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:

Хорошо управляемые луга могут компенсировать выбросы от скота 15.02.2026

Животноводство, особенно разведение крупного рогатого скота, часто обвиняют в значительном вкладе в глобальное потепление из-за мощного парникового газа - метана, который выделяется при пищеварении у жвачных животных. Это вызывает острые политические споры и призывы к сокращению потребления мяса. Однако ученые напоминают, что полная картина климатического воздействия отрасли не ограничивается только выбросами от животных: огромную роль играет окружающая экосистема - пастбища, почва и растительность, которые способны активно поглощать углекислый газ из атмосферы. Исследователи из Университета Небраски-Линкольна решили глубже изучить этот баланс. Группа под руководством профессора Галена Эриксона сосредоточилась на том, как правильно организованные пастбища накапливают углерод в растениях и грунте благодаря естественным процессам, стимулируемым выпасом скота. Ученые подчеркивают, что при достаточном уровне осадков и грамотном управлении такие луга превращаются в мощные природные погло ...>>

NASA тестирует инновационную технологию крыла 15.02.2026

Коммерческая авиация ежегодно расходует колоссальные объемы керосина, что сказывается не только на бюджете авиакомпаний, но и на состоянии окружающей среды. В 2024 году глобальные затраты на авиационное топливо достигли 291 миллиарда долларов, и эта сумма продолжает расти. Чтобы справиться с этими вызовами, NASA активно работает над технологиями, способными заметно повысить аэродинамическую эффективность самолетов. Одним из самых перспективных направлений стало создание специальной конструкции крыла, которая максимизирует естественный ламинарный поток воздуха и минимизирует сопротивление. В январе 2026 года специалисты NASA Armstrong Flight Research Center успешно провели важный этап наземных испытаний концепции Crossflow Attenuated Natural Laminar Flow (CATNLF). Для эксперимента под фюзеляж исследовательского самолета F-15B закрепили вертикально ориентированную масштабную модель высотой около 0,9 м (3 фута), напоминающую узкий киль. Такая компоновка позволила подвергнуть прототип р ...>>

Забота о внуках очень полезна для здоровья мозга 14.02.2026

Общение между поколениями приносит радость всей семье, но мало кто задумывается, насколько активно бабушки и дедушки, заботящиеся о внуках, поддерживают свою умственную форму. Регулярное взаимодействие с детьми стимулирует мозг пожилых людей, помогая сохранять память, скорость мышления и общую когнитивную активность. Новые научные данные подтверждают, что такая добровольная помощь не только важна для общества, но и может замедлять возрастные изменения в мозге. Исследователи из Тилбургского университета в Нидерландах провели анализ, чтобы понять, приносит ли уход за внуками реальную пользу здоровью пожилых людей. Ведущий автор работы Флавия Черечес отметила, что многие бабушки и дедушки регулярно присматривают за детьми, и оставался открытым вопрос, насколько это положительно сказывается на их собственном благополучии, особенно в плане когнитивных функций. Ученые поставили цель выяснить, способен ли регулярный уход за внуками замедлить снижение памяти и других умственных способ ...>>

Случайная новость из Архива Начат серийный выпуск фазовой памяти 29.07.2012 Micron Technology объявила о том, что первой в мире начала серийное производство фазовой памяти для мобильных устройств. Компания приступила к выпуску многокристальных модулей, содержащих кристалл фазовой памяти Phase Change Memory (PCM) емкостью 1 Гбит (128 МБ) и кристалл памяти LPDDR2 емкостью 512 Мбит (64 МБ). Объем выпуска и стоимость вендор не уточнил. Эти решения предназначены для использования в мобильных телефонах с расширенной функциональностью. В будущем Micron планирует представить фазовую память для смартфонов и планшетов. Принцип действия фазовой памяти заключается в изменении состояния вещества с аморфного на кристаллическое и обратно путем температурного воздействия, осуществляемого с помощью электрического тока (для сравнения, в современной флэш-памяти данные хранятся в виде электрических зарядов). Как пояснили в пресс-службе Micron, фазовая память предлагает сокращенное время загрузки электронного устройства, более высокую производительность и упрощает процесс разработки программного обеспечения по сравнению с существующей памятью. Кроме того, она потребляет меньше энергии и обладает крайне высокой надежностью. Новые модули Micron производятся на базе 45-нм технологии и соответствуют стандартам JEDEC, независимой организации, которая занимается стандартизацией в области компьютерной памяти. Micron - мировой поставщик энергозависимой и энергонезависимой памяти для простых телефонов, смартфонов, планшетов и других устройств. Компания выпускает интегрированную память типа NOR, NAND, PCM, LPDRAM и e-MMC, стремясь отвечать за регулярно возникающие новые потребности индустрии электронных устройств. В 2006 г. Micron создала совместное предприятие с Intel. Оно называется IM Flash Technologies и также занимается разработкой и выпуском компьютерной памяти. Intel - одна из компаний, которая также проявляет интерес к памяти, основанной на фазовом переходе. Помимо Micron и Intel, разработками в данном направлении занимаются IBM, Samsung, Numonyx и др.

Другие интересные новости:

▪ Экологически чистая самоходка Centauro-II

▪ Клей - не оторвешь

▪ Катамаран на экологическом топливе ушел в кругосветное плавание

▪ Биметаллические провода снижают силу тока

▪ Продукты в красивых обертках кажутся людям полезными

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Аудиотехника. Подборка статей

▪ статья Отечественная история. Конспект лекций

▪ статья Почему английские матросы носят на шее черные галстуки? Подробный ответ

▪ статья Джеймс Джоуль. Биография ученого

▪ статья 9-ти элементная Swan-антенна на 144 МГц. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Светофор Семафорович. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026