Ху увидела перспективу в цинковых батареях - этого материала в земной коре гораздо больше, и его добыча обходится дешевле. Ученым уже удалось создать прототипы с высокой удельной мощностью, и технология оказалась не более затратной, чем свинцово-кислотные аккумуляторы. Главным недостатком таких батарей является достаточно короткий срок службы, но ученым удалось решить эту проблему, сделав устройство перезаряжаемым и более надежным с помощью природного материала под названием хитозан. Хитозан - это производный продукт хитина, покрывающий клеточные стенки грибов, кальмаров, а чаще всего он встречается в природе на экзоскелетах ракообразных, включая крабов, креветок и омаров. Панцири этих животных можно легко получать из отходов морепродуктов, выбрасываемых в большом количестве. Исследователи собрали прототип с электролитом из хитозана, взаимодействующего с цинковым электродом. Он показал обнадеживающие результаты в ходе испытаний. Конструкция батареи предотвратила образование щупальцевидных наростов, дентритов, которые могут снизить производительность, и показала "исключительную циклическую стабильность", сохранив эффективность 99,7% в течение 1000 циклов при работе с высокой плотностью тока - 50 мАч на квадратный см. Благодаря экологически чистым материалам около двух третей аккумулятора будут быстро разлагаться бактериями, в частности хитозановый электролит - всего за пять месяцев. Оставшийся цинк можно переработать.

Другие интересные новости:

▪ Микросхема тройного видеодрайвера FMS6418A

▪ Раскрыт секрет вечнозеленой ели

▪ Комплект для стриминга от Razer

▪ Сверхкомпактный светодиод

▪ Пробуждение спящих энзимов для искусственного фотосинтеза

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Гирлянды. Подборка статей

▪ статья Хранить как зеницу ока. Крылатое выражение

▪ статья Неполадки в какой бытовой системе объясняют множество феноменов из разряда Дом с привидениями? Подробный ответ

▪ статья Работа с анолитом. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Порошок для печения. Простые рецепты и советы

▪ статья Преобразователь для питания ламп дневного света от автомобильного аккумулятора. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025